第六章 钻机驱动与传动
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第六章钻机驱动设备与传动系统
单独驱动方案。
l
单独驱动，传动系统简单、效率
高；工作机间无机械形式的联系，便
于钻机在井场进行平面布置。但装机
功率利用率低，动力机不能互济。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l b、统一驱动方案
l
这种方案是转盘、
绞车、钻井泵三工作机
由2～4台动力机并车
统一驱动。
l
统一驱动装机功率
利用率高，可并车调剂
各工作机不同的功率需
第六章钻机驱动设备与传动系统
l 液力变矩器依结构特点可分为： l a、按涡轮级数分：单级，如国产WB型；多级，
如罗马尼亚CHC型（3级）。 l b、按涡轮内液流流向分：离心式、向心式、轴流
式。
液力变矩器类型图 （a）离心式（b）向心式（c）轴流式
第六章钻机驱动设备与传动系统
YB900液力变矩器
l YB900变矩器是北京石油 勘探开发研究院机械所、 大连内燃机车研究所和四 川石油管理局共同研制的 单级充油调节离心液力变 矩器，与PZ12V190B-1柴 油机匹配，用以取代 CHC750变矩器、 MB820Bb柴油机，作为 F320钻机动力机组及国产 深井、超深井机械驱动钻 机如 ZJ32J-5和 ZJ60L的 动力机组。
l ① 外特性 l 油泵齿条固定于供油量最大
位置时
l 外特性是正确选择及合理 使用发动机的基础
l Z12V190B型柴油机外特性 曲线
第六章钻机驱动设备与传动系统
② 负荷特性
l 定转速下，ge,GT,tr,pk随功率Ne 而变化的规律，称负荷特性，其 中GT为每小时油耗。
l 依据负荷特性，可确定动力机在 定转速下工作时的经济负荷，即 耗油率最小的功率范围。由坐标 原点引射线与ge曲线相切，切点 所对应之功率即最经济的功率， 因为该点Ne与ge比值最大。 Z12V190B型柴油机负荷特 性曲线。
钻机驱动设备与传动系统
钻机驱动设备与传动系统1. 引言钻机驱动设备与传动系统是钻井工程中至关重要的部分，它们负责控制钻头的旋转和下压力，以实现钻井的顺利进行。
本文将介绍钻机驱动设备与传动系统的工作原理、主要部件以及常见故障处理方法，以增加读者对该系统的了解。
2. 工作原理钻机驱动设备与传动系统的工作需要运用机械原理和转动传动原理。
通过驱动系统的转动，可使钻杆和钻头产生旋转，实现钻进地层的目的。
同时，钻机的驱动系统还需要通过传动系统的设计和控制，调节钻头的下压力，确保钻进过程的稳定性。
3. 主要部件3.1 钻机主驱动装置钻机主驱动装置通常由电机和装有花键轮的变速箱组成。
电机作为驱动源，通过电路控制使变速箱中花键轮旋转，进而带动钻杆和钻头的旋转。
3.2 钻机主传动轴钻机主传动轴位于钻机主驱动装置和井口装置之间，负责将电机传递的动力传到钻杆和钻头上。
主传动轴通常由高强度合金材料制成，以承受大扭矩和重负荷。
3.3 钻机变速箱钻机变速箱位于钻机主驱动装置内，用于改变驱动装置输出的转速。
通过变速箱的设计，可以实现适应不同井深和地层条件下的钻井作业。
3.4 钻机离合器钻机离合器用于控制钻机主驱动装置的连接和断开。
在钻井作业中，需要频繁地进行钻杆和钻头的连接和断开，离合器的可靠性和灵活性对钻机的作业效率有着重要的影响。
3.5 钻机液压系统钻机液压系统用于控制钻杆下压力的调节和控制。
通过液压系统的工作，可以实现对钻杆下压力的精确控制，以适应不同地层的钻进要求。
4. 常见故障与处理方法4.1 电机故障当钻机主驱动电机发生故障时，往往会导致钻机无法正常工作。
处理方法包括检查电源线路是否正常连接，检查电机是否过热，以及检查是否存在电机绕组短路等问题。
4.2 变速箱故障变速箱是钻机驱动传动系统中的关键部件之一，一旦发生故障，会影响钻井作业的顺利进行。
常见的变速箱故障包括齿轮磨损、轴承故障等。
处理方法通常是对故障部件进行更换或修理。
4.3 钻机离合器故障钻机离合器的故障会导致钻杆和钻头的连接和断开无法正常进行。
第六章回转器(工程机械)
3. 手动卡圈式卡盘
（二）液压卡盘
1. 常闭型卡盘
2. 常开型卡盘
3. 液压松紧型卡盘
四 卡盘的设计计算
（一）基本参数的确定 1. 卡盘的最大工作载荷 Pmax
强力起拔时，卡盘的最大载荷：
Pb Ps max
钻进时卡盘的载荷：
Pg Py Pz
Py 2Mn / D
卡盘的最大载荷取其二者中的大者
6. 反档速度 反档速度主要用于处理事故和特种钻进。转盘钻机的反档速度 还用于卸钻具。一般设1-2档。 二 回转器的通孔直径和让开孔口的距离
1.通孔直径
立轴的通孔比机上钻杆的直径大2—3mm，转盘的通孔比设计 的最大粗径钻具的直径大6-8mm。
2. 让开孔口的距离
开合式一般为：1400~1800；后移式后退的距离：300~450mm。
二 卡盘的类型及组成
1.卡盘的组成 由夹紧元件、中间传动机构、动力装置、卡盘体等组成。 2.卡盘的类型 顶丝式 自动定心式 手动卡圈式 类型 主动钻杆式 常闭式（弹簧夹紧，液压松开式） 常开式（弹簧松开，液压夹紧式） 液压松紧式
三 卡盘的结构分析
(一） .机械式卡盘 1. 顶丝卡盘 2. 自动定心卡盘
m3 K m M
1 3 p
钻机: K m 3. 齿数选择
0.4 ~ 0.6
汽车:
K m 0.28 ~ 0.41
主被动齿轮的齿数应没有公约数。小齿轮的齿数尽量选择 奇数。 4. 名义螺旋角的选择 一般选用
m 350 ~ 400 个别钻机也有选用 00 m
5. 弧齿锥齿轮的受力分析
m1 R 例如按公比 1.47排列的速度列于下面：
100 147 217 319 470 692 1019 1500 r/min (3) 不规则排列 XY-4钻机回转器的转速是按照不规则排列，列于下面： 118 217 310 451 362 666 951 1384 r/min (4) 双等比排列
石油钻采设备及工艺3
§3-2
天车、游车、大钩和钢丝绳
一、天车和游车 二、大钩 三、钢丝绳 附、本节复习题
天车、 游车、钢丝绳和大钩，通常称为游动系统。 天车、游动滑车用钢丝绳联系起来组成复滑轮系统。 它可以大大降低快绳拉力，从而大为减轻钻机绞车在 钻井各个作业（起下钻、下套管、钻进、悬持钻具） 中的负荷和起升机组发动机应配备的功率。
下钻操作过程及滚筒制动力矩
1、机械刹车功用与使用要求
功用： 1）下钻、下套管时，刹慢或刹住滚筒， 控制下放速度，悬持钻具； 2）正常钻进时，控制滚筒转动，以调 节钻压，送进钻具。 使用要求：钻井过程中司钻总是手不离刹把，如果刹车机 构不够灵活省力，将加重司钻的体力劳动强度，带来操作 不便。同时刹车不可靠容易引发重大溜钻事故，造成设备 损失，井下事故，甚至危及人身安全。所以机械刹车是绞 车上最重要的部件，因此要求它安全可靠，灵活省力，寿 命长。
3. 钻井工艺要求
1）足够的承载能力：保证能起下一定深度的钻杆柱和下放 一定深度的套管柱；其中足够意即，与钻机大钩公称起重 量（最大钻杆柱重量）及大钩最大起重量相适应； 2）足够的工作高度和空间、足够的钻台面积：工作高度越 高，起下的立根长度越长，可以节省时间； 3）拆装方便、安全，移运迅速。
二、整体结构类型
按整体结构型式的主要特征，钻井井架可分为：塔型井架、 前开口井架、A型井架、桅型井架和动力井架5种基本类型。
1. 塔型井架
特征：1）井架本体是封 闭的整体结构，整体稳定性好， 承载能力大；2）整个井架是 由单个构件用螺栓连接而成的 可拆结构。 优点：井架尺寸可不受运 输条件限制，允许井架内部空 间大，起下操作方便、安全； 缺点：单件拆装工作量大， 高空作业，不安全。
三、钻井绞车技术规范
石油钻采机械概论(1-6)
第三章 石油钻机总论及旋转设备
石油钻机或油、气钻机是指用来进行油气勘探、开发的成套钻井设备， 通称钻机。 陆用转盘钻机是成套钻井设备中的基本型式．即通常所说的钻机，也称 常规钻机。 为适应各种地理环境和地质条件，为加快钻井速度，降低钻井成本，提 高钻井综合经济效益．近年来相继研制了各种具有特殊用途的钻机， 如沙漠钻机、丛式井钻机、斜并钻机、顶驱钻机、且升飞机吊运的钻 机、小井眼钻机、连续柔管钻机等，可称为特种钻机。 整套钻机包括驱动与传动、旋转、起升、循环等系统设备，以及辅助设 备与测量仪表等。本章简要介绍钻机的组成、类型、基本参数与标准 系列、主要国产机械驱动与电驱动钻机传动方案、特点以及旋转设备。
5．涡轮驱动沼油泵采油 上部为轴流涡轮级，下部为轴流泵级， 共同固定在一根轴上，其问有止推轴承 和密封装置。地须提供的高压动力液通 过井口阀和中心油管进入井下机组的中 间部位，从涡轮级的下方向上流动，推 动涡轮级带动离心泵级转动，抽出地层 液。采出液自下向上流动，与乏动力液 混合，一起进入泊套管环形空间排出。
设备包括3部分：地面部分——游梁 式、链条式或液压式抽油机；井下部 分 ——抽油泵．又称深并泵；抽油机与 抽油泵连接部分——抽油杆。习惯上 将有杆泵上述3部分称作“三抽”设 备。动力机通过减速箱、曲柄连杆机 构和游粱等，将高速旋转运动变为抽 油机驴头的低速上下往复运动；井通 过悬绳器、光杆和抽油杆带动有游动 阀的柱塞，在深井泵筒中上下往复运 动，实现抽油．
第五节 油、水并的维护与修理
在油井自喷、抽油和注水过程中、由于地质、工程和人为等因素，常会 有一些影响生产的情况发生，有时还会出现油、水井或设备故障。因 此，必须建立一套系统的维护和修理工艺程序，并配备相应的设备。 一、油井清蜡及降粘技术 我国有些油田生产的原油含蜡量很高，开采过程中，无论蜡在油层内还 是在油管、集输管内析出．都会增加油流阻力，甚至堵塞油层影响生 产。因此，在开采过程中，油井清蜡、防蜡和降粘是开采含蜡原油的 主要措施之一。清蜡和防蜡技术由初期的机械清蜡、热载体循环清蜡， 已发展到电热清蜡、化学清蜡、微生物清蜡等，并且做到清、防结合， 以防为主，效果很好。 1．机械清蜡 以机械刮削方式清除油管、抽油杆及输油管中沉积的蜡物质，称机械清 蜡。
钻机的动力和传动装置分析
借以评价它们的动力性和经济性。
8
通常所说的柔特性，是指K值大的同时R值亦 大。即随外载变化时动力机自动增矩减速或减 矩增速的范围宽。
而硬特性则是K值大而R却小，即外载变化很 大时，动力机速度变化很小。
9
3.燃料(能源)的经济性 指的是提供同样功率时所消耗的燃料(能源)
费用。对柴油机，燃气轮机以耗油率来表征； 电动机则以耗电量，功率因素来表示。
18
2.转盘 在钻进过程中，随着井深及岩层的变化，需
要及时改变钻压及转速。转盘要求动力系统的 力矩及转速调节范围是5～10。
在处理事故时，要求能细微调转速，又能倒 转。当钻具遇卡时，为了防止扭断钻杆，需要 设置限制力矩装置，达到限定力矩值时能自动 停止旋转。
19
3.钻井泵 钻井泵一般利用变换缸套的办法来调节排
钻机的动力和传动 装置分析
1
3.1概述 机械系统的动力装置(驱动装置或原动机)是机
械系统的重要组成部分。
2
Байду номын сангаас
它是执行系统的动力来源，它的性能的优劣直接 决定着机械系统的工作性能和构造特征。因此，合 理选择机械系统的动力装置的型式变成为机械设计 中的重要问题之一。
3
根据动力装置与执行机构之间的联系，分为 直接驱动和间接驱动两类。
5
根据能量的转换方式，分电力驱动,内燃机驱动， 复合驱动等。
由于钻机在野外工作，因内燃机的机械特性不能 适应钻机工作，使柴油机直接驱动的钻机传动系统 相当繁杂。
6
为了简化钻机传动系统，改善钻机的驱动性 能，钻机也采取复合驱动的型式，如内燃电 力驱动的电驱动钻机，内燃液力驱动的链条 钻机等。
7
3.1.1 驱动设备特性指标和外特性 各类动力机有一些共同的技术经济指标，可
8
通常所说的柔特性，是指K值大的同时R值亦 大。即随外载变化时动力机自动增矩减速或减 矩增速的范围宽。
而硬特性则是K值大而R却小，即外载变化很 大时，动力机速度变化很小。
9
3.燃料(能源)的经济性 指的是提供同样功率时所消耗的燃料(能源)
费用。对柴油机，燃气轮机以耗油率来表征； 电动机则以耗电量，功率因素来表示。
18
2.转盘 在钻进过程中，随着井深及岩层的变化，需
要及时改变钻压及转速。转盘要求动力系统的 力矩及转速调节范围是5～10。
在处理事故时，要求能细微调转速，又能倒 转。当钻具遇卡时，为了防止扭断钻杆，需要 设置限制力矩装置，达到限定力矩值时能自动 停止旋转。
19
3.钻井泵 钻井泵一般利用变换缸套的办法来调节排
钻机的动力和传动 装置分析
1
3.1概述 机械系统的动力装置(驱动装置或原动机)是机
械系统的重要组成部分。
2
Байду номын сангаас
它是执行系统的动力来源，它的性能的优劣直接 决定着机械系统的工作性能和构造特征。因此，合 理选择机械系统的动力装置的型式变成为机械设计 中的重要问题之一。
3
根据动力装置与执行机构之间的联系，分为 直接驱动和间接驱动两类。
5
根据能量的转换方式，分电力驱动,内燃机驱动， 复合驱动等。
由于钻机在野外工作，因内燃机的机械特性不能 适应钻机工作，使柴油机直接驱动的钻机传动系统 相当繁杂。
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为了简化钻机传动系统，改善钻机的驱动性 能，钻机也采取复合驱动的型式，如内燃电 力驱动的电驱动钻机，内燃液力驱动的链条 钻机等。
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3.1.1 驱动设备特性指标和外特性 各类动力机有一些共同的技术经济指标，可
钻机气控制系统
图6-10
调压阀是基本控制元件，如将控制手柄改为手轮、脚踏板等，可构成手轮调压阀、脚踏 板调压阀、以及高低压气瓶中的减压阀。如图6-10。
202X
第六章 钻机 气控制系统
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6.1 概述
钻机的控制系统是整套钻机必不可少的组成部分，它是钻机的中枢神经系统。
6.1.1 钻井工艺对控制系统的要求 控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； 操作要灵活方便、省力，维修以及更换元件容易； 操作协调，便于记忆。
①传动柔和，具有弹性、抗冲击、吸收振动； ②操作省力、方便、迅速、易于实现远距离集中控制
； ③结构简单、寿命长；
④反应快； ⑤能准确地控制所传递的扭矩；
⑥能补偿安装误差。
图6-2
通风型气胎离合器
通风型气胎离合器是在普通气胎离合器的基础 上发展起来的。其特点是：隔热和通风散热性 能好，气胎本身在工作时不承受扭矩；挂合平 稳、摘开迅速、摩擦片厚、寿命长；易损件少， 更换易损件方便；经济性好。
2.空气过滤器
作用是滤除压缩空气中所含的液态 水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其它 杂质。
空气过滤器按滤芯材料不同可分为：纸质、织物、陶瓷、泡沫 塑料和金属等形式。常用的是纸质式和金属式。 3.空气干燥器
作用是降低压缩空气的湿度，为系统提供所需要的干燥压缩空 气。
空气干燥器分：冷冻式、无热再生式、加热再生式。 4.除油器和分水排水器
6.4.1 压力控制阀
压力控制阀：利用压缩空气作用在阀芯的力和弹簧力平衡的原理， 控制压缩空气的压力，进而控制执行元件动作顺序。 压力阀主要有：减压阀、溢流阀、顺序阀、调压继电器。
1.减压阀（调压阀）
作用：将出口压力调节在比进口压力低的调定值上，并能使输出压 力保持稳定。 减压阀又称调压阀，分为直动式和先导式两种。 减压阀用在压缩空气配制装置内，不管供气孔进入的压缩空气的气 压多大、流量如何，经过减压阀后，都能给出稳定的和减小了的气 压供给气控系统。在上、下储气罐之间装上减压阀，可以使输出气 罐压力保持稳定，不产生(或较少产生)压力波动，从而保证了各个控 制阀件性能恒定。
石油机械重点总结
《石油机械》重点及考前试题预测 NO.6
杨笑源
Part Ⅰ重点
一、基本概念、填空
1、石油钻机三大工作机组包括（ 旋转设备 ）、（ 循环设备 ）和（ 起升系统设备 ）。 2、按驱动设备类型，石油钻机可以划分为（ 机械驱动钻机 )、（ 电驱动钻机 ）和（ 液压 钻机 ）三种。 3、按驱动方式，石油钻机可以划分为（ 单独驱动钻机 ）（ 统一驱动钻机 ）和（ 分组驱 动钻机 ）三种。 4、钻机主参数是表明钻机的（ 总体 ）性能、对钻机的其它参数有重要（ 决定作用 ）的 参数，我国钻机应用（ 名义钻井深度 ）作为钻机主参数。 5、名义钻井深度 Lmax 是指在标准规定的（ 绳数下 ）下，使用（ 127 ）mm 钻杆柱可钻 达的（ 最大井深 ）。 6、某钻机游动系统结构表示为 5×6，则游车滑轮数为（ 5 ）、天车滑轮数为（ 6 ），有效 绳数为（ 10 ）。 7、钩载储备系数是指（ 最大钩载 ）与（ 最大钻柱重量 ）的比值。钩载储备系数越大， 表明钻机下套管与处理事故的能力（ 越强 ）。 8、我国石油钻机一般设置 6 个起升挡数，即有 6 个起升速度。其中 1、2 挡为（事故）挡， 3～6 挡为起升挡。结构上的第 3 挡为起升的第（ 1 ）挡。起升第 1 档的起升速度 V1 一般 为（ 0.45 ）m/s～（ 0.5 ）m/s。 9、ZJ20 表示名义钻井深度上限值为（ 2000 ）m 的（ 链条 ）并车钻机；ZJ45D 表示名义 钻井深度上限值为（ 4500 ）m 的（ 电 ）驱动钻机。 10、机械传动钻机是指以（ 柴油机 ）为动力、通过（ 液力变矩器 ）、（ 链条 ）、（ 齿轮 ）、 （ 三角胶带 ）等不同组合传动形式所驱动的钻机。 11、地面旋转设备包括（ 转盘 ）、（ 水龙头 ）和（ 顶驱钻井装置 ）。 12、转盘作用包括旋转（ 钻具 ）、提供（ 破碎岩石 ）的能量。 13、水龙头作用包括（悬持）并允许钻杆柱旋转，保证（高压钻井液 ）的通过和密封。 14、转盘主轴承的作用是承受载荷。在静止时，承受最重（ 管柱 ）重量；旋转工作时，承 受方钻杆下滑造成的（ 轴向 ）载荷与 锥齿轮传动所形成的（ 径向 ）载荷。 15、转盘辅助轴承作用是（ 径向 ）扶正和（ 轴向 ）防跳。 16、转盘主辅轴承的布置方案包括（ 主辅轴承均布置在大锥齿轮下方 ）和（ 主辅轴承均 布置在大锥齿轮下上方 ）两种。 17、转盘的制动方案包括：制动（ 快速轴 ），并通过锥齿轮传动制动转台；直接制动（ 转 台 ）。 18、ZP—520 表示转盘的（ 通孔直径 ）为 520mm。 19、水龙头是钻机（ 提升 ）、旋转、（ 循环 ）三大工作机组 的（ 关节 ）部件。 20、水龙头由（ 承载 ）系统、（ 钻井液 ）系统与（ 辅助 ）系统所组成。 21、两用水龙头既具有普通水龙头功用，又可以在接单根时进行旋转（ 上扣 ）。 22、SL-450 表示水龙头所能承受的（ 最大静载荷 ）为 450tf。 23、顶驱钻井系统一般由（ 钻进马达—水龙头总成 ）、（ 钻杆上卸扣装置 ）和（ 导轨— 导向滑车总车 ）3 部分组成。
杨笑源
Part Ⅰ重点
一、基本概念、填空
1、石油钻机三大工作机组包括（ 旋转设备 ）、（ 循环设备 ）和（ 起升系统设备 ）。 2、按驱动设备类型，石油钻机可以划分为（ 机械驱动钻机 )、（ 电驱动钻机 ）和（ 液压 钻机 ）三种。 3、按驱动方式，石油钻机可以划分为（ 单独驱动钻机 ）（ 统一驱动钻机 ）和（ 分组驱 动钻机 ）三种。 4、钻机主参数是表明钻机的（ 总体 ）性能、对钻机的其它参数有重要（ 决定作用 ）的 参数，我国钻机应用（ 名义钻井深度 ）作为钻机主参数。 5、名义钻井深度 Lmax 是指在标准规定的（ 绳数下 ）下，使用（ 127 ）mm 钻杆柱可钻 达的（ 最大井深 ）。 6、某钻机游动系统结构表示为 5×6，则游车滑轮数为（ 5 ）、天车滑轮数为（ 6 ），有效 绳数为（ 10 ）。 7、钩载储备系数是指（ 最大钩载 ）与（ 最大钻柱重量 ）的比值。钩载储备系数越大， 表明钻机下套管与处理事故的能力（ 越强 ）。 8、我国石油钻机一般设置 6 个起升挡数，即有 6 个起升速度。其中 1、2 挡为（事故）挡， 3～6 挡为起升挡。结构上的第 3 挡为起升的第（ 1 ）挡。起升第 1 档的起升速度 V1 一般 为（ 0.45 ）m/s～（ 0.5 ）m/s。 9、ZJ20 表示名义钻井深度上限值为（ 2000 ）m 的（ 链条 ）并车钻机；ZJ45D 表示名义 钻井深度上限值为（ 4500 ）m 的（ 电 ）驱动钻机。 10、机械传动钻机是指以（ 柴油机 ）为动力、通过（ 液力变矩器 ）、（ 链条 ）、（ 齿轮 ）、 （ 三角胶带 ）等不同组合传动形式所驱动的钻机。 11、地面旋转设备包括（ 转盘 ）、（ 水龙头 ）和（ 顶驱钻井装置 ）。 12、转盘作用包括旋转（ 钻具 ）、提供（ 破碎岩石 ）的能量。 13、水龙头作用包括（悬持）并允许钻杆柱旋转，保证（高压钻井液 ）的通过和密封。 14、转盘主轴承的作用是承受载荷。在静止时，承受最重（ 管柱 ）重量；旋转工作时，承 受方钻杆下滑造成的（ 轴向 ）载荷与 锥齿轮传动所形成的（ 径向 ）载荷。 15、转盘辅助轴承作用是（ 径向 ）扶正和（ 轴向 ）防跳。 16、转盘主辅轴承的布置方案包括（ 主辅轴承均布置在大锥齿轮下方 ）和（ 主辅轴承均 布置在大锥齿轮下上方 ）两种。 17、转盘的制动方案包括：制动（ 快速轴 ），并通过锥齿轮传动制动转台；直接制动（ 转 台 ）。 18、ZP—520 表示转盘的（ 通孔直径 ）为 520mm。 19、水龙头是钻机（ 提升 ）、旋转、（ 循环 ）三大工作机组 的（ 关节 ）部件。 20、水龙头由（ 承载 ）系统、（ 钻井液 ）系统与（ 辅助 ）系统所组成。 21、两用水龙头既具有普通水龙头功用，又可以在接单根时进行旋转（ 上扣 ）。 22、SL-450 表示水龙头所能承受的（ 最大静载荷 ）为 450tf。 23、顶驱钻井系统一般由（ 钻进马达—水龙头总成 ）、（ 钻杆上卸扣装置 ）和（ 导轨— 导向滑车总车 ）3 部分组成。
钻机机械传动
合。
链传动的缺点是结构较为复杂、 成本较高，且链条的磨损较快，
需要定期维护。
轴和轴承
轴是传递扭矩和旋转运动的机械部件， 轴承则是支撑轴并降低摩擦的部件。
在钻机机械传动中，需要选择合适的 轴和轴承材料、结构和润滑方式，以 保证其承受大扭矩、高转速和高冲击 的能力。
轴和轴承是钻机机械传动的重要组成 部分，其性能和质量直接影响钻机的 稳定性和使用寿命。
便携式钻机具有轻便、易于携带和操作简单的特点， 但钻孔精度和效率相对较低。
04
钻机机械传动的优缺点
优点
高效稳定
机械传动结构简单，传动效率 高，能够保证钻机的稳定运行
，减少故障率。
耐久性强
机械传动部件承受力大，耐磨 损，寿命长，能够保证钻机的 长期使用。
维护方便
机械传动部件结构简单，拆装 方便，便于维护和保养，降低 了维护成本。
03
钻机机械传动的类型
固定式钻机
固定式钻机是一种常见的钻机类 型，通常安装在固定位置，通过 电机或柴油机驱动钻头旋转，实
现钻孔作业。
固定式钻机适用于大型工程和建 筑物的钻孔作业，如桥梁、高层
建筑等。
固定式钻机具有高效率、高精度 和高稳定性的特点，但移动不便，
需要预先安装。
车载式钻机
车载式钻机是将钻机安装在汽车上的一种类型，通过汽车的动力系统驱 动钻头旋转，实现快速移动和钻孔作业。
对维护要求高
虽然机械传动结构简单，但对其维护 要求较高，需要专业人员进行保养和 维护，以保证其正常运转。
05
钻机机械传动的维护和保养
定期检查
01
02
03
定期检查传动部件
包括齿轮、轴承、链条等， 确保其无磨损、无松动。
链传动的缺点是结构较为复杂、 成本较高，且链条的磨损较快，
需要定期维护。
轴和轴承
轴是传递扭矩和旋转运动的机械部件， 轴承则是支撑轴并降低摩擦的部件。
在钻机机械传动中，需要选择合适的 轴和轴承材料、结构和润滑方式，以 保证其承受大扭矩、高转速和高冲击 的能力。
轴和轴承是钻机机械传动的重要组成 部分，其性能和质量直接影响钻机的 稳定性和使用寿命。
便携式钻机具有轻便、易于携带和操作简单的特点， 但钻孔精度和效率相对较低。
04
钻机机械传动的优缺点
优点
高效稳定
机械传动结构简单，传动效率 高，能够保证钻机的稳定运行
，减少故障率。
耐久性强
机械传动部件承受力大，耐磨 损，寿命长，能够保证钻机的 长期使用。
维护方便
机械传动部件结构简单，拆装 方便，便于维护和保养，降低 了维护成本。
03
钻机机械传动的类型
固定式钻机
固定式钻机是一种常见的钻机类 型，通常安装在固定位置，通过 电机或柴油机驱动钻头旋转，实
现钻孔作业。
固定式钻机适用于大型工程和建 筑物的钻孔作业，如桥梁、高层
建筑等。
固定式钻机具有高效率、高精度 和高稳定性的特点，但移动不便，
需要预先安装。
车载式钻机
车载式钻机是将钻机安装在汽车上的一种类型，通过汽车的动力系统驱 动钻头旋转，实现快速移动和钻孔作业。
对维护要求高
虽然机械传动结构简单，但对其维护 要求较高，需要专业人员进行保养和 维护，以保证其正常运转。
05
钻机机械传动的维护和保养
定期检查
01
02
03
定期检查传动部件
包括齿轮、轴承、链条等， 确保其无磨损、无松动。
第六章-钻井泵(1)
6.2.4往复泵的排量系数 往复泵的实际工作过程与理论工作过程有一定的差异，
而使泵实际排量小于理论排量，可以通过泵的吸入过程和 排出过程进行分析。
石油钻采设备概论
石油钻采设备概论
1.吸入过程 在排出终了和吸入开始的瞬间，排出阀由于 滞后不能及时关闭，同时吸入阀不能及时开启。 当吸入过程结束，活塞从前死点开始向右移动， 工作腔内的液体压力不可能骤降，而是逐渐下降， 使排出阀关闭。同时，只有当泵内压力低于吸入 管线压力时，吸入阀开启，液体才开始吸入，所 以泵的实际吸入行程要比理想的短。 此外，在吸入过程中存在着高压液体通过已 关闭的排出阀密封面向工作腔的泄漏（对于双作 用泵，还存在另一工作腔的高压液体通过活塞密 封面向低压侧的泄漏)； 外界空气通过密封不严密处进入工作腔； 溶解在液体中的气体因压力降低而析出以及 液体吸入时带进来的气体，这些都占据了一定的 工作腔容积，使实际吸入的液体小于行程容积， 造成容积损失。
（忽略r*sinω t）
石油钻采设备概论
往复泵得瞬时排量：因为微体积 Δ V＝F×Δ S 式中：F－活塞面积； Δ S－微位移； 故：
V F S Q瞬＝ ＝F u t t
所以：
（∵lim
Q瞬 F u F r sin t
S r 2
S u ） t t 0
称为压裂泵；
2000型压裂车整车结构图
石油钻采设备概论
江汉五缸压裂泵 2000型压裂车整车实物图
石油钻采设备概论
土库曼斯坦井喷 含硫34.5g/m3 火焰横向40m 高60m 井口温度2000℃
井口损坏
石油钻采设备概论
远距离水力喷砂带火切割
演示
6.1.1往复泵的工作原理
图6-1 卧式单缸单作用往复泵示意图
钻机驱动设备与传动系统
钻机驱动设备与传动系统钻机驱动设备与传动系统是钻机的核心部件，它们对于钻机的性能和效率起着至关重要的作用。
钻机驱动设备和传动系统的设计和制造直接影响钻机的工作能力和稳定性。
钻机驱动设备包括发动机和液压系统。
发动机是钻机驱动的动力源，通常采用燃油发动机或电动机。
燃油发动机通常具有较高的功率和扭矩，适合于大型和重型钻机的使用；而电动机则更适用于小型和轻型钻机。
液压系统则是将发动机的动力转化为钻机工作所需的液压能量，通过液压泵、阀门和液压缸等部件实现钻机的各项功能，如旋转、推进、提升等。
传动系统则是将动力传递到钻机的工作部件，如钻杆、钻头等。
传动系统通常采用齿轮、链条、液力传动等方式，将发动机或液压系统产生的动力传递到钻机的工作部件上，实现钻机的旋转、推进和提升等操作。
传动系统的设计和制造需要考虑到动力的传递效率、稳定性和可靠性，以及对钻机工作部件的精准控制和调节。
总的来说，钻机驱动设备与传动系统是钻机的核心部件，它们直接影响着钻机的工作能力和效率。
优秀的驱动设备和传动系统能够提升钻机的性能，减少能源消耗，延长设备的使用寿命，提高工作效率和安全性。
因此，在钻机的设计和制造中，需要注重对驱动设备和传动系统的选择和优化，以实现钻机的高效、稳定和安全运行。
钻机的驱动设备和传动系统的设计和制造是非常复杂的工程，需要综合考虑多种因素，如功率输出、传动效率、负载承受能力、工作环境等。
在钻机领域，经常使用的驱动设备包括内燃机、电动机和液压驱动系统。
这些驱动设备再通过传动系统，将动力传递到钻机工作部件上，完成各项工作。
首先，内燃机是一种经常应用于钻机中的驱动设备。
它通常具有较高的功率和扭矩输出，适用于大型和重型钻机。
内燃机的优点在于其功率密度高、适应性广、使用寿命长。
它能够为钻机提供足够的动力，使钻机能够在各种地质条件下完成各项作业。
然而，内燃机的使用也会带来一定的挑战，如功率输出不稳定、噪音和振动较大、维护成本高等问题。
石油工程概论复习重点--钻井部分
石油工程概论复习重点—钻井部分题型：名词解释(20分)；判断题(20分) ；简答题(60分)绪论1、 石油的定义：一种以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃性有机矿产，是以碳-氢化合物为主体的复杂混合物。
没有确定的化学成分和物理常数。
又称原油。
2、 天然气的定义：与石油有相似产状的、通常以烃类为主的气体，指油田气、气田气、凝析气和煤层气。
甲烷成分CH4>80%3、 石油工程的定义：石油工程是根据油气和储层特性建立适宜的流动通道并优选举升方法，经济有效地将深埋于地下油气从油气藏中开采到地面所实施的一系列工程和工艺技术的总称。
包括油藏、钻井、采油和石油地面工程等4、 石油工程的任务：勘探发现具有工业油气流的含油气构造；制定合理的开发方案；进行合理的钻井设计和科学的钻井施工；制定采油工程方案，确定采油工艺技术；开发的动态监测与开发调整；采取有效措施，提高原油采收率5、 石油工程的目标：经济有效地提高油田产量和原油采收率第一章 岩石的工程力学性质1、 岩石的类型：根据成因分为三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
钻井中常遇到的是沉积岩2、 岩石各向异性的概念：如果物体的某一性质随方向的不同而不同,则称物体具有各向异性岩石一般具有各向异性的性质。
如在垂直于或平行于层理面的方向上，岩石的力学性质（弹性、强度等）有较大的差异。
岩石的各向异性性质是由岩石的构造特点所决定的。
结晶矿物的定向排列、层理、片理、节理等使得岩石具有各向异性的特点。
3、 不均质性: 如果物体中不同部分的物理、化学性质不同，称该物体是不均质的。
4、 强度：岩石在外力作用下发生破坏时所承受的最大应力5、 抗压强度—岩石单纯受压缩应力破坏时的强度6、 岩石的硬度是岩石抵抗其它物体表面压入或侵入的能力7、 硬度与抗压强度区别：前者只是固体表面的局部对另一物体压入或侵入时的阻力，而后者则是固体抵抗固体整体破坏时的阻力。
％地质储量采出的油气总量油气采收率＝100前者反映岩石颗粒的硬度，其对钻进过程中工具的磨损起重大影响；后者反映岩石的组合硬度，其对钻进时岩石破碎速度起重大影响8、 塑性系数：岩石破碎前耗费的总功AF 与岩石破碎前弹性变形功AE 的比值9、 应力应变曲线：主要掌握塑脆性10、 影响岩石力学性质的因素：岩石结构；井底各种压力；载荷性质的影响11、 岩石可钻性：指岩石破碎的难易程度，可以理解为在一定的钻头规格、类型及钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。
石油工程概论 ：第六章 油气钻井方法及工艺
(3)由洗井液直接提供破岩钻进的能量，大大提高了能 量的有效利用率；
(4)为全自动化控制提供了很好的条件；
(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。
第二节 钻井类型
井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的
1.探井 通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地 层油气资源分布及相应性质等方面资料的井
为编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究 取得第一手资料数据而钻的井
2.开发井 以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道， 或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井
油气井 为开发油气田，用大中型钻机所钻的采 油、采气井，也叫生产井。
注入井 为合理开发油气田，提高采收率及开发 速度，用以对油气田进行注气、注水以 补充和合理利用地层能量所钻的井。
及液、气压控制机构组成。 (2)功能：
控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
十大件 钻 井架 天车 游动滑车 大钩 水龙头
井
现 转盘 绞车 泥浆泵 柴油机 传动装置
场
第四节 钻井工具
井下钻具 井口工具
一、井下工具
岩屑、泥土混合成泥水浆 积累到一定量
提出钻头 下捞砂筒
捞出井内的泥水浆
暴露新井底
设计井深
图6－1 顿钻钻井示意图
2.特点 优点： 起、下钻费时少，设备简单
缺点： (1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的； (2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； (3)不能进行井内压力控制； (4)只适用于钻直井。
③井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、 通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井 液流体或交流电。
三、连续管钻井法(柔杆钻井法)
1.工艺过程
(4)为全自动化控制提供了很好的条件；
(5)具有巨大的发展潜力，目前正在发展、完善中。
第二节 钻井类型
井的类型：由于钻井的目的、要求不同而产生的
1.探井 通过钻井而达到探明地质情况，获取地下地 层油气资源分布及相应性质等方面资料的井
为编制油气田开发方案，或在开发过程中为某些专题研究 取得第一手资料数据而钻的井
2.开发井 以开发为目的，为了给已探明的地下油气提供通道， 或为了采用各种措施使油气被开采出来所钻的井
油气井 为开发油气田，用大中型钻机所钻的采 油、采气井，也叫生产井。
注入井 为合理开发油气田，提高采收率及开发 速度，用以对油气田进行注气、注水以 补充和合理利用地层能量所钻的井。
及液、气压控制机构组成。 (2)功能：
控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
十大件 钻 井架 天车 游动滑车 大钩 水龙头
井
现 转盘 绞车 泥浆泵 柴油机 传动装置
场
第四节 钻井工具
井下钻具 井口工具
一、井下工具
岩屑、泥土混合成泥水浆 积累到一定量
提出钻头 下捞砂筒
捞出井内的泥水浆
暴露新井底
设计井深
图6－1 顿钻钻井示意图
2.特点 优点： 起、下钻费时少，设备简单
缺点： (1)破碎岩石，取出岩屑的作业都是不连续的； (2)钻头功率小，破岩效率低，钻井速度慢； (3)不能进行井内压力控制； (4)只适用于钻直井。
③井底动力钻具的动力是由电源或地面泥浆泵提供的、 通过钻柱内孔传递到井下的具有一定动能和压力的洗井 液流体或交流电。
三、连续管钻井法(柔杆钻井法)
1.工艺过程
石油钻采设备及工艺2
8.辅助设备
供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、 钻鼠洞设备、辅助起重设备、保温设备
二、钻机分类
1.按钻井深度
决定钻机能力的参数——钻井深度、大钩负荷 浅井钻机：小于1500m井深； 中深井钻机：1500m－3000m井深； 深井钻机：4000－5000m井深； 超深井钻机：6000m以上井深。
石油钻机总论
§2-1 概述 §2-2 钻机基本参数与标准系列 §2-3 机械驱动钻机 §2-4 电驱动钻机
本章简要介绍钻机的结构组成、类型、 特点，驱动类型，传动方式，基本参数及我 国石油矿场正在使用的几种石油钻机，并了 解几种机械驱动和电驱动钻机的特点和技术 性能。
§2-1
概述
一、钻机的组成 二、钻机分类 三、驱动类型 四、传动方式 附、本节复习题
四、传动方式
1. 柴油机直接驱动钻机：机械传动； 2. 柴油机－液力驱动钻机：机械传动、液力传动； 3. 电驱动钻机：电传动、机械传动 4. 液压钻机：液压传动（静液传动）
五、钻机特点
1.钻机是大功率、多工作机联合工作的重型机械， 有起升、旋转、循环三大工作机组，且各机组所 需能量大小和运动特性各不相同，也不同时工作； 而驱动设备不但具有多类型（柴油机、柴油机－ 变矩器、电动机等）多台的特点，而且特性单一。
三、万向轴－锥齿轮并车传动的钻机
采用万向轴、齿轮作为主传动副，柴油机－变矩器驱动，每 台驱动机组带一个螺旋锥齿轮箱组成一个联动机组，采用大 功率万向轴并车传动，并用万向轴传动泵。 优点：齿轮传动允许线速度高，体积小，结构紧凑；万向轴 结构简单、紧凑，维护保养方便，互换性好。 不足：大功率传动螺旋伞齿轮制造比较困难，质量不易保证， 成本高，且现场不能更换、维修。 因此：这种钻机现已不再生产 。
钻机的驱动与传动资料重点
2020/10/27
石油钻采机械
钻机的驱动与传动
9
石油钻采设备 第一节 概 述
钻机的驱动与传动
在处理井喷事故时，有时要求微调泵的排量。为此要求动力 传动系统具有一定的调速范围，R＝1.3～1.5即可满足要求。
钻井泵一般为无载启动，启动不频繁，对启动转矩、超载能力 的要求低于绞车，但为了克服钻井过程中可能出现的蹩泵，要求 动力传动系统具有短时过载能力。
2020/10/27
石油钻采机械
12
石油钻采设备
第一节 概 述
钻机的驱动与传动
2．统一驱动方案
统一驱动：首先将2～4台动力机并车，然后再统一分配并传递给转盘、绞
车、钻井泵三工作机。
特点：1）装机功率利用率高；
2）各动力机可以互济； 3）驱动系统复杂，传动效率低，安装找正困难。 机械钻机广泛采用统一驱动方案。 示例1：三台柴油机由胶带并车统一驱动钻机 ZJ45J 。国产ZJ32J·2钻机也属此类型。 示例2：三台柴油机—变矩器由链条并车统一驱动钻机F320—3DH 。国产 ZJ45链条 钻机也属此类型。
石油钻采设备
钻井机械
钻机的驱动与传动
第五讲 钻机的驱动与传动
一、 概述 二、 柴油机直接驱动机械传动钻机 三、 柴油机加液力驱动机械传动钻机 四、 电驱动钻机
2020/10/27
石油钻采机械
1
石油钻采设备 钻 井 机 械
钻机的驱动与传动
第一节 概述
一、工作机的负载特点及对驱动特性的要求； 二、典型驱动方案； 三、驱动设备的特性指标； 四、钻机驱动类型
泵对驱动传动的要求是： 1）动力机要有足够的过载能力； 2）动力机具有一定的柔特性（R＝1.3～1.5）。
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石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
2、负荷特性
定转速下燃油消耗 率g随功率N而变 化的规律。
根据负荷特性可以 确定发动机在定转 速下耗油率最小的 功率范围（经济负 荷）。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
K = M max Me
式中： M max − 发动机稳定工作状态时 的最大扭矩； M e－发动机额定（标定） 功率时的扭矩。
K值大，表明动力机的过载能力大
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——概述
2、速度范围R R = nmax nmin
式中 nmax − 动力机最高稳定工作转 速； nmin－动力机最低稳定工作 转速；
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
二、柴油机驱动特性 1、外特性：供油量最大时，性能参数Ne、 Me、ge、GT随n变化的规律性。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
1）指明不同转速下 的N、M、g。
2）指明相应的经济 转速、适应系数K和 合理的工作转速范 围。
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
齿 轮 并 车
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
2、倒车 1）齿正车、链倒车； 2）双锥齿轮正道车； 3）链正车、齿倒车
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
AC-SCR-DC电驱动的优点： 1）直流电机驱动具有人为软特性。 调速范围R：2.5～5； 超载系数K：1.6～2.5. 2）缩短了传动路线，提高了传动效率。 比机械传动效率提高11％。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章 石油钻机驱动与传动 第一节 概述 第二节 柴油机驱动－机械传动 第三节 可控硅直流电驱动
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章 石油钻机驱动与传动 第一节 概述
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——概述
一、驱动传动类型
柴油机直接驱动 （皮带传动）
2）钻进时驱动钻井泵，或同时驱动钻井 泵和转盘。接近或达到满功率运行，速度 不变或变化很小。持续工作，每次可达10 小时以上。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
2、功率标定 1）起升功率Ｎ与转速ｎ 起升时驱动绞车。Ｎ取国际规定的12ｈ功 率值，ｎ取额定转速； 2）钻进功率Ｎ与转速ｎ Ｎ和ｎ取国标规定的持续功率，ｎ取经济 转速。
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
偶 合 器 外 特 性 曲 线
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章 石油钻机驱动与传动 第三节 可控硅直流电驱动
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
不足：钻机初期投资高
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
皮 带 并 车
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
链 条 并 车
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
3、调速特性
油门手柄固定，油泵齿条由 调速器自动控制时，N、M 与转速n的关系。
由调速特性知，装有全制式 调速器的柴油机，负荷可以 在很大范围内变化。
选择匹配和操作柴油机时， 都应该让它在调速线上工作。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
4、通用特性 如图所示为柴油机 的通用特性曲线， 最内层的等油耗率 曲线表明柴油机最 经济的工作范围。
二、绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动 传动的特性要求 1、绞车 前面已经详细描述。 总之，绞车驱传动为恒功率调节，要充分利 用功率，并具有一定的过载能力；有良好的 启动性能（频繁启动）。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——概述
2、转盘 1）转速调节范围要宽，R＝5－10； 2）能够倒转、能够微调转速以处理事故； 3）有限制扭矩装置，防止过载扭断钻杆； 工况为恒功率调节，有时要求恒转矩调节。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
3、钻井泵 钻井 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——概述
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
理论平均流量和功率
Qth = iFSn N = pQ ×103 kW
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——概述
主要要求： 速度调节范围R=1.3－1.5； 允许短期过载，以克服可能出现的蹩泵。 工况调节： 机械驱动钻井泵：更换缸套； 电驱动钻井泵：更换缸套＋调速
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——概述
三、驱动设备的特性指标 1、适应性系数K：表明动力机适应外载变化 （增加）的能力。
n = f (M )
α 特性硬度
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第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
特硬特性 硬特性 软特性
α＝∞ α＝40～10 α ≤ 10
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第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
二、直流电动机机械特性和人为特性 1、固有机械特性 1）并励（它励）电动机
3、直流电动机降压、弱磁综合调速
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
三、交流电动机固有机械特性和人为特性
交流电动机固有机 械特性为硬特性， 需要配合机械档数 实现钻机工作机的 调速。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
型号
Z12V190B 3512 3512B
起升工况功率和转速 钻进工况功率和转速
KW, r/min
KW, r/min
882.6,1500
794.3,1500
790,1300
680,1200
1200,1500
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
n
=
U
Ccφ
−
Rc
CcCmφ 2
M
=
n0
− bM
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
并励（它励）电动机中，磁通Φ基本不变。 因此，n0和b均为常数。机械特性为硬特性。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
2）串励电动机
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
一、柴油机驱动特点 1、具有自持能力，不受地区限制； 2、系列化，“积木式”组合，满足不同功率 的需要； 3、驱动平稳，有一定的过载性能； 4、移运性好，适于野外流动作业。 不足：K、R值小、噪音大。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
n
=
U
Ccφ
−
Rc + R f
CcCmφ 2
M
式中，Φ是变化的，所以，具有明显的软特性。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
从安全考虑，石油钻机中普遍应用并励（它 励）电动机，为了实现并励电动机调速，就 必须采用人为特性（调速）。
3）柴油机始终处在最佳运转工况，节省燃 料、寿命延长。
（始终处在额定转速下工作，载荷自动均衡分配）
4）并联驱动，动力互济，动力分配更灵活。 5）便于钻机平面和立体布置。 6）钻机自动化程度更高。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——可控硅直流电驱动
应用：国外60年代开始无论是陆上还是海上 平台，在5000米以上钻机上广泛使用ACSCR-DC电驱动钻机。我国90年代开始第一 台ZJ60D，AC-SCR-DC电驱动钻机研制， 1997年开始大力推广可控硅直流电驱动钻 机，主要应用在5000米、7000米钻机上。
3、减速与变速 1）多级减速（3－5级）； 2）满足调速范围，设置有级或无级变速。 机械传动：4－6挡； 机械液力传动：3－4挡； 电驱动（AC-SCR-DC):2－4挡； 电驱动（AC-VFC-AC):1－2挡。
石 油 钻 采 机 械 主讲：马卫国
第六章：石油钻机驱动与传动——柴油机驱动与机械传动
钻机电驱动：指直接由电动机（直流或交 流电机）驱动钻机中绞车、转盘、钻井泵 三大工作机组。 电动机的机械特性和工作机的传动特性直 接决定了工作机的工作特性。
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