电磁涡流刹车

DWS70

电磁涡流刹车

使用说明书上海申通石油机械厂

一、性能及说明

DWS70型涡流刹车作为钻深为7000米的海洋或陆地钻机的辅助刹车，既可与绞车成套供应，也可为矿场已经使用的钻机配套作为单独部件供应。

１、技术规范

最大扭矩110000N.m

"钻杆）7000m

钻井深度（用41/

2

作用原理感应涡流制动

线圈个数 4

每个线圈额定电阻（20°C时）10.722Ω

线圈绝缘等级H级

励磁功率23KW

励磁电流（四线圈并联时）84A

需用冷却水量560L/min

最大出水温度（当进水温度42°C时）78°C

重量11000kg

二、结构

电磁涡流刹车由刹车主体、可控硅整流装置及司钻开关等三部分组成。

1、刹车主体

它由两个基本部分组成，如图一所示。其一为静止部分，称为定子；其二为转动部分，称为转子。在定子与转子之间有一定的气隙，称为工作气隙，电磁涡流刹车的刹车主体采用外电枢结构的型式，也就是说，其转子在定子外面旋转。

刹车的定子由磁极和激磁线圈构成。磁极是磁路的一部分，采用电工钢成，这种材料的导磁系数高，矫顽力小，以满足下钻时有用制动扭矩大，而起空吊卡时无用制动扭矩小的要求。激磁线圈是刹车的电路部分，工作时通以直流电流，它固定于磁极上，与磁极组成一个整体成为定子。刹车在运行时要产生大量的热量，因此激磁线圈采用了耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈在高温下仍具有良好的绝缘性能。

图一电磁涡流刹车结构示意图

1. 端盖

2. 转子

3. 机座

4. 定子

5. 激磁线圈

6.上呼吸器

7.下呼吸器

刹车的转子通过齿式离合器与绞车滚筒轴相联，由绞车滚筒驱动，与滚筒同速旋转。转子既是磁路的一部分，又是电路的一部分，采用电工钢制成。

它和定子磁极、工作气隙构成刹车的完整磁路。

2．可控硅整流装置：

它由整流变压器和可控硅半控桥式整流电路组成。用以将钻机交流发电机或交流电网供给的交流电压变成可调直流电压，给激磁线圈通以可调直流电流。考虑到使用电磁涡流刹车进行下钻作业时，其下钻速度的调整精度、调节系统的稳定性以及过渡过程动态品质方面的指标都要求不高，因此采用比较简单的闭环调节系统即可满足钻井工艺的要求。通过调节激磁线圈的直流电流，便可调节刹车的制动扭矩，从而改变钻具的下放速度。

3．司钻开关：

它实际上是一台可调的差动变压器，由铁芯、线圈、调节机构等部分组成。

将铁芯位置的变化转换成交流信号电压的变化，经桥式整流作为给定信号电压，去控制可控硅的导通角，达到改变直流电压，从而改变激磁线圈直流电流，改变制动扭矩，调节滚筒转速的目的。

壳体两侧装有四个排除不锈钢护罩内冷凝水的呼吸器及两个润滑轴承的黄油嘴。

"）锥度为8：77ft。

涡流刹车输出轴端直径为190.52mm（71/

2

刹车的外形尺寸为：

长度1346mm（53"）

宽度1926mm（76"）

高度1926mm（76"）

三、冷却系统

涡流刹车与绞车的滚筒共用一个水冷却系统，由一个水泵供应冷却水，流经刹车的冷却水返回一个容积为40m3的水箱以便散热，刹车需用的冷却水量为560L/min确保涡流刹车的进出水温度在规定的范围内。冷却水系统的流程图如图二所示。

水质要求含有较低的矿物质（PH值不超过7～7.5），与内燃机水套内的水质要求相近，如果水质不合要求，则需进行化学处理，当刹车用于海洋时，也可以装置专门的海水冷却器。

四、安装说明

刹车本身带有支架，可直接安装于钻深为7000m的绞车上，如果应用于其他钻机则应更换支架，刹车轴端装有齿式离合器与滚筒相联接，请注意此处不需要也不允许用单向离合器，因刹车转子需要与滚筒一起在两个方向同步回转以保证转子能通过冷却水得到冷却。

从刹车排出的冷却水经过一个漏斗返回水箱，漏斗与排水接头稍离一段距离以保证排水流畅。当无回水泵时，水箱安装的位置应与涡流刹车内的冷却水有足够的水位差，使冷却水能自流返回，刹车两侧各有一个1½"溢流管，此管不允许堵塞，以防止内腔水位上升致使轴承锈蚀。

应当指出，电磁涡流刹车的冷却水必须在溢流管有一定的水流出时为适宜,从而保证冷却水在涡流刹车内有一定的水位高度。否则会造成涡流刹车过热，甚至烧坏线圈，导致涡流刹车损坏而无法正常工件。

五、作用原理

电磁涡流刹车又称电磁涡流制动器。它是一种将钻具下钻时产生的巨大机械

能转换成电能，又将电能转换为热能的非摩擦式能量转换装置。这种能量的转换及强有力的制动过程，是通过电磁感应原理完成的，而不是通过摩擦式的或其他形式的磨擦付完成的，没有任何磨损件。制动时产生的巨大热量，通过水介质进行吸收与交换。

当刹车工作时，在它的激磁线圈内通入直流电流，于是在转子与定子之间便有磁通相链，使转子处在磁场闭合回路中。磁场所产生的磁力线通过磁极→气隙→电枢→气隙→磁极。形成一个闭合回路。如图三所示，下钻时，绞车滚筒旋转，通过离合器驱动转子以相同转速在定子所建立的磁场内旋转。在这个磁场中，磁力线在磁级的齿部(凸极部分)分布较密，而在磁极的槽部(齿间部分)分布较稀，因此随着转子与定子的相对运动，转子各点上的磁通便处于不断重复的变化之中。换句话说，转子沿工作气隙的圆周上的因磁极的齿部和槽部的磁导不等，在空间建立脉动磁场，根据电磁感应定律，转子上便产生感应电势，在这个感应电势作用下，转子中产生涡流。涡流与定子磁场相互作用产生电磁力，力的方向由左手定则确定，该力沿转子的切线方向，并且与转子旋转方向相反。这个力对转子轴心形成的转矩称为电磁转矩，也就是电磁涡流刹车阻止滚筒旋转的制动扭矩。司钻通过调节司钻开关手柄位置，便调节了激磁电流的大小，改变了制动转矩的大小，从而达到了控制钻具下放速度的目的。

图三电磁涡流刹车工作原理示意图

六、安装与调试

1、电磁涡流刹车开箱后，首先检查刹车主体、可控硅整流装置及司钻开关

三个部件是否完好无损。转动刹车主体的转子是否转动自如，齿式离合器操纵是否灵活。可控硅整流装置的元件与接线是否松动，元器件是否有损坏。

司钻开关的操纵手柄转动是否灵活。在外观检查合格的基础上接着进行安装、接线和调试。