(完整版)第三章钻机的动力与传动

现。
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曲线3是柴油 机直接驱动，机 械传动分级变速 时的起升曲线， 功率利用不充分， 阴影三角面积是 未被利用的功率。
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根据绞车的工作特点，其对动力驱动与传动系 统的要求为：
(1)能无级变速，以充分利用功率； (2)速度调节范围，R＝5～10； (3)具有短时过载能力，以适应启动动载、振 动冲击及克服轻度卡钻的需要； (4)启动性能好，有灵敏可靠的控制与离合装 置。
第三章 钻机的动力与传动
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。
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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。
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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。
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5.使用经济性 除已特加指明的燃料经济性之外，使用经济
性还包括：对工作地区的适应性；启动性能； 控制操作的灵敏程度：工作的可靠性；安全性； 持久性及维护保养的难易性能等。
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所谓动力机的外特性，指的是输出力矩M随 输出转速而变化的规律性，即
M=f(n) 常用曲线表示，称为动力机的外特性曲线。
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它们都是三台柴油机经过三台变矩器使其输出转 速从柴油机的1100～ 1200r／min降至750～ 850r／min ，以保证并车链条线速度低于16～ 20m／s，(链条传动的最高线速度限制)。因为并 车链条线速度仍然较高，故必须采用小节距多排链 条传动。
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并车链传动副与皮带并车相比，由于链传 动在密封箱中采用油泵强制润滑，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。
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3.钻井泵 钻井泵一般利用变换缸套的办法来调节排
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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
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大庆130钻机和ZJ45J型钻机采用E型V带并 车.
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由于柴油机输出速度过高，而需要在并车前增 加减速箱以满足皮带传动线速度不合过高的要求。
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后来的ZJ32J-2型钻机采用了新型窄V型联 组胶带并车。
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1.链并车 尽管统一驱动的柴油机台数只有2～4台，当采用 有确定传动比的链条并车装置时，由于不可能把所 有柴油机调成同一转速，为了均衡各柴油机的负载， 必须在柴油机输出轴上联接一台液力变矩器。
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统一驱动的深井钻机以三台柴油机并车为典 型，如国产ZJ45钻机(图9-7)，罗马尼亚的 F320-3DH型钻机等。
借以评价它们的动力性和经济性。
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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。
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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。
在现场检修拆换链条比拆换皮带方便；链传 动效率较皮带传动为高。
中深井钻机配两台柴油机，并车链传动比较 简单。
而超深井钻机如ZJ60L配四台柴油机，并车
传动链装置比较复杂，安装工作量大。
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2.皮带并车 柴油机直接驱动的钻机采用皮带并车是我
国钻机的一大特色。主要是因为皮带传动结 实简单，允许一定的传动打滑和具有超载时 自动打滑的特性，起到了安全保护作用，所 以一直为我国油田工人所接受。缺点是常规V 型皮带大功率传动时根数较多，结构不紧凑， 寿命不长。
量。但在更换缸套之前，亦利用减速来调节 排量，以便使功率利用比较充分。
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。
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3.1.3 钻机的传动装置 由动力机到工作机的传动系统，有的很简单，
直接驱动是把原动机的运动和动力直接或通 过传动装置传递给执行系统，这是机器一般采 用的方式。
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间接驱动是在原动机与执行机构之间，先将原 动机输出的机械能转换为其它能量，例如电能或液 能，然后再将这种能量转换为机械能直接或通过传 动装置传递给执行机构。如柴油机－液力驱动钻机， 电驱动钻机都是间接驱动的实例。
比如单独驱动；有的则相当复杂，比如统一驱动 的钻机。
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后者的传动系统要将数台动力机的动力合并，并 分配给各工作机，同时为满足绞车和转盘对动力的 要求，要解决变速变矩及反转等问题。
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所以钻机的传动系统具有各种不同的并车、 减速、变速、倒车机构，而形成了多种传动方 案。多台动力机的并车传动是钻机传动的一个 特点。一般地，采用链条并车传动的称为链条 钻机，采用皮带并车传动的称为皮带钻机，而 电驱动钻机则将两台电动机装在同一输入轴的 左右两端实现并车。
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现代钻机用动力机的适应性系数K和调速范围 R的参考数据见表9-1。
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9.1.2 三大工作 机负载特点及对驱 动特性的要求 1.绞车 若大钩提升速度 V随 大钩载荷Q的变化而相 应地按QV＝C的规律 即如图9-1等功率曲线 1变化,这是最理想的情 况，动力机提供的起
升功率利用最充分。
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绞车载荷随起钻过 程中立根数目的逐渐 减少而呈阶梯状连续 下降，若提升速度V 也能随立根数的每一 次减少而增加，即按 曲线2工作，则是绞 车功率利用最充分的 情况。但在机械变速 为有限档的条件下， 只有在动力驱动装置 能自动变速时才能实