基于传递函数方法电动钻机起升系统的理论分析
第二章钻机起升系统(第一讲)
钻井机械电子教案
3.井架型号 井架型号的组成：JJ(表示井架)、最大钩载/井架 高度-井架型式、改进序号
井架型式：T-塔形井架；K-前开口 井架；A-A形井架；W-桅型井架
井架有效高度
最大钩载，以 10KN为单位计
改进序号：用阿拉 伯数字表示
井架代号
JJ □ / □ - □ □
钻井机械电子教案 2.1.2井架结构类型 井架按其主体结构形式可分 为四种基本类型： (1)塔形井架； (2)前开口井架； (3) A形井架； (4)桅形井架. 1．塔形井架 如图所示，塔形井架是一种 横截面为正方形或矩形的四棱 截锥体空间桁架。
钻井机械电子教案
2.1.3典型自升式井架简介 JJ450/45-K4、JJ300/43-A和JJ225/43-KC1三种井架的 结构特征、现场安装拆卸和起升方法及规程。 2.1.4井架的维护和保养 井架的润滑、维护保养的要点和规程，以及注意事项。
钻井机械电子教案
2.2 钻 机 的 游 动 系 统
变型序号： 用阿拉伯数 字表示，原 型不标
□
□ - □
钻井机械电子教案 2.2.2游动系统钢丝绳与滑轮力学分析 1.运动分析 起下钻的目的是为了更换新钻头，继续钻进。 为了提高钻井效率，要充分利用绞车功率，以缩短起下钻时 间。为此，首先要了解起下钻过程的运动规律和大钩载荷变化 规律。 如图2-1所示，设V为大钩速度，V1～V6 为各段钢绳速度， Vf 和Vd 为快绳和死绳速度，Z为有效绳数，D为滑轮直径, V'和n为 天车滑轮旋转的线速度和转速。
钻井机械电子教案
因此,当对天车、游车进行检修时应将其滑轮及轴承 进行倒换，即把靠近死绳侧的滑轮及轴承与靠近快绳侧 的滑轮及轴承对换，以均衡它们的寿命。 当轮槽磨损严重或已经出现波纹状沟痕时，应更换滑 轮，以延长钢绳的寿命。
第二章 钻机的起升系统
第二章钻机的起升系统钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。
本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。
第一节井架井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。
作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。
结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。
一、概述1、井架的基本组成石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成：（1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。
（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。
天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。
（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。
塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。
（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。
（5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。
2、井架的基本参数井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。
3、井架代号井架代号如下：JJ改进序号，用阿拉伯数字表示井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架；W--桅型井架井架有效高度，m井架代号二、井架结构类型虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。
1塔形井架塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。
每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。
井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。
第三章 起升系统工作原理
石油钻采机械主讲：马卫国第三章钻机起升系统工作原理第一节起下钻操作与游动系统工作原理第二节起升运动学动力学问题第三节起升曲线与起升功率利用率第四节下钻运动学和动力学学习目的：掌握钻机起升系统的工作特性石油钻采机械主讲：马卫国第二章钻机起升系统工作原理第一节起下钻操作和游动系统工作原理石油钻采机械主讲：马卫国第三章：钻机起升系统工作原理——起下钻操作和游动系统工作原理一、起下钻操作1、起钻操作更换钻头时，或钻遇目的层时，需要将井中的全部钻柱取出，这个操作过程，称起钻作业。
2、下钻操作将钻头、钻铤、钻杆、方钻杆组成的钻杆柱下入井中，称下钻作业。
下钻：下立根和下单根。
石油钻采机械主讲：马卫国第二章：钻机起升系统工作原理——起下钻操作和游动系统工作原理二、游动系统中钢丝绳与滑轮的运动分析V —大钩速度；V′—钢丝绳速度；V″—天车滑轮切向速度；Z —游动系统有效绳数（除快绳、死绳之外）；D c——滑轮直径石油钻采机械主讲：马卫国钢丝绳速度由快绳侧至死绳侧依次为：0''2''4''6''54321==========d z n v v v vv v vv v zvv v v 第三章：钻机起升系统工作原理——起下钻操作和游动系统工作原理石油钻采机械主讲：马卫国天车滑轮的切向速度V″和转速n 依次为：,0"260,2"460,4"60,"44332211==×==×====n v D v n v v D v n v v D zv n zv v cc c πππ第三章：钻机起升系统工作原理——起下钻操作和游动系统工作原理石油钻采机械主讲：马卫国第三章：钻机起升系统工作原理——起下钻操作和游动系统工作原理讨论：1、起钻时，快绳侧的滑轮转速要比死绳侧的高数倍；检修、倒换——寿命均衡设计依据——快绳工况2、快绳侧的钢丝绳的弯曲次数要比死绳侧钢丝绳多出数倍；快绳侧钢丝绳提前疲劳——检查、补充新绳。
浅谈石油钻机电气传动系统的最新发展
浅谈石油钻机电气传动系统的最新发展石油钻机电气传动系统是石油钻井过程中的关键技术之一，它主要是指将电能转换为机械能，通过传动系统将能量传递到钻机各个部件，从而实现钻井作业。
随着科技的不断进步和石油工业的发展，石油钻机电气传动系统也在不断创新和完善。
本文将从以下几个方面对石油钻机电气传动系统的最新发展进行浅谈。
一、电机技术的进步石油钻机的传动系统中，电机是最核心的部件之一。
传统的石油钻机电机通常采用交流感应电动机，其效率较低，动态响应较慢。
而现在，随着永磁同步电机、直线电机等新型电机技术的逐渐成熟，石油钻机电机的效率和响应速度得到了大幅度提高。
永磁同步电机具有高效、高功率密度、响应快等优点，可以有效提高石油钻机整体的性能和效率。
二、变频调速技术的应用传统的石油钻机电机通常采用恒速运行，无法根据实际工况需求进行调整。
而现在，随着变频调速技术的应用，石油钻机的电机可以根据实际需求进行转速调整，实现节能与高效的运行。
变频调速技术能够根据井深、井内环境、以及钻进速度等因素进行实时调整，使得钻机的工况匹配更加合理，同时降低了能耗。
三、智能控制系统的发展石油钻机的电气传动系统中，智能控制系统起到了至关重要的作用。
传统的石油钻机智能控制系统通常采用硬连线控制或者PLC控制，缺乏自主学习和优化的能力。
而现在，随着人工智能和机器学习等技术的应用，石油钻机智能控制系统的发展进入了一个新的阶段。
智能控制系统可以采集和处理钻井过程中的各种数据，通过学习和优化算法来实现自动控制和优化操作，提高钻井效率和安全性。
四、新材料的应用石油钻机电气传动系统中的传动装置和机械部件对于抗磨损、耐高温、抗腐蚀等性能要求较高。
随着新材料技术的不断发展，高强度、高温耐性和耐腐蚀性能更好的新材料被广泛应用于石油钻机电气传动系统中的关键部件。
新材料的应用使得钻机的可靠性、耐久性和工作效率都得到了显著提高。
综上所述，石油钻机电气传动系统的最新发展主要体现在电机技术的进步、变频调速技术的应用、智能控制系统的发展以及新材料的应用等方面。
钻机垂直起升系统的研制
ｆｘ ｎ ｌ ｎ ｍｏ ｉ ｇ ｄ ｌｙ ｈ ｄ ａ ｌ ｒ ｗｗｏ ｋ ， ａ ｓｎ ｌ ｎ ｉ ｃｉ ｉ ｇ ｄ ａ ｏ ａ ｏ ｅ ｐ ｌ ｎ ｉ ｉ ｇ ｐ ａ ｋ， ｖ ｎ ｏ ｌ ， ｙ ｒ ｕ ｉ ｄ ａ ｃ ｒ ｓ ｒ ｉｉ ｇ ｐ ａ ｋ， ｎ ｌ ｎ ｉｇ ｎ ｌ ｐ ｌ ， ｕ ｌ ｇ ｎ ｉ
工 人 的人 身 安 全 。 关 键 词 ： 座 ； 架 ； 直起 升 ； 升 系统 底 井 垂 起
中图分类 号 ： ９２ ＴＥ ２
文献标 识码 ： Ｂ
Ｄｅ ｅ ｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｔ ｏ ｒ ｉ ａ ｌ ｇ ｉ ｇ ｕ ｙ ｔ ｍ ｏ ｉ ｉ ｇ ｎ ｆ Ｖｅ ｔｃ ｌｙ Ｒｉ ｇ ｎ － ｐ Ｓ ｓ ｅ ｆ ｒ Ｄｒ ｌ ｎｇ Ｒｉ ｌ
ｅ ｆ ｃ ｒ ｌｏ ｉ ｒ ｄｕ ｅ Ｕｓｎｇ ｔ ｉ ｇｉ － ｐ ｓ ｓ ｅ ， ｈｅａ ｅ ｆｏ ｌｗｅ ｌｇ ｏｕ ｓ ｌ ｒ ｅ ｙ ｄｅ ｆｅ ｔｗｅ ｅ ａ ｓ ｎｔ ｏ ｃ ｄ． ｉ ｈｅ ｒｇ ｎｇ ｕ ｙ ｔ ｍ ｔ ｒ ａ ｏ ｉ ｌ ｒ ｎｄ ｉ ａ ｇ ｌ —
王大明 ， 治国 ， 张 赵 娜 ， 朱 兴 ， 向丹 ， 崔 王 宠
（ 河石油装备制造总公司 ， 宁 盘锦 １４１） 辽 辽 ２ ０ ０
摘 要 ： Ｊ Ｏ ２ ５ Ｊ Ｄ 系列钻机 具 有 井架 底 座公 用一 套 垂 直起 升 系统 的 结构 ， Ｚ ４ ／ ２ ０Ｄ／ Ｂ 包括 地 面安 装 支 架 、 动小 车 、 移 液压 绞 车、 升 支 架、 起 斜拉杆 、 扒杆 、 杆 等 。 阐述 了起 升 系统 的起 升 原理 、 升 过程 横 起 及 应 用 实效 。运 用该起 升 系统 ， 够减 少井场 占地 面积 ， 能 节省钻机 安装 时间 ， 避免 高空作业 ， 保障 了
钻机电控系统培训教材。doc
钻机电控系统培训教材1. 简介钻机电控系统是现代钻井设备中的关键组成部分，它负责控制钻机的运行和监测系统的状态。
本教材将介绍钻机电控系统的基本原理、功能以及操作方法，帮助使用者全面了解和掌握钻机电控系统的使用。
2. 电控系统的基本原理2.1 电控系统概览钻机电控系统是由电气设备、传感器、控制器等多个组件组成的复杂系统。
它通过电路连接和信号交互实现对钻机的控制和监测。
2.2 电控系统的工作原理电控系统通过接收来自传感器的反馈信号，实时监测钻机的状态，然后根据设定的参数和逻辑控制钻机的运行。
其工作原理主要包括信号采集、信号处理、逻辑控制等几个关键步骤。
3. 电控系统的功能3.1 钻机运行控制电控系统可以实现钻机的启动、停止、速度调节等基本控制功能。
通过监测钻机的工作状态，电控系统能够合理地控制其运行，提高工作效率。
3.2 状态监测与故障诊断电控系统可以实时监测钻机的各种状态参数，如转速、温度、压力等，以便及时发现异常情况。
同时，它能够根据设定的故障诊断指标，对钻机进行故障诊断，并提供相应的报警信息。
3.3 数据记录与分析电控系统可以记录钻机的运行数据，并根据需要进行数据分析。
通过对数据的统计和分析，可以提供有关钻机工作情况的参考依据，并进行优化和改进。
4. 电控系统的操作方法4.1 基本操作步骤电控系统的操作包括对钻机的启动、运行模式的选择、运行参数的设定等。
本部分将详细介绍电控系统的基本操作步骤，以及常见的操作注意事项。
4.2 常见故障处理电控系统在使用过程中可能会遇到各种故障，如传感器故障、控制器故障等。
本部分将列举一些常见的故障情况，并介绍相应的处理方法，以便使用者能够及时排除故障，确保钻机的正常运行。
5. 操作实例与练习为了帮助使用者更好地理解和掌握电控系统的操作方法，本教材还提供了一些操作实例和练习题，供使用者进行实践操作和巩固知识。
6. 总结本教材通过详细介绍钻机电控系统的基本原理、功能和操作方法，希望能够帮助使用者全面了解并掌握钻机电控系统的使用。
矿井提升机交流电机系统探析
：
Ｃｈｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ｉａ Ｎｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ
工 业 技 术
矿井提 升机交流 电机系统探析
温 建 军
（ 内蒙古科技 大学， 内蒙古 包头 ０４ １ ） １０ ０
摘 要： 采用转 子 回路 串电 阻调 速 的绕线 式异 步 电机 广 泛应 用于矿 井提 升机 电控 系统 。 但是 该 方法是 通过调 节 转子 回路 附加 电阻的 有级调速 ， 以 实现 平 滑地调 速 ， 难 而且调 节性 能差 ， 速 过程 中大量 的转 差功 率通过 转子 回路 电阻转化 为热 能 消耗 掉 了。 文提 出了 调 本 将 斩波 串级调 速 方案应 用 于改造 采用转 子 回路 串电 阻调 速 的绕 线式异 步 电机 的矿 井提 升机 电控 系统 。 关键词 ： 绕线异 步 电动机 ； 成 门板 换 向晶 闸管 ； 波 串调 集 斩
ｌ矿井提 升机电力传 动 的发 展 矿井 提升机从 电力传动 而言 ， 为交 流 可分 传动 和直流传动 两大类 。我 国在上世 纪 ８ 年 ０ 代之 前 ， 绝大多数 矿井提 升机采 用绕线 转子 异 步 电动机 转子 回路串 电阻的交 流传动方 式 ， 而 少数 则采用发 电机一 电动机组 直流调速 系统 ， 曾称 Ｆ Ｄ系统 。随着 矿井 的规模越来 越大 ， － 对 些要求 提升容 量大 ， 速度 快 的中 ， 型矿井 ， 大 提升 机一 般采用 采用 电枢可 逆 或磁 场可 逆 的 晶 闸管直 流供 电的直流调速 系统 。 随着世界 而 电力 半导 体技术 和 交流 同步 机传 动 的开 发 和 生产 ， 矿井提升机传动装置又向交流传动方式 发展 ， 些矿井提 升机开始 采用大 容量 交一 一 直一 交变 频器 和交一 交变 频器 供 电 的交流 传动 系
电动钻机交流变频控制技术
绞车基本参数
最大输入功率 1100kW(1500HP) 最大快绳拉力 340kN 提升档位 1档，交流变频电机驱动,无级调速 主滚筒尺寸(直径×长度)开槽 Φ685×1138mm 适用钢丝绳直径 Φ35mm 主刹车 液压盘式刹车 主刹车盘尺寸(直径×宽度) Φ1600×76mm 辅助刹车 电机能耗制动
iA
iB
iC
t
Im
Z Z
N
CC
S
X X
B B
t 0 iA=0
iB为负，iC为正
合成磁场方向：向下
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
iA
iB
iC
t
Im
n0
A Y
60
Z Y C
n0
A Z
n0
Y C
A Z B X
N
C
S
X
B
B X
t 60
t 120
t 180
2.旋转磁场的旋转方向 旋转方向：取决于三相电流的相序。
看看其关键技术的核心所指
2、利用独立变频电机送钻装置实 现主动恒钻压自动送钻。 该系统是针对绞车独立电机送钻装 置而研发的。自动送钻控制系统由人机 界面、自动送钻控制系统、电气控制系 统、变频系统、送钻电动机、传感器组 成。在正常钻进作业时，游动系统的悬 重通过滚筒及齿轮传动以反扭矩拖动自 动送钻电机，通过对该电机速度和扭矩 的精确控制，可实现数控变频恒钻压自 动送钻。 *恒钻压控制 波动范围:5000 N
2.2电动机的转动原理
v
定子三相绕组通入三相交流电
Y
A
n0
Z
N
F
C
60 f1 n0 (转/分） p 旋转磁场
钻柱起升系统控制器设计
钻柱起升系统控制器设计钻柱起升系统由直流电机驱动，经过减速器、盘式气动离合器带动滚筒进行起升。
应用S7-200 PLC及其编程软件、6RA28直流调速器、光电编码器组成闭环，对直流电机参数进行反馈控制。
标签：钻柱；直流电机；编程；S7-200PLC钻柱起升系统类似于起重机，用于起升和下放钻柱、钻具等，属位能性负载，因此无论是直流调速器还是交流变频器都必须选用能够工作在四象限的装置，钻机起升综合实验平台选用了西门子产品6RA28 和MM440 作为直流电动机和交流电动机的调速装置。
直流调速器6RA28 和交流变频器MM440 有多种订货号，分单象限工作和四象限工作两种类型和多种供电电压标准，必须选择正确的订货号。
1 控制模型的建立钻柱起升系统可以用下图表示其控制结构：直流电机起升时，直流调速器6RA28 通过可控整流装置改变电枢进线电压大小，从而改变电机转速。
交流起升时，调速装置是变频器MM440，改变交流异步电机电定子供电频率，供电源频率的改变直接改变了旋转磁场的转速，从而改变了交流电机转速。
调速机构可以用一个滞后环节来描述，在工程上，其传递函数常常可以等效为一个一阶惯性环节。
电动机到滚筒之间依靠链传动，电机转速n 与滚筒转速ng 成比例关系，比例系数记为KL。
滚筒转速ng 与游动系统大钩的位移成积分关系。
额定励磁下的直流电动机是一个二阶环节。
游动系统大钩，通过钢丝绳与滚筒直接相连，滚筒动则大钩移动，因此可以采用在滚筒上安装编码器，间接计算游动系统大钩位移的方式来进行位移反馈计算，位移反馈环节可以简化为一个比例环节。
整个直流定位控制系统的等效开环传递函数为W（s）=K p（1+1T IS+T DS）×K sT sS+1×1/C cT mT tS2+T mS+1×K3S×K H其中：K p（1+1T iS+T DS）为控制器要设计的PID校正环节。
等效开环传递函数是一个Ι 型系统，闭环控制下其阶跃响应的稳态误差为“0”，在系统稳定的条件下可以获得良好的定位精度。
钻机起升及井下工具综合实验装置监测系统设计
ｗａ ｅ ｅｏ ｅ ｒｅ ｎｒ ｌ １ａ ｄ ＳＱＬ Ｓ ｖ ０ ８，ｎ ｌｄｎ ａａ ｃ ｌ ｃｉｎ ｍｏ ｕｅ，ｄ ｔ ｅｅ ｔ ｎ ｍｏ ｕｅ，ｄ ｔ ｓｄ ｖ ｌｐ ｄ ｉ Ｆｏｃ Ｃｏ ｔｏ ｎ ｎ ６． ｅｒｅｒ ０ ｉｃｕ ｉｇ ｄ ｔ ｏｌ ｔ ｄ ｌ ２ ｅ ｏ ａ ａ ｒｔ ｎｉ ｄ ｌ ｏ ａａ
ＹＡＮＧ Ｙａ ｇ ＨＡＮＧ ，ＪＡＮＧ Ｍａ —ｅ ，Ｚ ｎ ，Ｚ Ｈｅ Ｉ ｏ ｄ ｉ ＨＡＮＧ Ｎａ
（ ｏ ｔ ｅｔ ｅ ｏｅｍ ｎｖｒｉ ． ｈ ｎ ｄ １ ５ ０ Ｃ ｉａ Ｓｕｈ ｓ Ｐ ｔ ｌ Ｕ ｉ ｓｙ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ０ 。 ｈｎ ） ｗ ｒ ｕ ｅ ｔ
中 图分 类 号 ： ｌ ７ 。 Ｔｒ ４ ２ ２ 文 献标 志 码 ： Ａ
Ｍ ｏ ｉｏ ｉ ｙ ｔｍ ｅ ｉｎ ｏ ｈ ｎｔｇ ａ ｅ ｘ ｒｍ ｅ ａ ｅ ｉｅ ｎ ｔ ｒｎｇ ｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｆ ｒ ｔ ｅ ｉ ｅ ｒ ｔ ｄ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｄ ｖ ｃ ｏ ｉ ｉ ｉ ｇ ｒｇ ｈ ｉｔｎｇ ｓ ｓｅ ｎｄ ｄｏ ｆｏｌｄｒｌ ｎ ｉ ｏ ｓｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｗｎｈ ｌ ｏ ｌ ｌ ｏｅｔｏｓ
仪 器仪 表 用户
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口科研 设计成 果 口
钻 机 起 升及 井Байду номын сангаас下 工具 综 合 实验 装 置 监 测 系统 设计
杨 阳 。张 禾 ，江茂 德 ，张 娜
ｅ ｐ ｒ ｎａ ｅ ｉｅｍ ｏ ｉ ｉｇ ｓ ｓｅ ｉ ｅｉｂｅ，ｓａ ｌ ｘ ｅｉ ｍｅ ｔｌｄ ｖｃ ｎｔ ｎ ｙ ｔ ｍ ｒ ｌ ｌ ｏｒ ｓ ａ ｔｂｅ，ｕ ｅ －ｒ ｎ ｌ ｃ ｉｖ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｕｒ ｍｅ ｔ ｆｓ ｉｎｉｃ ｒ－ ｓ ｒｆｉ ｄｙｔ ａ ｈｅ ｅｔ ｅ ｉｎｒ ｑ ｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｎ ｓｏ ｃｅ ｔｉ ｅ ｆ ｓ ａｒｈ ａ ｄ ｅ ｐ ｉ ｎａｌｅ ｃ ｉｇ． ｅ ｃ ｎ ｘ ｅｒ ｍｅ ｔ ａ ｈｎ ｔ Ｋｅ ｒｓ：ｅ ｐ ｒ ｅ ｔｌ ｅ ｉｅ ｆｒｏｌ ｒｌ ｇ ｒ ｙｗｏ ｄ ｘ ｅ ｍｉｎ ａ ｖｃ ｏ ｉｄ ｉｎ ｉ ｄ ｌ ｉ ｇ；ｍｏ ｉ ｉｇ ｓ ｓｅ ；Ｆ ｒｅ ｎｒ ｌ １ ＱＬ Ｓｅ ｖ ｒ２ ０ ｎｔ ｎ ｙ ｔｍ ｏｒ ｏｃ Ｃｏ ｔｏ ６． ；Ｓ ｒｅ ０ ８
钻机起升系统整理资料
钻机起升系统概述：钻机的起升系统实质上是一台重型起重机，它是钻机的核心。
它主要由井架钻井架、天车、游车、大钩、游动系统钢绳、绞车和辅助刹车等设备组成。
起升系统的作用主要是起下钻具、下套管、控制钻头送进等。
2.1 井架井架是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构。
它在钻井或修井过程中，用于安放天车，悬挂游车、大钩、吊环、吊卡等机具，以及起下、存放钻杆、油管及抽油杆，并需承受井中钻柱重量。
对井架的要求如下：1)应具有足够的强度、刚度和整体稳定性。
以保证起下一定深度的钻杆柱、套管或油管柱。
2)有足够的工作高度和空间，足够的钻台面积。
3)应保证拆装方便，安全，移动迅速。
为此，结构应简单、轻便，并尽可能采用分段或整体运输，水平安装及整体起放的安装移运方法。
2.1.1概述1.井架的基本组成主要包括：井架主体，天车台，二层台，立管平台，工作梯。
2.井架的基本参数：井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，亦是设计、选择和使用井架的依据。
基本参数主要包括：井架高度、最大钩载、二层台立根容量、抗风能力等。
2.1.2井架结构类型井架按其主体结构形式可分为四种基本类型：塔形井架、A形井架、桅形井架、前开口井架。
1．塔形井架塔形井架是一种横截面为正方形或矩形的四棱截锥体空间桁架如图所示。
塔形井架的主要特点：(1)井架主体部分为封闭结构，整体稳定性好，承载能力大。
(2)整个井架由许多单一构件用螺栓联接而成，制造简单，运输方便。
(3)井架内部空间大，起下操作方便，安全。
(4)拆装工作量大，高空作业不安全，搬迁不方便。
塔形井架适用于较少搬迁而要求承载能力大，稳定性好的钻机，如海洋钻机、超深井钻机。
2、前开口井架前开口井架亦称为K形井架。
其主要结构特征是：1)整个井架主体是3～5段焊接结构组成。
段间采用锥销定位和螺栓联接。
2)通常采取水平拆装，整体起落和分段运输的办法搬迁井架。
搬迁方便、安全、迅速。
3)因受运输尺寸限制，井架主体截面尺寸较小，使井架内部空间比较狭窄。
钻机起升系统
为方便计，把Qi折合为大钩对应档所能起的立根数 Yi(见图8-6) ：
Qi 10(Yi ql＋G 0 )
KN
(8－9)
Qi－10G 0 Qi G0 Yi＝ ＝ － 10ql 10ql ql N绞 把（8－8式) Qi Vi 得 G0 Yi＝ － 10qlVi ql N绞
带入上式， （8－10）
式中： q－每米钻杆的平均重量，公斤/米； l－立根长度（24或27米）； G0－不随钻柱长度变化的质量，它由游动系统质 量和井下钻铤超出钻杆质量的部分组成： G0＝G游 +G铤0。
为了充分利用绞车功率，使机动起升时间最少， 各挡所起升的立根数Si为： N绞 N绞 G0 G0
N绞
Si＝Yi－Yi－1＝ － －（ － ） 10qlVi ql 10qlVi－1 ql 1 1 ＝ （ － ） （8－11） 10qlVi Vi Vi－1
因游与 的值很接近，故令游＝ 所以游 ＝ ＝
2 游
Z+1
Z+1
所以游＝
2
为简单计，认为起钻时游动系统效率和下钻时游动系 统效率相等(实际上它们的值非常接近)，可以证明：
(1 ) Z（1－） 将 游 ＝ Z Z(1 ) 1－
Z Z ’ 游
DG-350大钩筒体内 装有机油。止推轴承 上座圈将油腔分为两 部分，座圈上开有油 孔使两部分油腔相通。 由于油流通过孔道的 阻尼作用，吸收了起 下作业时钩身的冲击 振动，可防止钻杆接 头螺纹损坏。
筒体上端有一个 由六个小弹簧和定位 盘4组成的定位装置， 它的作用是借助定位 盘与吊环座环形接触 面间的摩擦力，防止 提升空吊卡时钩身相 对提环转动，以便于
括号内为等比数列，
• 等比数列的求和公式为：
钻井机械2起讲义升系统
内，缓慢起升井架，当井架大腿离开安装支架 0.5m左右时刹车，检查，停止时间不少于 5min。 ③检查起升大绳绳头的绳卡，死、活绳头的绳卡 有无松动。井架大腿或拉盘有无变形。
职培中心
第二章 钻机的起升系统
④检查钢丝绳在滚筒上的排列是否整齐。 ⑤检查井架上有无遗留物。 ⑥检查刹车是否灵活、高度是否合适。 ⑦检查刹车及各项点固定有无松动。 ⑧检查完将井架缓慢放回支架。
产品名称代号：TC-天车 YC-游车 DG-大钩
职培中心
第二章 钻机的起升系统
3、游动系统基本参数
职培中心
第二章 钻机的起升系统
二、天车 主要由
天车架、滑 轮组和辅助 滑轮等组成。
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第二章 钻机的起升系统
天车和游车组成提升系统 的滑轮系。作为定滑轮的天 车改变力的方向，作为动滑 轮的游车起省力作用，减轻 绞车的负荷，从而使提升系 统获得很大的机械效能。
常用的游车有TC—135、YC—130、YC—350、 MC—400、YC—450、YC—315等。
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第二章 钻机的起升系统
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第二章 钻机的起升系统
游车的使用与维护保养
在游车工作前，应检查各滑轮是否旋转灵活及各连接
部件是否紧固。在工作时，因为每个滑轮转动圈数不一，
滑轮应定期“掉头”使用，以使滑轮的磨损情况趋于平衡。
地面上拖运。
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四、大钩 主要由钩身、
筒体、吊环座、 内外弹簧、钩杆、 吊环、安全锁紧 装置和转动锁紧 装置等组成。
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一种基于PLC的石油钻井井架起升控制系统设计
一种基于PLC的石油钻井井架起升控制系统设计杨雄;何东升;卢玲玲;贾礼霆;杨杰【摘要】针对传统石油钻机井架在起升过程中出现的因两侧液压缸伸缩不同步而导致的井架扭曲变形的问题，提出了一种基于PLC的井架控制系统设计。
其基本思路是对两组液压缸分别采用位置传感器加电液比例阀构建闭环控制回路，回馈信号经PID控制器合理计算之后输出控制信号来调节电磁比例阀开度，以达到控制井架液压缸高精度同步伸缩的目的。
文中详细描述了控制系统的基本原理，并在西南石油大学钻机起升综合实验平台上测试了控制系统，验证了控制系统的可靠性。
%To resolve the derrick distortion problem caused by the no-synchronous telescoping of hy-draulic cylinder on both sides during the lifting process of oil drilling derrick, a derrick design which is based on PLC control system is designed. The basic idea is to use an electrohydraulic proportional valve and a magnetic position sensor to construct a closed loop control. After receiving feedback sig-nals, the PID controller starts the precisely calculation then output control signals, which would ad-just the electromagnetism proportion valve opening. In that way, the high-precision of synchronous telescoping of hydraulic cylinder can be achieved. The basic principles of control system are elabora-ted in this paper. Besides, the control system has been tested in the comprehensive experiment plat-form for drilling rig hoisting in Southwest Petroleum University, which verifies the reliability.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】9页(P1220-1228)【关键词】电液比例阀;位置传感器;闭环控制;PID控制【作者】杨雄;何东升;卢玲玲;贾礼霆;杨杰【作者单位】西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;安徽省天然气开发股份有限公司，安徽合肥 230000;西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TP271+.4井架是石油钻井设备的重要组成部分，其可靠性与钻井作业的安全有着密切关系。
模块钻机起升系统的效率提升研究
模块钻机起升系统的效率提升研究
李俊宏
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2024(60)1
【摘要】石油模块钻井设备是海洋石油勘探开发环节的重要设备之一。
首先,介绍石油模块钻采设备的功能单元和结构。
其次,分析模块钻机起升系统的动力选择,主
要采用直流电动机驱动、液力传动和交流电动机变频3种方式。
最后,探究提高起
升系统效率的路径,可以通过配备双司钻操作系统、改进模块钻机的浆液输送系统、提高模块钻机的自动化水平等方式有效保障模块钻机起升系统的工作效率。
【总页数】3页(P23-25)
【作者】李俊宏
【作者单位】中海油能源发展装备技术有限公司湛江分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.钻机起升系统模块化设计研究与实现
2.石油钻机起升系统的模块化设计系统研究与开发
3.自升式9000m海洋模块钻机井架及提升系统研制成功
4.海洋模块钻机提升系统驻厂监造典型问题整改分析
5.举升式石油钻机猫道机的模块化结构分析与
设计
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石油钻机起升系统的动力学模型和分析
石油钻机起升系统的动力学模型和分析
段德和
【期刊名称】《石油学报》
【年(卷),期】1989(10)2
【摘要】本文对石油钻机起升系统动力学模型的简化进行了探讨,就钻具有刚体位移和无刚体位移两种情形建立了简化模型,并对大钩载荷的变化规律进行了初步分析。
在一般情况下,大钩动载在起升初期衰减迅速,而后衰减缓慢,并伴有频率的变化,而且起升加速阶段的钩载均值高于后续阶段的钩载均值。
应用作者编制的程序进行了实例计算,计算结果与实测结果吻合较好。
【总页数】10页(P94-103)
【关键词】石油;钻机;起升系统;动力学模型
【作者】段德和
【作者单位】石油勘探开发科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE24
【相关文献】
1.石油钻机井架起升的动力学仿真 [J], 王新杰;苏文明;朱襟成;张志远
2.石油钻机起升系统的模块化设计系统研究与开发 [J], 赵积登
3.ZJ45J钻机起升系统动力学的试验研究 [J], 陈朝达
4.石油钻机起升系统的模块化设计系统研究与开发 [J], 陈悦军;孙汉卿;解文芳;方
力平;张力;胡海明
5.齿轮齿条钻机起升系统多体动力学建模与分析 [J], 任福深;马若虚
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车的钻机 整个起 升 系统 各 部分 进 行质 量集 中 ， 向 并
绞 车 滚 筒 轴 的轴 线 折 算 ， 化 为 如 图 ３所 示 的 三 质 简
１ 钻 机起 升 系 统 的理 论分 析
１ １ 起 升 系统 动力学微分 方程 组的建 立 ． ｚ３ Ｄ Ｊ ｏ Ｂ型 电动 钻 机 采 用 了 Ｊ ３ Ｄ Ｃ Ｏ Ｂ型 交 流 变 频 电机直 驱单轴 绞 车 ， 采用 两 台低速 大 扭 矩交 流 它
与钻机实际工作特性有关笔者实测的zj30db型钻机是一种交流变频调速电驱动钻机特别是起升系统中关键设备jc30db型绞车采用的是交流变频调速电机直接驱动绞车滚筒完成钻机起升工作这种特殊设计的交流变频电机具有非常柔和的软特性而且由于变频控制系统也具有良好的软起动特性使起动动载荷变低
第 ３ ６卷 第 ６期
Ｚ３Ｄ Ｊ Ｏ Ｂ钻 机 研 制” 编 号 ：Ｗ０ ０ ８ 部 分研 究成 果 （ Ｊ ５０）
作者简介： 董怀 荣（ ９ ９ ） 男 ， 苏 淮安 人 ，９ １年 毕 业 于 石 １６一 ， 江 １９
油 大 学（ 东） 械 系矿 业 机械 专业 ，０ ４年 获石 油 大 学 （ 东 ） 械 华 机 ２０ 华 机
（ ． 利石 油 管 理局 钻 井 工艺 研 究 院 ， 东 东 营 １胜 山 ２７ １ ；． ５ ０ ２ 胜利 石 油 管 理 局 渤 海 钻井 总 公 司 ， 东 东 营 ７ 山 ２７０） ５ ２ ０
摘 要 ： 用 多 自由度 弹 性振 动 的 分析 方 法 ， 立 了 Ｚ ３ Ｄ 应 建 Ｊ ０ Ｂ型 交流 变 频调 速 电驱 动 钻 机起 升 系统 的理 论 模 型
对 于 这 样 的 研 究 对 象 ， 把 基 于 Ｊ ３ Ｄ 型 绞 可 Ｃ０Ｂ
１ ．交 流 变 频 电 机 ；．联 轴 器 ；．液 压 盘 式 刹 军 总 成 ； ２ ３ ４．滚 筒 总 成
５ ．自动送 钻 传 动 总成 ；．绞 车 架 ；．底 座 ６ ７
图 １ Ｊ ３Ｄ Ｃ ０ Ｂ型 电机 直 驱 单轴 一 体 化 绞 车
钻 机 本 身具 有 的软 特 性 和 人 为操 作 因 素等 。理 论 分析 和 试 验 结 果 对 进 一 步 深 入 研 究 电 驱 动 钻 机 及 其 绞 车 特 性 和
产 品设 计 都 具 有 一定 的参 考 价 值 。 关键词 ： 电驱 动 钻机 ； 车 ； 力学模 型 ； 拟 ； 递 函 数 绞 动 模 传 中 图分 类 号 ： Ｅ ２ Ｔ ９２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ０ ９ （ ０ ８ ０ — ０ ６ ０ １ ０— ８０ ２ ０ ） ６０ ６— ６
变 频 电机 直 接 驱 动 绞 车 滚 筒 ， 间 是 无 齿 轮 减 速 箱 、 中
量二联结 的扭转 弹性 系统来进 行研究 。
收 稿 日期 ： ０ ８ ０ — １ 改 回 日期 ： ０ ８ ０ — ５ ２ ０ — ２２ ； ２ ０ — ９ ２ 基 金 项 目 ： 国石 油 化 工 集 团公 司重 大 装备 科 技 攻 关项 目“ 型 中 新
象是 Ｚ３Ｄ 型交 流 变频 电驱 动钻 机 的起 升 系 统 ， Ｊ０ Ｂ
其 中绞 车采 用 的是交 流 变频 电机 直接 驱 动滚 筒 。 ］ 钻机 的起 升过程 是 钻机 操 作 中典 型 的过 程 之一 ， 也 是钻 机工作 中 占用 时 间最 长 的工 况 ， 而且 起 升 过程 中的起 升动 载对起 升部 件 的强 度 以及 起升 系统 的控 制 等也有重 大影响 。笔者通 过对 电驱动钻 机起升 系 统 的理论分 析 ， 立并 求解 了 电驱动 钻 机起 升 系统 建 的微分方程 组 ， 到了起升 系统 的动载荷 系数 。 得
并 得 到 了其 动 力 学微 分 方 程 组 ， 用传 递 函数 的 方 法 得 到 了数 值 解 及 仿 真 结 果 。结 果 表 明 ，Ｊ０ Ｂ型 交 流 变频 电 采 Ｚ３Ｄ
驱 动 钻 机起 升 系统 具 有 较 好 的起 升特 性 ， 满足 起 升 过 程 的要 求 ， 能 钻机 起 升 加 速 时 间约 ３ Ｓ 理 论 分 析 得 到 的钻 机 。 起 升 系统 动 载 系数 为 １ ９ ， ． ８ 而现 场 实测得 到 的起 升 动 载 系数 为 １ ３ 。二 者 产 生 差 别 的 原 因在 于理 论 模 型 的 误 差 、 ．４
计及 理 论 方 面 的研 究工 作 。
联 系电 话 ： ０ ４ ） ７ ２ ２ （５ ６ ８ ８３ ５
第 ３ 卷 第 ６期 ６
董 怀 荣 等 ： 于传 递 函数 方 法 电 动 钻 机 起 升 系统 的 理 论 分 析 基
交流变频 电驱 动石油钻 机是 近几 年才发 展起来
柱 ， 图 ２所 示 。 如
的一种新 型石油钻机 ＿ ］ 与传统 的柴油 机驱 动钻 机 １，
相 比具有诸 多的优 越性 ， 而对 其 理论 与 试验 研 究 较 为缺乏 。 目前对 电驱动钻 机的研究 主要集 中于控 制 系统和 电机的驱 动特 性 等方 面 ， 对于 电驱动 钻 机 而 的机械 系统工 作特 性 的研 究 较 少ｌ ］ ３ 。在钻 机 起 升 系统 中 ， 绞车是 最关 键 的设 备 之 一 。笔 者 研究 的对 探
技
术
Ｖ ｏ．３ ＮＯ． １ ６． ６
ＮＯ Ｖ．， ０ ２ ０８
ＰＥ ＴＲＯＩＥ Ｍ ＤＲＩ ＮＧ ＴＥＣＨＮＩ Ｕ Ｉ ＬＩ ＱＵＥＳ
．设 备 与 工 具 Ｉ
基 于传 递 函数 方法 电动钻 机起 升 系统 的理 论分 析
董 怀荣 孙 长 征 王联 合 李 海营 王 平 张 吉平
无大 型离 合器等 配套部件 ， 图 １ 如 所示 ， 电机 的转速 就是滚筒 的最终转 速 。钻 机 的起 升系统 主要包 括 电 机 、 车滚 筒 、 丝 绳 、 架 、 车 、 车 、 钩 和 钻 绞 钢 井 天 游 大
设 计及 理 论 专 业 工 学博 士 学位 ， 国石 化 集 团公 司学 术 带 头人 ， 利 中 胜 石 油 管理 局 钻 井 工 艺研 究院 专 家 ， 高级 工 程 师 ， 要 从 事 石 油机 械 设 主