石油礦場(chǎng)機(jī)械3

1、石油礦場(chǎng)機(jī)械第三章 鉆機(jī)起升系統(tǒng)概述 鉆機(jī)的起升系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)重型起重機(jī)，它是鉆機(jī)的核心。它主要由井架鉆井架、天車、游車、大鉤、游動(dòng)系統(tǒng)鋼繩、絞車和輔助剎車等設(shè)備組成。 起升系統(tǒng)的作用主要是起下鉆具、下套管、控制鉆頭送進(jìn)等。2一、概述 井架是一種具有一定高度和空間的金屬桁架結(jié)構(gòu)。井架是鉆采機(jī)械的重要組成部分。1.井架的功用它在鉆井或修井過(guò)程中，用于安放天車，懸掛游車、大鉤、吊環(huán)、吊卡等機(jī)具承受井中鉆柱重量起下、存放鉆桿、油管及抽油桿保護(hù)工人安全方便維修3一、概述2.井架的基本組成 主要包括：井架主體人字臺(tái)天車臺(tái)二層臺(tái)立管平臺(tái)工作梯43.井架的使用要求1)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性。以

2、保證起下一定深度的鉆桿柱、套管或油管柱。 53.井架的使用要求2)有足夠的工作高度和空間，足夠的鉆臺(tái)面積。工作高度大，起下立根長(zhǎng)度長(zhǎng)，速度快，可節(jié)省時(shí)間。井架上下底應(yīng)有必要的尺寸，以安裝天車，并保證起下操作時(shí)游動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備暢行無(wú)阻；便于在鉆臺(tái)上布置設(shè)備，安放工具，方便工人操作，使司鉆有良好的視野。63.井架的使用要求 3)應(yīng)保證拆裝方便，安全，移動(dòng)迅速。為此，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、輕便，并盡可能采用分段或整體運(yùn)輸，水平安裝及整體起放的安裝移運(yùn)方法。74.井架型號(hào)井架型號(hào)的組成：JJ(表示井架)、最大鉤載/井架高度-井架型式、改進(jìn)序號(hào)JJ XX / XX - X形式： 桅性“W” 塔型“T” A形“A”高度

3、：?jiǎn)挝籱最大鉤載.以kN的1/10表示表示井架. 8二、井架結(jié)構(gòu)類型井架按其主體結(jié)構(gòu)形式可分為四種基本類型：塔形井架；A形井架；桅形井架；前開(kāi)口井架。1塔形井架 如圖所示，塔形井架是一種橫截面為正方形或矩形的四棱截錐體空間桁架。91塔形井架 井架主體由四扇平面梯形桁架組成,每扇又分為若干桁格，同一高度的四面桁格在空間構(gòu)成井架的一層，故整個(gè)井架也可視為由多層空間桁架組成。塔形井架的主要特點(diǎn)： (1)井架主體部分為封閉結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定性好，承載能力大。 (2)整個(gè)井架由許多單一構(gòu)件用螺栓聯(lián)接而成，制造簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便。101塔形井架 (3)井架內(nèi)部空間大，起下操作方便，安全。 (4)拆裝工作量大，高空

4、作業(yè)不安全，搬遷不方便。 塔形井架適用于較少搬遷而要求承載能力大，穩(wěn)定性好的鉆機(jī)，如海洋鉆機(jī)、超深井鉆機(jī)。112.前開(kāi)口井架 前開(kāi)口井架亦稱為形井架，如圖所示。 其主要結(jié)構(gòu)特征是： 1)整個(gè)井架主體是35段焊接結(jié)構(gòu)組成。段間采用錐銷定位和螺栓聯(lián)接。122.前開(kāi)口井架132.前開(kāi)口井架2)通常采取水平拆裝，整體起落和分段運(yùn)輸?shù)霓k法搬遷井架。搬遷方便、安全、迅速。142.前開(kāi)口井架3)因受運(yùn)輸尺寸限制，井架主體截面尺寸較小，使井架內(nèi)部空間比較狹窄。 為了方便游系設(shè)備上下運(yùn)行和立根排放，井架主體作成前扇敞開(kāi)，橫截面為開(kāi)口矩形(即形)的不封閉空間結(jié)構(gòu)，其整體穩(wěn)定性較塔形井架差而較A形井架優(yōu)。 有的前開(kāi)

5、口井架最上段作成四邊封閉結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。4)井架各段兩側(cè)桁架結(jié)構(gòu)形式相同，背扇則采用特殊腹桿布置形式，如菱形，以保證司鉆視野良好。 由于前開(kāi)口井架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，移運(yùn)、搬遷方便、良好的承載能力和整體穩(wěn)定性，而成為應(yīng)用最廣泛的陸地鉆機(jī)井架。 如美國(guó)陸地鉆機(jī)幾乎全部采用前開(kāi)口井架。 我國(guó)制造的各種鉆機(jī)(從1560)都可以配置此類井架。153. A形井架它是由兩個(gè)等截面的空間桿件結(jié)構(gòu)或管柱式結(jié)構(gòu)的大腿靠天車臺(tái)和二層臺(tái)及附加桿件連接而成的“A”字形空間結(jié)構(gòu)。大腿的前方或后方有撐桿支承，或在后方用人字架支承。整個(gè)井架仍和前開(kāi)口井架一樣，采取地面水平組裝，整體起放，分段運(yùn)輸。16兩個(gè)大腿都是由35段封閉

6、的焊接結(jié)構(gòu)用螺栓聯(lián)結(jié)的整體結(jié)構(gòu)。大腿斷面依所選型材不同，而采取不同的截面形狀，一般為矩形或三角形。撐桿有桿系柱結(jié)構(gòu)，矩形斷面或管柱結(jié)構(gòu)。A形井架的每根大腿都是封閉的整體結(jié)構(gòu)，承載能力強(qiáng)和穩(wěn)定性好。井架內(nèi)部空間大，鉆臺(tái)寬敞，司鉆視野開(kāi)闊。由于兩腿間聯(lián)系較弱，致使井架整體穩(wěn)定性較差。3. A形井架17下圖是A形井架利用本身的撐桿來(lái)起放井架，安裝方便，起放平穩(wěn)。但撐桿在起放時(shí)要在大腿上滑動(dòng)，且撐桿受力復(fù)雜，故井架大腿和撐桿結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。3. A形井架184桅形井架 桅形井架是一節(jié)或幾節(jié)桿件結(jié)構(gòu)或管柱結(jié)構(gòu)組成的單柱式井架，有整體式和伸縮式兩種。這種井架一般利用液壓缸或絞車整體起放，分段或整體運(yùn)輸，拆裝移

7、運(yùn)很方便。194桅形井架 由于井架橫截面尺寸小，為了避免游系設(shè)備上下運(yùn)行不便，并適應(yīng)井架伸縮或折疊的需要，井架前扇一般做成部分或全部敞開(kāi)的形截面結(jié)構(gòu)。 同時(shí)井架工作時(shí)也向井口方向前傾(傾角一般在7以內(nèi))。因此，繃?yán)K成了井架不可缺少的基本支承之一，是桅形井架整體結(jié)構(gòu)的主要特征。 桅形井架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便，但承載能力小，只用于車裝輕便鉆機(jī)和修井機(jī)。204桅形井架212.井架的基本參數(shù)井架的基本參數(shù)是反映井架特征和性能的技術(shù)指標(biāo)，亦是設(shè)計(jì)、選擇和使用井架的依據(jù)?；緟?shù)主要包括：井架高度最大鉤載二層臺(tái)立根容量抗風(fēng)能力等22三、井架承受載荷的分析一、垂直載荷1.固定載荷G架固=G天自+G架自2.變化載荷

8、G架變=G天動(dòng)+P垂3.總垂直載荷P總垂=G架固+G架變二、水平載荷1.風(fēng)載P架風(fēng)=P1F2.靠在指梁上的立根側(cè)向力P2o=p2LSin-ngL/2Cco=0p2=1/2 ng cos/sinp2=1/2 ng cot3.風(fēng)作用在里根排面上的壓力P34.綳繩、死繩快繩的水平分力23第二節(jié) 鉆機(jī)的游動(dòng)系統(tǒng)鉆機(jī)的游動(dòng)系統(tǒng)由天車、游車、鋼絲繩和大鉤組成。它實(shí)質(zhì)上是用鋼絲繩把天車和游動(dòng)滑車聯(lián)系起來(lái)組成的動(dòng)滑輪系統(tǒng)。它可以大大降低快繩拉力，從而大為減小鉆井絞車上的載荷。24一、天車天車是安裝在井架頂部的定滑輪組天車主要由天車架、滑輪、軸承、軸承座和輔助滑輪等零部件組成。25天車架是由鋼粱焊接的矩形框架，

9、用以安裝天車滑輪軸并與井架頂部相連接（如下圖所示）。一、天車261.天車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 三種基本結(jié)構(gòu)形式： 滑輪軸共軸線，并且各滑輪相互平行； 滑輪軸線平行，快繩滑輪在另一根軸上； 滑輪軸不共軸線，并且快繩滑輪偏斜。2.天車的技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范中所列參數(shù)包含：最大鉤載滑輪數(shù)滑輪尺寸重量安裝尺寸一、天車27一、天車TC-350天車六個(gè)滑輪分為兩組，中間由一個(gè)軸套隔開(kāi)?？炖K滑輪安裝在兩組天車滑輪之間的前上方，便于快繩直接從井架外側(cè)引向滾筒?；嗇S承為雙列園錐滾子軸承，用鋰基黃油潤(rùn)滑，每個(gè)軸承都單獨(dú)有一個(gè)鉆在滑輪軸上的潤(rùn)滑油通道。圖2-2 TC-350天車28 游車是靠鋼繩懸在井架內(nèi)部作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)滑

10、輪組。游車29游車圖2-3YC-350游車30游車使用與維護(hù)保養(yǎng)： 游車在使用前及使用過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)故障，立即排除。在使用期間，滑輪軸承發(fā)出噪聲和由于不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)造成的滑輪抖動(dòng)，表明軸承的間隙過(guò)大，應(yīng)及時(shí)更換磨損的軸承 滑輪槽應(yīng)定期用專門樣板檢查，當(dāng)滑輪槽半徑磨損至規(guī)定的滑輪槽半徑數(shù)值時(shí)，應(yīng)更換滑輪。潤(rùn)滑：用黃油槍向軸兩端油杯注入1、2號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂，每周一次。31二、大鉤大鉤懸掛在游車下面。結(jié)構(gòu)：一類是獨(dú)立大鉤，其提環(huán)掛在游車的吊環(huán)上，可與游車分開(kāi)拆裝，中型、重型和超重型鉆機(jī)大多采用此大鉤。一類是將游車大鉤做成整體結(jié)構(gòu)，二者不能分開(kāi)。輕便鉆機(jī)和車載鉆機(jī)大多采用此大鉤。32二、大鉤鉆井工

11、作對(duì)大鉤的要求： 1)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和工作可靠性； 2)鉤身能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，以便上、卸扣； 3)大鉤彈簧行程應(yīng)足夠補(bǔ)償上、卸扣時(shí)鉆桿在垂直方向上的位移； 4)鉤口和側(cè)鉤的閉鎖裝置應(yīng)絕對(duì)可靠，啟閉方便； 5)具有緩沖減振功能，能減小拆卸立根時(shí)的沖擊。33大鉤的結(jié)構(gòu)鉤身：是鑄鋼件，其上部中空并加工油左旋螺紋，與下體連接，并用止動(dòng)塊放松，構(gòu)成大鉤的主鉤部分。鉤身上部安裝轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊裝置，下部安裝安全鎖緊裝置，鉤身中部有左右對(duì)稱的兩個(gè)副鉤及閉鎖裝置。安全鎖緊裝置：由安全銷體、安全鎖塊、安全插銷和彈簧組成。主要功能是掛上水龍頭上提時(shí)，安全鎖體就能自動(dòng)閉鎖。轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊裝置：主要有制動(dòng)輪、制動(dòng)輪軸、掣子、掣子軸、掣

12、子彈簧、殼體和鎖環(huán)組成。主要功能是，防止水龍帶打扭。安全定位裝置：當(dāng)大鉤提升空吊卡時(shí)，來(lái)阻滯鉤身轉(zhuǎn)動(dòng)，便于井架工在二層臺(tái)上操作。緩沖減震裝置：34 DG-350大鉤的吊環(huán)1與吊環(huán)座3由銷軸2連接，吊環(huán)座3與大鉤中心處的鉤桿13焊接在一起，筒體7和鉤身8用左旋螺紋連接，并用止動(dòng)塊防止螺紋松動(dòng)。鉤身和筒體可沿鉤桿上下運(yùn)動(dòng)，筒體內(nèi)裝有5、6兩個(gè)壓縮彈簧。35 在工作時(shí)，大鉤下的鉆柱載荷通過(guò)鉤身作用在筒體上，使彈簧5、6壓縮，通過(guò)筒體的臺(tái)階端面作用于固定在鉤桿上的止推軸承16的座圈15上，從而使大鉤載荷通過(guò)提環(huán)作用于游車上。壓縮彈簧在起鉆時(shí)能使立根松扣后向上彈起。36 DG-350大鉤筒體內(nèi)裝有機(jī)油。

13、止推軸承上座圈將油腔分為兩部分，座圈上開(kāi)有油孔使兩部分油腔相通。由于油流通過(guò)孔道的阻尼作用，吸收了起下作業(yè)時(shí)鉤身的沖擊振動(dòng)，可防止鉆桿接頭螺紋損壞。37 筒體上端有一個(gè)由六個(gè)小彈簧和定位盤4組成的定位裝置，它的作用是借助定位盤與吊環(huán)座環(huán)形接觸面間的摩擦力，防止提升空吊卡時(shí)鉤身相對(duì)提環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便于二層臺(tái)井架工操作。38 DG-350大鉤的轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊裝置17可以在圓周任一位置將鉤身鎖住。當(dāng)把“止”端手把向下拉時(shí)，鎖緊裝置中的制動(dòng)輪嵌入大鉤鎖環(huán)的凹槽內(nèi)，使鉤身不能相對(duì)提環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)將“開(kāi)”端的手把向下拉時(shí)，制動(dòng)輪脫出大鉤鎖環(huán)凹槽并被卡住，鉤身即可轉(zhuǎn)動(dòng)。39三、鋼絲繩鉆機(jī)游動(dòng)系統(tǒng)鋼絲繩起著懸持游車、大鉤和

14、井中全部鉆具的作用。我國(guó)鉆機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，石油鉆機(jī)應(yīng)保證：在鉆井繩數(shù)和最大鉆柱重量的情況下，鋼絲繩的安全系數(shù)3在最大繩數(shù)和最大鉤載情況下，鋼絲繩的安全系數(shù)2結(jié)構(gòu)：鋼絲繩先由鋼絲繞一根中心鋼絲制成繩股，再有繩股圍繞繩芯捻成繩。繩芯分為油浸纖維芯、油浸麻繩芯和金屬芯。繩芯的作用是支撐繩股、儲(chǔ)油、潤(rùn)滑鋼絲、減少磨損、受力均勻。鋼絲繩按捻搓方向分為：左旋順捻、左旋逆捻、右旋順捻、右旋逆捻四種。鋼絲繩穿繩方法1、順穿法2、交叉法40鋼絲繩的合理使用：1、不得在鋼絲繩纏亂的情況下承受負(fù)荷。2、繩徑與滑輪繩槽相匹配。3、滑輪或滾筒直徑與鋼絲繩直徑比例要合理，二者的比值不得小于18.4、切割時(shí)應(yīng)先用軟鋼絲纏好兩

15、端。5、上繩卡時(shí)，兩卡子之間不應(yīng)小于繩徑的6倍，卡子擰緊程度是鋼絲繩被壓扁1/3為宜。6、應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩有無(wú)斷絲、潤(rùn)滑狀態(tài)。41四、游動(dòng)系統(tǒng)鋼絲繩與滑輪力學(xué)分析1.運(yùn)動(dòng)分析 起下鉆的目的是為了更換新鉆頭，繼續(xù)鉆進(jìn)。 為了提高鉆井效率，要充分利用絞車功率，以縮短起下鉆時(shí)間。為此，首先要了解起下鉆過(guò)程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和大鉤載荷變化規(guī)律。 如圖2-3所示，設(shè)V為大鉤速度，V1V6 為各段鋼繩速度， Vf和Vd 為快繩和死繩速度，Z為有效繩數(shù)，D為滑輪直徑, V和n為天車滑輪旋轉(zhuǎn)的線速度和轉(zhuǎn)速。F1F2F3F4F5F64FfVf0FdVdbcV1V2V3V4V5V6a42四、游動(dòng)系統(tǒng)鋼絲繩與滑輪力學(xué)分析則

16、鋼繩速度依次為： Vf=V1=6V=ZV; V2=V3=4V; V5=V4=2V; V6=Vd=0 （2-1）天車滑輪速度依次為： V1=ZV， n1=60ZV/(D); V2=4V， n2=604V/(D); V3=2V， n3=602V/(D); V4=0， n4=0 （2-2）43四、游動(dòng)系統(tǒng)鋼絲繩與滑輪力學(xué)分析由上述分析及(2-1)和(2-2)式可見(jiàn)：其一，在起下鉆過(guò)程中，快繩側(cè)的鋼絲繩運(yùn)動(dòng)速度明顯高于死繩側(cè)，其彎曲次數(shù)比死繩側(cè)要多出數(shù)倍，快繩側(cè)鋼絲繩會(huì)疲勞斷絲或斷芯。當(dāng)鋼絲繩一個(gè)螺距上斷絲數(shù)達(dá)到繩中全部鋼絲數(shù)10%，或者鋼繩斷芯致使鋼繩直徑小于原始直徑的75%時(shí)，應(yīng)將此段鋼繩報(bào)廢，即

17、將報(bào)廢段鋼絲繩斬?cái)?，由死繩端儲(chǔ)繩卷筒中放出新繩，重新固定在滾筒上。其二，在起下鉆過(guò)程中，快繩一側(cè)的滑輪轉(zhuǎn)速要比死繩一側(cè)高數(shù)倍，所以愈靠近快繩處的滑輪輪槽及滑輪軸承磨損愈嚴(yán)重。44四、游動(dòng)系統(tǒng)鋼絲繩與滑輪力學(xué)分析因此,當(dāng)對(duì)天車、游車進(jìn)行檢修時(shí)應(yīng)將其滑輪及軸承進(jìn)行倒換，即把靠近死繩側(cè)的滑輪及軸承與靠近快繩側(cè)的滑輪及軸承對(duì)換，以均衡它們的壽命。當(dāng)輪槽磨損嚴(yán)重或已經(jīng)出現(xiàn)波紋狀溝痕時(shí)，應(yīng)更換滑輪，以延長(zhǎng)鋼繩的壽命。452.動(dòng)力分析 三種工況：大鉤懸重靜止、大鉤起升、大鉤下放。 如圖2-1所示，設(shè)： Qs，s為起升時(shí)游動(dòng)系統(tǒng)起重量和效率；Qh為鉤載；Gs為游動(dòng)部件常量； Ff，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)z，F(xiàn)d為快繩

18、、各游繩和死繩的拉力； Qs，s為下鉆時(shí)游動(dòng)系統(tǒng)起重量和效率； Ff，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)z，F(xiàn)d為下鉆時(shí)快繩、各游繩和死繩的拉力。 1）當(dāng)大鉤懸重靜止時(shí)，各段游繩拉力相等，即： Ff=F1=F2=Fz=Fd ； Qs=Qh+Gs=F1+F2+Fz=ZFf； Ff=Qs/Z （2-3）46 在大鉤起升和下放時(shí)，鋼繩處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由于鋼繩與滑輪輪槽間和滑輪軸承的摩擦阻力和鋼繩內(nèi)部的摩擦阻力(彎曲阻力和由于彎直變化而產(chǎn)生的僵性阻力)，使各繩拉力發(fā)生了變化。 2）當(dāng)大鉤起升時(shí)，有： FfF1F2FzFd 設(shè)為一個(gè)繩輪的效率，則快繩拉力為 Ff=Qs(1-)/(1-z) （2-4） 游動(dòng)系統(tǒng)效率為： s=(

19、1-z)/Z(1-) （2-5） 可見(jiàn)，有效繩數(shù)越多，游動(dòng)系統(tǒng)效率越低。2.動(dòng)力分析47 3）當(dāng)下鉆時(shí)，有： FfF1F2FzFd 則快繩拉力為 Ff=Qsz(1-)/(1-z) （2-6） 游動(dòng)系統(tǒng)效率為： s=Zz(1-)/(1-z) （2-7）由上述分析可見(jiàn)，在起鉆和下鉆時(shí)各游繩拉力是不同的，其中起鉆時(shí)快繩拉力為最大。 當(dāng)Z相同時(shí)可取s s，即： s=s= （z+1）/2 （2-8）2.動(dòng)力分析48游動(dòng)系統(tǒng)效率可直接選取鉆機(jī)游動(dòng)系統(tǒng)的效率值49第三節(jié) 鉆井絞車鉆井絞車不僅是起升系統(tǒng)的執(zhí)行部件，而且也是整個(gè)鉆機(jī)的核心設(shè)備，是鉆機(jī)三大工作機(jī)之一。50鉆井絞車51一、概述1.鉆井絞車的功用 (

20、1)用以起下鉆具，下套管； (2)鉆進(jìn)過(guò)程中控制鉆壓，送進(jìn)鉆具； (3)借助貓頭進(jìn)行上、卸鉆具絲扣，起吊重物及進(jìn)行其它輔助工作； (4)作為轉(zhuǎn)盤的變速機(jī)構(gòu)或中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； (5)整體起放井架。 (6)利用撈砂滾筒，進(jìn)行提取巖芯筒、試油等工作。52鉆井工藝對(duì)絞車的要求1.足夠大的功率和一定的超載能力2.足夠的尺寸和容繩量3.適應(yīng)起重量變化4.靈敏可靠的剎車機(jī)構(gòu)和強(qiáng)有力的輔助剎車5.一定剛度的支架和底座6.控制臺(tái)手柄等相對(duì)集中7.滿足上卸鉆具絲扣起吊重物要求532.鉆井絞車的組成盡管各型絞車結(jié)構(gòu)上各式各樣，但究其實(shí)質(zhì)一般都由以下幾部分組成：(1)滾筒、滾筒軸總成，這是絞車的核心工作部件。滾筒應(yīng)有足

21、夠的容繩量，保證纏繩狀態(tài)良好以延長(zhǎng)鋼繩壽命；542.鉆井絞車的組成 (2)絞車具有靈敏可靠的主剎車機(jī)構(gòu)及性能良好的輔助剎車，使其能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)鉆壓，均勻送進(jìn)鉆具，在下鉆過(guò)程中隨意控制下鉆速度和省力地將最重鉆柱載荷剎??； 下圖為剎車機(jī)構(gòu)示意圖。552.鉆井絞車的組成 (3)貓頭和貓頭軸總成，用以滿足大鉗上、卸扣和其它輔助起重的需要。有的貓頭軸上還裝有撈砂滾筒，用以提取巖心筒；562.鉆井絞車的組成 (4)傳動(dòng)變速系統(tǒng)，引入并分配動(dòng)力和傳遞運(yùn)動(dòng)，提供足夠的檔速； (5)控制系統(tǒng)，包括牙嵌、齒式、氣動(dòng)離合器。它們一般都屬于鉆機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分； (6)潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括黃油潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑和密封、飛濺或強(qiáng)

22、制潤(rùn)滑； (7)支撐系統(tǒng)，有焊接的框架式支架或密閉箱殼式座架。中型絞車整體運(yùn)輸，其重量約在10噸以內(nèi);重型和超重型絞車要拆散成單元運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)膯卧獞?yīng)在15噸以內(nèi)，以便移運(yùn)。57二、絞車的類型絞車的傳動(dòng)方案決定了它的結(jié)構(gòu)類型，按絞車軸數(shù)大致可歸納為：?jiǎn)巍㈦p軸絞車三軸和多軸絞車獨(dú)立貓頭軸多軸絞車：獨(dú)立貓頭軸和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置構(gòu)成一個(gè)單元，至于鉆臺(tái)上，擔(dān)負(fù)接、卸鉆具和提升一般重物，還可以充當(dāng)轉(zhuǎn)盤中間轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。主絞車置于鉆臺(tái)下面后臺(tái)上或聯(lián)動(dòng)機(jī)底座上，擔(dān)負(fù)起、下鉆具、下套管、處理事故等任務(wù)，可避免長(zhǎng)的上鉆臺(tái)鏈條。電驅(qū)動(dòng)絞車58 1.單軸絞車這類絞車的特點(diǎn)是貓頭直接裝在滾筒軸兩端，滾筒活裝在滾筒軸上。為了提供

23、不同的起升速度，在絞車外面設(shè)置變速箱分別傳動(dòng)絞車和轉(zhuǎn)盤。單軸絞車(左圖) 單軸絞車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率小，重量輕，移運(yùn)方便，如C-1500型鉆機(jī)絞車就是這種類型。其缺點(diǎn)是貓頭轉(zhuǎn)速偏高，位置過(guò)低，操作不便，且滾筒檔速不能獨(dú)立安排，影響起下鉆速度。592.雙軸絞車雙軸絞車由貓頭軸和滾筒軸組成，由于貓頭和滾筒分軸，使貓頭的速度和位置都得到改善，解決了貓頭的操作不便問(wèn)題。其仍然采取外變速方案。如ZJl5D和ZJ20-2型鉆機(jī)采用此方案以使絞車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，便于移運(yùn)。603三軸絞車這類絞車的特點(diǎn)是在雙軸絞車的基礎(chǔ)上增加了引入動(dòng)力的傳動(dòng)軸，且貓頭軸亦參加變速傳動(dòng)。大慶130鉆機(jī)和ZJl30-1采用的JCl1

24、4.5絞車即屬此類(下圖)。613三軸絞車 JCl14.5絞車能實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的三個(gè)低速檔和一個(gè)高速檔。由于三軸之間空間較大，不能設(shè)置倒檔，該型鉆機(jī)在機(jī)房設(shè)置有倒檔齒輪箱。由于變速機(jī)構(gòu)也兼顧轉(zhuǎn)盤，取消了外變速箱，但絞車本身卻復(fù)雜了，重達(dá)20噸，移運(yùn)時(shí)折成三軸一架四個(gè)單元運(yùn)輸，移運(yùn)和安裝都不方便。624.多軸絞車左圖所示為JC-45絞車。 將四軸以上的絞車稱為多軸絞車，其特點(diǎn)是貓頭軸不參加變速傳動(dòng)，貓頭中間空出來(lái)的位置可加裝輔助撈砂滾筒，而另設(shè)中間軸解決變速和傳動(dòng)的要求。一般可實(shí)現(xiàn)6正2倒的滾筒速度，ZJ32J、ZJ45、ZJ45J、ZJ60D等國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)都采用這一方案。635、電驅(qū)動(dòng)絞車由于直流電

25、驅(qū)動(dòng)和交流變頻電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的問(wèn)世，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單的電驅(qū)動(dòng)絞車應(yīng)運(yùn)而生。此種絞車?yán)弥绷麟姍C(jī)或交流變頻電機(jī)為動(dòng)力，分別驅(qū)動(dòng)滾筒軸和貓頭軸。因電動(dòng)絞車的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，一般貓頭軸不分設(shè)單元，和主絞車構(gòu)成一整體。64三、絞車的技術(shù)規(guī)范65一、概述2.絞車型號(hào)JC XX X 絞車級(jí)別：114mm鉆桿，100m為單位絞車代號(hào)絞車形式66JC50DB絞車1、總述：絞車基本形式為單軸絞車，其結(jié)構(gòu)主要由滾筒軸、齒輪減速箱、轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)箱、絞車架及潤(rùn)滑、氣控、水冷卻系統(tǒng)等組成。其傳動(dòng)形式為，電機(jī)通過(guò)齒輪減速箱直接傳動(dòng)滾筒軸。鉆臺(tái)上配有液壓貓頭，以滿足鉆進(jìn)和起下作業(yè)的要求。絞車的主剎車為液壓盤式剎車，兩個(gè)剎車盤集中布置在軸左

26、端；輔助剎車既可用能耗制動(dòng)，也可用336WCB型伊頓盤式氣剎車。轉(zhuǎn)盤由獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)鏈條傳動(dòng)箱、錐齒輪箱及萬(wàn)向傳動(dòng)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于鉆臺(tái)面上，并與絞車電機(jī)通過(guò)右側(cè)伊頓CH1250離合器連接，這樣既可實(shí)現(xiàn)兩電機(jī)并車傳動(dòng)絞車，也可在一個(gè)電機(jī)出故障時(shí)相互替換使用，以提高絞車和轉(zhuǎn)盤的可靠性計(jì)算機(jī)程序控制西門子全數(shù)字矢量變頻器,驅(qū)動(dòng)YJ型低基頻大扭矩變頻調(diào)速電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)帶載起動(dòng)及零轉(zhuǎn)速輸出最大扭矩67一體化司鉆控制室，司鉆控制室主要包括控制、顯示和監(jiān)視三大功能顯示功能監(jiān)視功能控制功能6869JC50DB70712、絞車的特點(diǎn)1）滾筒軸是由一臺(tái)交流變頻電機(jī)通過(guò)齒輪減速箱驅(qū)動(dòng)的，特殊情況下，可由兩

27、臺(tái)電機(jī)并車驅(qū)動(dòng)。滾筒提升速度，通過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。2）減速箱中間軸上裝有伊頓CH1940離合器，以滿足下放空吊卡和起下鉆點(diǎn)動(dòng)操作。3）下鉆時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則變成發(fā)電機(jī)，可充當(dāng)絞車的輔助剎車進(jìn)行能耗制動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)能量反饋，減少制動(dòng)裝置的能量損耗，節(jié)約能源。根據(jù)需要也可在滾筒軸右端安裝一個(gè)伊頓336WCB2盤式氣剎車作為絞車的第二輔助剎車。能耗制動(dòng)在鉆具整個(gè)下放過(guò)程中，絞車滾筒以反力矩拖動(dòng)絞車電機(jī)反轉(zhuǎn)，絞車電機(jī)這時(shí)處于“發(fā)電”工況，產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩，使游動(dòng)系統(tǒng)和鉆具的下放以給定值運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)總線方式實(shí)時(shí)采集絞車電機(jī)的相關(guān)電氣參數(shù)，通過(guò)PLC系統(tǒng)（可編程邏輯控制器ProgrammableLogi

28、cController）把實(shí)際速度與設(shè)定速度的差值發(fā)送到變頻系統(tǒng)，通過(guò)軟件動(dòng)態(tài)控制絞車電機(jī)的下放速度，實(shí)現(xiàn)絞車的數(shù)控能耗制動(dòng)。722、絞車的特點(diǎn)4）采用雙聯(lián)電動(dòng)齒輪油泵裝置，對(duì)齒輪減速箱強(qiáng)制潤(rùn)滑。5）減速箱采用收縮盤式結(jié)構(gòu)與滾筒軸相連，安全可靠，減小軸向尺寸。6）主剎車采用液壓盤式剎車，兩個(gè)剎車盤集中布置在軸左端，每個(gè)剎車盤上裝有兩個(gè)工作鉗和一個(gè)安全鉗，由司鉆房集中控制。7）裝有過(guò)卷閥式和數(shù)碼式防碰裝置，使起下作業(yè)安全可靠。8）油氣水管線布置于鋪板下易于檢修的地方733、絞車提升能力： 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）大鉤載荷（kN）12繩提升速度（m/s）12繩80312380.793010700.821

29、0099860.8811288820.9912078251.0613876281.2215674931.3817374021.52ZJ50/3150DB-1鉆機(jī)的最大鉤載3150kN，此時(shí)，必須兩臺(tái)電機(jī)并車。當(dāng)單電機(jī)超載1.5倍時(shí)的提升能力：大鉤載荷1857kN，提升速度0.7m/s。交流變頻電機(jī)額定轉(zhuǎn)速803rpm，額定轉(zhuǎn)矩11876Nm 74JC50DB絞車提升曲線75絞車主要部件1）滾筒軸總成 滾筒軸總成主要由水氣葫蘆、兩個(gè)剎車盤、滾筒體、軸和軸承等組成。兩個(gè)剎車盤直徑1400mm，厚度75mm，剎車盤內(nèi)有冷卻水道、進(jìn)、排水口和放水口。開(kāi)槽滾筒體由三段鑄、焊而成，滾筒體直徑790mm，纏

30、繩部位長(zhǎng)度1555.6mm，總長(zhǎng)度2108mm。滾筒軸軸承規(guī)格23052CC/W33（260400104）。滾筒軸的動(dòng)力由兩臺(tái)型號(hào)為YJ31F（1000kW，800rpm）交流變頻電機(jī)通過(guò)3H215.04絞車齒輪減速機(jī)傳至滾筒軸 762）絞車齒輪減速機(jī) 該減速機(jī)的作用是將絞車電機(jī)（型號(hào)為YJ31F（1000kW，800rpm）交流變頻電機(jī)）的動(dòng)力通過(guò)減速器輸入軸與絞車電機(jī)之間的齒式聯(lián)軸器傳至滾筒軸，絞車電機(jī)也可以通過(guò)CH1250伊頓離合器并車共同驅(qū)動(dòng)滾筒軸。所以減速機(jī)是JC50DB單軸絞車的外變速機(jī)構(gòu)。該減速機(jī)為二級(jí)平行軸直齒圓柱齒輪減速器，第一級(jí)小齒輪齒數(shù)35，大齒輪齒數(shù)69，第二級(jí)小齒輪齒

31、數(shù)34，大齒輪齒數(shù)75，齒數(shù)比4.394，額定功率1840kW，輸入轉(zhuǎn)速8031800rpm。齒輪箱齒輪和軸承由電動(dòng)油泵循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)強(qiáng)制潤(rùn)滑和冷卻，潤(rùn)滑油為N220。為了保證潤(rùn)滑油能正常工作，在環(huán)境溫度低于0時(shí)啟動(dòng)設(shè)備應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度8。潤(rùn)滑油工作溫度為585，最大工作溫升45，齒輪箱的工作環(huán)境溫度為-4045。潤(rùn)滑油應(yīng)39個(gè)月檢查油質(zhì)一次 773）轉(zhuǎn)盤鏈條箱和角傳動(dòng)箱其作用是將轉(zhuǎn)盤電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)LT500/250T離合器和齒式聯(lián)軸器傳給角傳動(dòng)箱，鏈傳動(dòng)副采用23排鏈條（140-364），小鏈輪Z21，大鏈輪Z27。角傳動(dòng)箱中的主動(dòng)錐齒輪Z25m16左旋，被動(dòng)錐齒輪Z26m16右旋

32、，每根錐齒輪軸采用兩個(gè)不同型式的軸承支撐，靠近錐齒輪端的軸承是22326CC/W33（13028093）雙列調(diào)心滾子軸承，遠(yuǎn)離錐齒輪端的軸承是NU326（13028058）主要承受徑向載荷的短圓柱滾子軸承，角傳動(dòng)箱通過(guò)一根1574mm的傳動(dòng)軸和兩根W51.5870萬(wàn)向軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)盤，三根軸共采用三個(gè)22224C/W33（12021558）雙列調(diào)心滾子軸承支撐 78氣控箱剎把（二）JC45絞車79支撐系統(tǒng)（框架式支架或密閉箱殼式座架）80傳動(dòng)系統(tǒng)（絞車軸、軸承、鏈輪、齒輪、鏈條）81XSZF-40司鉆控制房ZJ40CJD液壓起升系統(tǒng)操縱箱輪轂式離合器控制系統(tǒng)（牙嵌、齒式、氣動(dòng)離合器，司鉆操作臺(tái)、控制

33、閥）8283支撐系統(tǒng)8485第四節(jié) 絞車的剎車機(jī)構(gòu)86第四節(jié) 絞車的剎車機(jī)構(gòu) 鉆井絞車的剎車包括主剎車和輔助剎車。主剎車用于各種剎車制動(dòng)，輔助剎車僅用于下鉆時(shí)將鉆柱下放速度剎慢。 主剎車是機(jī)械式的，主要采用帶剎車，即通常所說(shuō)的剎車機(jī)構(gòu)。 盤式剎車以良好的性能正逐漸為鉆井絞車所接受。由于帶式剎車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，因而今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)完全有可能是帶剎車和盤式剎車并存。 圖所示為PS系列盤式剎車。87一、帶剎車的結(jié)構(gòu)原理1.帶剎車的結(jié)構(gòu)組成 主要由控制部分、傳動(dòng)部分、制動(dòng)部分平衡梁和氣剎車等組成。圖所示為單杠桿剎車機(jī)構(gòu)。圖2-6 單杠桿剎車機(jī)構(gòu)88帶剎車的結(jié)構(gòu)組成89剎車機(jī)構(gòu)主要由制動(dòng)部分(剎帶

34、1，剎車鼓2)、控制部分(剎把4)、傳動(dòng)部分(傳動(dòng)杠桿或稱剎車曲軸3)、輔助部分(平衡梁6和調(diào)整螺釘7)、氣剎車等組成。剎車時(shí)，操作剎把4轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)杠桿3通過(guò)曲拐拉曳剎帶1活端使之抱緊剎車毅。剎把4同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)司鉆閥5以啟動(dòng)、調(diào)節(jié)氣剎車8的氣缸壓力。氣剎車對(duì)傳動(dòng)杠桿的作用與剎把相同，故起省力作用。平衡梁6是用來(lái)均衡左右兩剎帶的松緊程度，以保證它們受力均勻。當(dāng)剎車塊磨損使剎帶與剎車鼓之間的初始間隙增大，導(dǎo)致剎把剎止角過(guò)低時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整螺釘，將剎帶與剎車鼓之間的間隙調(diào)整到合適的初始間隙。帶剎車的結(jié)構(gòu)組成與工作原理90剎帶由彈簧鋼板制成，用帶彈簧的螺釘掛在絞車外殼上，松開(kāi)剎車時(shí)，彈簧使剎帶均勻脫離剎車鼓

35、; 剎車塊鉚接在剎帶上，它由耐熱、耐磨，具有較大摩擦系數(shù)的石棉塑膠或石棉編制品壓制而成。剎帶91帶剎車的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、包角可達(dá)270甚至330，其制動(dòng)力矩隨包角的增大而增大，以適應(yīng)重型絞車的需要。2、采用雙杠桿剎車機(jī)構(gòu)既省力又安全。3、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于維修。缺點(diǎn)：1、剎車時(shí)滾筒軸受一軸向彎曲力，其植為向量和。2、只能用于單向制動(dòng)，反向制動(dòng)力矩小e倍 ，所以設(shè)計(jì)時(shí)注意滾筒的旋轉(zhuǎn)方向。3、活動(dòng)端和固定端的剎車塊磨損不均衡。922.剎把調(diào)節(jié)與剎帶、剎車塊的調(diào)整 隨著剎車塊磨損量的增加，剎把終剎位置逐漸降低，影響操作時(shí)就需調(diào)節(jié)剎帶使剎把終剎位置恢復(fù)至合適高度。當(dāng)磨損到一定程度后，剎車帶需進(jìn)行整圓或

36、更換新帶。剎車塊磨損量達(dá)到一定厚度時(shí)就要更換。3.剎車機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑 要按規(guī)定對(duì)各部件注入潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油，保持機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑狀況良好。93二、帶剎車機(jī)構(gòu)的基本計(jì)算1.絞車的工作計(jì)算 1）滾筒的纏繩直徑 滾筒任意一層纏繩直徑可表示為： De=D0+d+2(e-1)d （2-9） 式中 D0為滾筒直徑；e為纏繩層數(shù)；De為任意一層(或最外層)纏繩直徑；為修正系數(shù)；d為鋼繩直徑。 2）滾筒的平均工作直徑為： Da=(D2+De)/2 （2-10）式中 D2為第二層纏繩直徑；De為最外層纏繩直徑。94 3）滾筒纏繩總長(zhǎng)為： L=D1n+Zl （2-11） 式中 D1為第一層纏繩直徑；n為層纏繩圈數(shù)；Z為有效繩數(shù)

37、；l為立根長(zhǎng)度。 4）快繩速度為： Vfmin=D2n/60 （2-12） Vfmax=Den/60 （2-13） Vfa=Dan/60 （2-14） 5）大鉤速度為： Vfmin=Vfmin/=D2n/60Z （2-15） Vfmax=Vfmax/Den/60Z （2-16） Vfa=Vfa/Dan/60Z （2-17） 952.絞車的制動(dòng)計(jì)算下鉆操作的特點(diǎn)是在起鉆過(guò)程中作為系統(tǒng)負(fù)載的鉆柱載荷成為下鉆過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)力，帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，而絞車上必須裝置包括機(jī)械剎車和輔助剎車的制動(dòng)裝置來(lái)吸收鉆柱下放時(shí)釋放的能量。 制動(dòng)裝置把吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤萆⒌嚼鋮s水或空氣中。圖2-6 下鉆操作示意圖96

38、2.絞車的制動(dòng)計(jì)算 開(kāi)始下鉆前要稍提鉆柱，撒掉吊卡(或卡瓦)，摘開(kāi)離合器，剎住鉆柱。下鉆開(kāi)始時(shí)，司鉆將剎把抬起，完全松開(kāi)剎帶，整個(gè)系統(tǒng)在鉆柱作用下以接近自由落體加速度加速。到此時(shí)開(kāi)始剎車，由于制動(dòng)裝置即滾筒吸收了能量，隨著制動(dòng)力矩的增大，下落加速度逐漸減小。圖2-7 下鉆示意圖972.絞車的制動(dòng)計(jì)算 當(dāng)鉆柱下放至接近立根行程終點(diǎn)時(shí)，司鉆壓住剎把減速下放，此時(shí)制動(dòng)裝置制動(dòng)力矩大于鉆柱靜力矩，加速度為負(fù)值（慣性力為正，向下）。直至到達(dá)終點(diǎn)，完全剎住鉆柱。 MM靜M動(dòng)圖2-7 下鉆示意圖98 一般安全操作時(shí)下鉆速度應(yīng)控制在22.5米秒以內(nèi)。在不具備安全可靠，靈活的剎車裝置的情況下，下鉆速度過(guò)大，容易

39、發(fā)生溜鉆砸轉(zhuǎn)盤事故，損壞設(shè)備。 顯然，如果鉆柱下放速度較大，且在下放終點(diǎn)前急剎車，就會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊載荷。因此，司鉆在下鉆行程結(jié)束前45米就開(kāi)始剎車減速，降低鉆柱的下放速度，然后剎住鉆柱，這樣就可以把沖擊載荷減小到最低限度。991.制動(dòng)力的確定（1）最大制動(dòng)力矩 由于減速下放所產(chǎn)生的慣性力矩，當(dāng)下鉆終了剎住鉆柱時(shí)刻的制動(dòng)力矩達(dá)到最大。 最大制動(dòng)力矩為： Mmax=M靜= (QsD2)/(2Z)sd (2-18)（2）最大制動(dòng)力 因Mmax=FbmaxDd/2，即 Fbmax=Fb=(QsD2)/(ZDd)sd (2-19)式（2-18）和（2-19）中的為動(dòng)載系數(shù)，其值取決于下鉆操作。這是因?yàn)?/p>

40、最大制動(dòng)力矩產(chǎn)生于鉆柱剎止時(shí)，此時(shí)作用在快繩上的載荷為鉆柱的靜載荷、慣性載荷、振動(dòng)載荷及沖擊載荷。其中上述前三種載荷與操作無(wú)關(guān)，而剎止時(shí)的沖擊載荷則完全取決于下鉆操作，當(dāng)下鉆速度低(如以1 ms速度下放)，行程結(jié)束前提前45米就開(kāi)始減速平穩(wěn)剎住鉆柱，沖擊載荷很小，1.5；如以高速(2ms)下放，并在終點(diǎn)急剎車，沖擊載荷較大，2.5。1002.剎帶兩端的拉力 剎帶兩段端拉力的關(guān)系：T=teua 制動(dòng)力與兩端拉力的關(guān)系：T=t+Fb 所以得：tmax=Fbmax/(eua-1) Tmax=Fbmaxeua/(eua-1) 3.剎車杠桿傳動(dòng)比 剎車杠桿指剎把、曲拐軸、曲拐連桿等構(gòu)件，其作用是將剎把上

41、的操作力放大若干倍以滿足剎止鉆柱時(shí)活端總拉力t的需要。 （1）單杠桿剎車機(jī)構(gòu)為： i=t/F=(l/r)cos/sin(+) (2-20)（2）雙杠桿剎車機(jī)構(gòu)為： i=t/F=(l/r)b(cos)/asin(+) (2-21)101液壓盤式剎車目前國(guó)內(nèi)外在用的石油鉆機(jī)絞車上，廣泛應(yīng)用著帶剎車系統(tǒng)。但由于帶剎車系統(tǒng)的固有工作特性的限制，已不能充分滿足深井和超深井作業(yè)和緊急狀態(tài)下剎車的需要，例如:剎車力矩不足，性能不穩(wěn)定，操作費(fèi)力，剎車不靈敏，耐熱衰減性能差等，致使在鉆井作業(yè)或緊急狀態(tài)剎車時(shí)時(shí)有溜鉆和頓鉆事故發(fā)生。所以，安全、方便、靈敏的新型盤式剎車應(yīng)運(yùn)而生。102液壓盤式剎車盤式剎車為盤鉗式液

42、壓剎車，數(shù)十年前即已在機(jī)車，汽車，飛機(jī)及礦山提升機(jī)等獲得了成功運(yùn)用。它已被成功地引入到了鉆井絞車?，F(xiàn)國(guó)外的盤式剎車絞車已完成系列化推廣運(yùn)用工作。國(guó)內(nèi)從90年代開(kāi)始研制盤式剎車，先在修井機(jī)絞車上使用，后來(lái)開(kāi)始引入鉆井絞車，現(xiàn)國(guó)內(nèi)新生產(chǎn)的40級(jí)別(包括ZJ40/2250)以下的鉆機(jī)絞車主要配用盤式剎車，同類級(jí)別在用鉆機(jī)絞車剎車也開(kāi)始進(jìn)行改裝，超重型鉆機(jī)盤式剎車絞車已研制成功。根據(jù)技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)，隨著石油鉆機(jī)絞車盤式剎車的技術(shù)發(fā)展，在新設(shè)計(jì)的絞車中會(huì)主要采用盤式剎車，而在用絞車亦將逐步改造成盤式剎車，盤式剎車取代剎車的進(jìn)程將逐步加快。 SY-PS盤式剎車1031.液壓盤式剎車的結(jié)構(gòu)組成液壓盤式剎車組成

43、剎車盤開(kāi)式剎車鉗（安全鉗）閉式剎車鉗（工作鉗）鉗架液壓動(dòng)力源控制系統(tǒng)其中液壓系統(tǒng)提供制動(dòng)能量，剎車鉗作為執(zhí)行元件，剎車盤與剎車鉗上的剎車塊組成制動(dòng)偶件。 如圖所示，為鉆井絞車用盤式剎車的典型結(jié)構(gòu)。104盤式剎車的剎車盤105ZJ50鉆機(jī)上的剎車鉗及鉗架106液壓動(dòng)力源由油箱組件、泵組、控制塊總成、加油組件、電控箱等組成。液壓動(dòng)力源107剎車鉗結(jié)構(gòu)方案按照剎車鉗缸零油壓時(shí)的制動(dòng)狀態(tài)可分為常開(kāi)式鉗和常閉式鉗。它們典型的制動(dòng)工作原理如圖2-13所示。對(duì)于常閉鉗制動(dòng)方案(圖2-13a)，由于碟簧作用力可使剎車塊壓向剎車盤，因此增大進(jìn)入鉗缸的油壓將抵消一部分碟簧作用力，使制動(dòng)力下降。反之，降低油壓，則可

44、增加制動(dòng)力。對(duì)于常開(kāi)鉗制動(dòng)方案(圖2-13b)，由于油壓作用力可使剎車塊壓向剎車盤，因此，增大進(jìn)入鉗缸的油壓將使制動(dòng)力增大，而降低油壓則將使制動(dòng)力下降。 這樣，操作司鉆手柄，使進(jìn)入鉗缸的油壓連續(xù)變化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車制動(dòng)力的連續(xù)調(diào)節(jié)。圖2-13108按制動(dòng)傳導(dǎo)方式可分為杠桿式和固定鉗兩種，如圖2-14所示。杠桿鉗由一中心液缸推動(dòng)雙活塞反向動(dòng)作，通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)剎車塊加壓(圖2-14a，b)。固定鉗由兩個(gè)對(duì)置液缸分居剎車盤兩側(cè)，分別通過(guò)活塞直接對(duì)剎車塊加壓(圖2-14c，d)。 上述每一種又可分為常開(kāi)式和常閉式兩類。剎車鉗結(jié)構(gòu)方案圖2-14109鉆機(jī)盤式剎車全套工作鉗由工作鉗和應(yīng)急鉗組成。前者用于正常

45、鉆進(jìn)操作(起下鉆，鉆進(jìn))過(guò)程；后者作為安全保險(xiǎn)用，亦稱安全剎車鉗。一般來(lái)說(shuō)，絞車剎車工作鉗采用常開(kāi)式的液壓加壓，而應(yīng)急鉗采用常閉式的彈簧加壓。盤式剎車采用杠桿鉗以便利用杠桿增力倍數(shù)不致使液壓系統(tǒng)工作壓力過(guò)高，而采用固定鉗則可以使結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性亦較高。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要保證在緊急情況下安全鉗回油，工作鉗進(jìn)油而使它們同時(shí)剎止剎車盤(雙剎保險(xiǎn))，在油泵斷電時(shí)能利用儲(chǔ)能器臨時(shí)工作。剎車鉗結(jié)構(gòu)方案1103.液壓盤式剎車的特點(diǎn)與帶剎車相比，盤式剎車具有以下優(yōu)點(diǎn):1)剎車平穩(wěn)、性能穩(wěn)定、熱衰退性較小。2)整體剎車盤，內(nèi)部有水冷內(nèi)腔，可把連續(xù)剎車產(chǎn)生的熱量很快帶到剎車盤外面，不使剎車盤過(guò)熱，具有較好的剎車性能

46、、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、使用壽命較長(zhǎng)。 3)采用高合金鋼制造剎車盤，剎車盤表面具有較高的硬度，耐磨性能好，使用壽命長(zhǎng)，更換易損件次數(shù)較少。 4)鉆井實(shí)踐表明:盤式剎車具有充足的儲(chǔ)備剎車力矩，特別是在水剎車或電磁渦流剎車出現(xiàn)故障時(shí)，也能剎住最大載荷。 司鉆的控制力小，具有靈敏的操作手感。5)液壓系統(tǒng)工作壓力為6.85MPa，最大壓力為13.7Mpa，實(shí)際使用只需要四分之一的設(shè)計(jì)壓力就可以剎住最大鉆柱載荷，使用安全可靠。 1113.液壓盤式剎車的特點(diǎn)6)盤式剎車容易控制和掌握，剎車時(shí)沒(méi)有噪音，對(duì)環(huán)境污染較少，工人勞動(dòng)條件改善。7)更換剎車鉗最多不超過(guò)15分鐘，此外，由于剎車塊壽命長(zhǎng)，更換次數(shù)也大大減少。8

47、)盤式剎車與自動(dòng)送鉆裝置相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的自動(dòng)送鉆功能。這種一體化技術(shù)，具有優(yōu)良的鉆井性能和鉆井質(zhì)量，還具有較好的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。9)液壓控制系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遙控盤式剎車，這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)于井口存在著危險(xiǎn)的井進(jìn)行鉆井是非常重要的，可以確保操作人員的安全。 10)采用微機(jī)監(jiān)控盤式剎車，如果鉆機(jī)提升系統(tǒng)出現(xiàn)超速、超載荷或超位以及鉆機(jī)功率不足時(shí)，盤式剎車可以自動(dòng)剎車，確保安全作業(yè)。1124. 盤式剎車的發(fā)展 盤式剎車經(jīng)過(guò)十多年的實(shí)踐，基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有大的變化，其中發(fā)展主要體現(xiàn)于以下方面: 1)剎車盤的結(jié)構(gòu)改進(jìn)：除有風(fēng)冷和水冷結(jié)構(gòu)之外，由于剎車力矩儲(chǔ)備較大，在中小型石油鉆機(jī)中，有可能減少為一個(gè)剎車盤。只用一個(gè)剎車盤，簡(jiǎn)化剎車結(jié)構(gòu)、降低成本、提高指標(biāo)。2)剎車鉗的結(jié)構(gòu)改進(jìn)：取消雙活塞液缸和杠桿增力機(jī)構(gòu)，改為兩個(gè)液缸直接控制剎車塊。 將工作剎車鉗由常開(kāi)式改為常閉式結(jié)構(gòu)，用工作剎車鉗代替緊急剎車鉗。在每個(gè)剎車盤上只用一種常閉式工作剎車鉗。減少品種、通用性和互換性好，易損件儲(chǔ)備品種也大大地減少。3)自動(dòng)送鉆與盤式剎車一體化技術(shù)：這種一體化技術(shù)是繼盤式剎車問(wèn)世以來(lái)，又派生出來(lái)的一種新技術(shù)，它具有送鉆更均勻、鉆井質(zhì)量高、取芯率高、井眼軌跡偏移小、經(jīng)濟(jì)效益好、事故少等優(yōu)點(diǎn)，具有更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 美國(guó)GH-Bear自動(dòng)送鉆裝置與GHTTE型盤式剎車一體化技術(shù)就是其中一例。 此外，