60T场地电动修井机技术方案

60T场地电动修井机技术方案
WTW90C2自背底盘
XJ60DT型自行电动场地修井机为海上平台及人工岛等现场设计的专用设备，设计额定钩载600kN，最大钩载900kN，满足深度为4000m(2-7/8″外加厚油管)的修井作业。

该修井机采用特殊设计的平板车作为修井机底盘，轴距短，重心低，可大角度转向，转弯半径小，运行平稳可靠。

适应狭小区域作业，该机核心部件均为成熟产品，有可靠保障。

电动修井机装备发动机的功率为193kW。

为修井机提供行走动力和液压源动力，修井机的液压系统采用双动力提供，一路由车载发动机提供动力，一路由电动机提供动力。

电驱系统驱动电机采用国内先进的低速大扭矩电动机，具有宽恒功率和高过载能力的特性，与变频电源配合，直接利用井场变压器，完成修井作业。

电机额定功率110kW；额定同步转速1500r/min；额定电压380V；电源侧功率因数不低于0.96；最大过载能力2.5倍；系统的过载能力1.5倍。

该电机采用独立风机冷却，F级绝缘，S4工作制，免维护时间为10年，使用寿命20年。

电机配合变频器及专用控制模块可实现电机200－1500r/min范围内的恒扭矩调速。

考虑实际操作的方便和实用性，电机工作频率采用进口脚踏控制，无机调速，操纵方便，符合司钻操作习惯。

机械系统增加了四挡变速箱传动，通过联轴器与低速大扭矩电机连接。

变速箱增加了电机的调速范围。

绞车采用单滚筒结构，井架为矩形管门形双节套装结构。

该修井机设计时充分考虑到减少空气污染和环境污染，自带动力满足在狭小区域内移动，合理的设计保证有足够的作业操作和维护空间，可供操作人员安全方便地施工。

整机具备良好的防风和减震性能，适应温度在-30℃～+45℃的环境下工作。

二. 电动修井机技术参数及方案确定
1 主要技术要求
1.1 主要技术性能参数
修井深度4000m（27/8"外加厚油管）
3200m（27/8"钻杆）
2500m（31/2"钻杆）
额定载荷600kN
最大钩载900kN
最大提升速度 1.4m/s；
井架高度21.3m
游动系统3×4
钢丝绳直径φ26mm
移运状态外形尺寸17260×2900×4300mm
适应环境温度-18℃～+45℃
系统供电电压交流380V，50Hz；
本机型电力系统可根据各种变压器的容量，任意设定控制参数。

1.2 设计技术标准及依据
SY/T5202-2004 石油修井机
API Spec 4F 钻井和修井井架底座规范
API Spec Q1 质量纲要规范
API Spec 8A 钻井和开采提升设备规范
API Spec 7K 钻井设备规范
API Spec 9A 钢丝绳规范
质量控制体系：按ISO9001质量体系进行设计生产制造全过程质量控制
2 主要技术特点
2.1 动力系统
钻机以交流变频电机为动力，额定功率为300KW,转速为0-1060r/min。

来自电网变压器或柴油发电机组的400V电源，经变频装置后逆变成可控频率交流电输入交流变频电动机，作为修井机动力，该钻机具有无级变速功能，可以更好的修井工艺的要求。

主电机通过弹性柱销联轴器输入经链条传动将动力传给滚筒轴实现滚筒的起升作业。

调速变频电机
数量（台） 1
额定功率kW 300
额定电压V 400
额定电流A 556
额定转速r/min 653
最高恒功转速r/min 1035
调速范围HZ 0~33.4HZ恒扭矩输出
33.4~53.8HZ恒功率输出
额定转矩N.m 4388
绝缘等级200
2.2 绞车
绞车为单滚筒绞车。

由绞车架、护罩、主滚筒、刹车系统等组成；主滚筒采用带有Ø26mm 绳径的里巴斯绳槽，配备过卷触阀防碰天车装置；滚筒轴采用优质合金钢；刹车鼓为合金钢整体锻压成型，主滚筒刹车钢带调整顶丝安装滚轮，采用自然风冷的冷却方式。

型号：JC18
主滚筒直径：φ429mm
刹车鼓直径×宽度（mm）：φ1070×260mm
包角：340°
冷却方式：内循环强制冷却
主滚筒刹车型式带刹
采用钢丝绳直径：φ26mm
最大快绳拉力：180KN
最高转速：335r/min
2.3 井架
井架为矩形钢管二节伸缩式桅形井架，井架的起升、下放和伸缩均由液压油缸来实现；前倾角可通过调节丝杠调节；天车为整体盒式结构，滑轮采用铸钢件，并经平衡测试；绳槽圆弧按API 8C要求与相应钢丝绳设计；绳轮座上设有防止大绳跳槽的挡绳器；天车轴经热处理和探伤检查；天车平台上设有护栏。

井架型号JJ9021
井架高度21m
最大静荷900KN
倾斜角 3.5°
快绳轮数量 1
快绳轮外径φ915mm
天车轮数量 3
天车轮外径φ760mm
死绳轮数量 1
死绳轮外径φ760mm
最大抗风力: 110 Km/h (10级)
2.4 游车大钩
游车大钩主要有游动滑车和大钩组成，为整体结构。

型号：YG110
最大载荷：1125KN
滑轮外径×数量: φ760 mm×3
钢丝绳直径：φ26mm
2.5 液路系统
液路系统由液压站、液压绞车回路、液压猫头回路、井架起升回路、液压大钳回路、井架伸缩回路及相关部件组成。

液压系统的主要部件包括液压绞车、崩扣缸、吊钳缸、井架起升缸、井架伸缩缸及油位、油压显示器等元件，液压系统阀件采用进口件，系统控制集中设在载车司钻操作台附近，重要执行部件的操作控制设定多重安全保护功能，工作稳定可靠。

系统最大压力：14MPa
液压油：68#抗磨液压油
油箱容量：800L
2.5.1 崩扣缸
行程：1600mm
额定工作拉力：150KN
额定工作压力：14Mpa
数量： 2
2.5.2 5t液压小绞车
型号：YJ-5B
额定压力：14MPa
提升能力：50kN
最大提升速度：24m/min
钢丝绳直径/容量: 15mm/110m
数量： 1
配小绞车钢丝绳：80m
2.6 电器系统
包括行驶和作业照明系统。

车辆行驶系统采用24V直流电，电源来自蓄电池和发动机驱动的硅整流发电机；主要包括发动机的起动、底盘各部分监控仪表的灯光信号、行驶时各种灯光声响等；作业照明系统由外接220V/50HZ交流电源供电，包括发动机、绞车、井架照明。

井架顶部设有红色警示灯，照明系统电线用钢管保护。

配220V,50Hz 防爆荧光灯8个（6个用于井架照明，2 个主机），全部电气元件、灯具、插座、开关为标准防爆型。

2.7 电传动系统
设计、制造符合IEC国际标准以及国家有关电工标准，满足修井机电传动系统项目技术要求。

充分考虑防爆、防震、防火等因素，符合安全操作要求。

系统的设计应满足修井机传动特性和修井工艺要求。

具有优异的调速性能，抗干扰能力强、设计布局合理、操作简便可靠、易于维护及维修等特点。

交流变频控制系统采用一对一控制方式和西门子plc300控制，系统采用交流柴油机组并网发电作为动力。

全数字电压源型交流变频调速驱动形式，控制系统采用总线传输方式。

2.8 司钻控制台（液、气、电控制台）。

2.8.1 电控系统远程控制台安装在正压防爆控制箱内，带正压控制器及气损报警，内装ET-200M从站、继电器及主令控制器。

2.8.2 电控系统带电子防碰装置，触摸屏操作。

2.8.3 所有进出司钻控制台的管线要求整齐，易于安装、拆卸，配不锈钢标牌。

2.8.4 司钻操作台所有操作按扭、仪表、手柄等，应布置在一个平面内。

布置合理、紧凑、美观、适用，便于维修更换部件。

2.9 其它配置:
2.9.1 双臂吊环：SH100
2.9.2 指重表：JZ100
2.9.3 起升液压油缸安装护尘套
2.9.4 配备和安装高坠速差自控器1付，型号为TS-20
2.9.5 助爬器，型号ZPQ-00
3 外观颜色要求
3.1 油漆为海洋漆，应具有耐腐蚀、耐热、耐潮湿性能；
3.2 天车为朱红色；
3.3 井架为白色；
3.4 台上部分为朱红色；
3.5 整机全部栏杆为黄色。

3.6 其他按照配套厂家自定
4 提供资料及工具
4.1 质量证明书：API、ISO9000质量体系认证证书复印件一份；
4.2 修井机使用说明书各2套（中文）.
4.3 电控系统使用说明书2套；
4.4 电机使用说明书2套
4.5 合格证（中文）。

4.6 发运清单两份（中文）。

4.7 主要设备质检报告复印件2套。

4.8 主要外购件使用说明书、合格证原件一套。

4.9 易损件、随机工具各一套.
三. 设计计算
传动系统如下图所示
1.传动效率确定：
在本方案中，总传动效率与绞车减速箱机械效率、角传动箱机械效率、变速箱机械效率、绞车绕绳效率有关。

查阅相关资料得：
绞车减速箱机械效率：
角传动箱机械效率：
变速箱机械效率：
绞车绕绳效率：
总机械效率：
2.机械各挡总速比
(变速箱速比×角传动箱速比×绞车减速箱)
1挡速比:19.484
2挡速比:14.613
3挡速比:9.742
4档速比4.871
3.电动机在满负荷工作时大钩的吊载能力
3.1电机工作在0-50Hz时,按恒扭矩输出。

电机工作在50Hz之上时,按恒功率输出。

电动机的额定扭矩:1050N.m
3.2 大钩的吊载能力
3.2.1 电动机最高工作频率的确定，根据GB、T5202-2004《石油修井机》标准，大钩最大起升速度就在1.0-1.5m/s之间，我们设定大钩最大起升速度1.3m/s，此时电机转速：1500 r/min
3.2.2最高频率下的大钩吊载能力(4挡,)
电动机1500r/min,最大钩速1.3m/s的工况下:电动机扭矩为716.25 Nm，大钩的提升能力6.42t
3.2.3额定频率（50Hz）时，各挡速比下的大钩额定提升力与速度
1挡
大钩额定提升力:63.42t
大钩上升速度:0.2125m/s
2挡
大钩额定提升力:42.53t
大钩上升速度:0.345m/s
3档
大钩额定提升力：25.78
大钩上升速度：0.53 m/s
4挡
大钩额定提升力:15.39t
大钩上升速度:0.88m/s
4．变压器容量与挡位频率载荷特性
本修井机可适应多种变压器的容量条件下工作,其载荷挡位频率特性见如下曲线。

4.2 75KVA变压器载荷特性
当油井变压器容量为75KVA时，系统的最大额定承载能力为47.565吨。

系统仍然具有原设计的起重能力（对应100KVA变压器数据），只是最大起重能力要随着变压器容量的降低而成正比下降。

4 修井机挡位频率大钩速度特性
修井机对应不同机械挡位和频率时，所对应的大钩提升速度为：
机械1挡对应的速度为0.25m/s以下；
机械2挡对应0.25～0.5m/s；
机械3挡对应0.53～1.4m/s。

4.5 其它额定参数
4.5.1 液压系统参数：
采用台湾富田CBY-3080/2016F中高压齿轮泵采用电机控制,泵与电机直接相接,同心度高噪音低，系统的最高压力14Mpa，驱动电机Y180L-4-22kW。

4.5.2 气动系统的参数：
气动系统采用V-0.15/10皮带传动式空气压缩机，压缩机为无油润滑，效率高，噪音低。

电动机功率2.2kW，排气量150L/min，使用压力0.6～0.8MPa。

4.5.3 其它电气元件的设计：
系统在空气开关后的总电源进线处，装有110KVA的三相电量计量表。

变频器采用台弯艾瑞克产品，变频器参数如下：
输出参数：标准适用电机220kW，额定容量330kVA，输入参数：额定电压380-460V，额定频率50/60Hz,
保护结构：封闭型；冷却方式：强制风冷；重量：280kg；
自我保护功能:具有超设定电流报警提示和变频超载自动停机功能.
四.电动修井机的安全性
电机在设计和制造上，均采取了增加安全和防爆措施。

制造和试验依据JB/T5274-1991标准，为了满足井口作业的防爆要求，在电机的防护等级方面采用国家增安型三相异步电动机标准，防护等级标准ZBK25003-89，对电的端盖、止口深度以及接线盒出口等处，进行了特殊设计，同时具有IP44的户外使用基本防护水平。

电控柜也采取了防爆与密封措施。

操作电压采用24V直流，与汽车电瓶电压相同。

控制系统中安装有可设输入电流值的检测和报警装置。

操作者可根据井口变压器的容量设定相应的报警值，当报警发出时，操作者通过降低机械挡位或电气挡位的措施减小输入电流值，保证正常作业工作。

此报警信号仅为提示功能，电气上不作保护。

本机设有变频器过载自停并使绞车自动刹车功能，可防止因变频器过载发生时操作人员误
操作而引发的溜车事故。

变频器过载复位后绞车刹车自动解除。