JC-50DB12绞车操作手册

月东人工岛项目

JC-50DB12绞车

操作手册AF500313-00CZ

2011年12月

前言

感谢您购买和使用宝鸡石油机械有限责任公司的产品。

本说明书对JC-50DB绞车的总体性能、主要参数、结构及使用等方面作了详尽的介绍，供石油钻井作业人员参考。鉴于液压盘刹装置、电机和自动送钻装置、送钻离合器等部件已有各自的使用说明书，关于相应的参数、结构及使用等方面内容请参阅各部件的使用说明书，本说明书仅作简单的介绍，详细内容请参考各部件使用说明书。

绞车在投入使用以前，参与此项工作的安装、操作、维护保养和维修人员必须仔细阅读本说明书及与绞车有关的相关资料，了解并熟悉所有的细节，此外还应具备相应的安全操作知识和技能。

所有的管理工作和具体操作应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执行。

本公司可根据服务人员的回馈信息、技术改进的需要，对产品的型式、参数、结构等作设计改进，由此引起的变动事先或事后并不通知，也不为此承担任何责任和义务。

本说明书是提供给设备购买者及使用者作为管理、安装、使用、维护等方面的指导用书。任何人不得以任何方式进行复制，也不得提供给第三方，否则对所产生的后果应负法律责任。

本说明书虽经详细的审校，但仍可能有不妥之处，敬请指正。

安全准则

本准则列出了以下与JC-50DB绞车密切相关的一般安全预防措施。这些安全预防措施与一些特殊的操作过程毫不相关，并且在本操作手册以后的章节中不再出现。在操作该设备的过程中，操作者必须掌握和运用这些推荐的预防措施。具体的特殊的预防措施都包含在说明书的警示中。

1. 合格的人员

只有被授权的合格人员才能操作该设备。

2. 防护设备

操作人员都必须穿戴防护服、防护帽、防护鞋及其它的防护设备等。在钻井作业中，如遇有毒有害气体逸出，操作人员在作业时还必须配戴防毒设备。

3. 安全习惯

安装、操作、拆卸和维护该设备时，好的、全面的安全习惯必须随时遵守。该设备的拥有者/操作者的职责就是建立好的安全习惯、人员的培训和安全习惯的强制遵守。

4. 设备的操作

操作者只有通读该设备及相关设备的操作手册并且完全熟悉所有操作控制、功能后才可进行操作。

5. 未被授权人员

当操作、维护或运行该设备时，未被授权的人员应当远离。

6. 可见度

当可见度不高时，不允许操作该设备。包括日出以前或日落之后都不允许操作，除非有合适有效的光源。

7. 起动前

在起动该设备之前要确保所有控制元件都在合适的位置（开、关、中等）。

8. 工作区域

在操作该设备时要保持工作区域干净，不得有障碍物、手动工具和其它物体。

9. 动火要求

在操作过程中动火要远离危险区域，并且要征得有关人员的同意。

目录

前言................................................................................................................................. I 安全准则 ......................................................................................................................... II

1.概述 (1)

2.主要技术参数 (2)

3.传动原理及提升特性 (2)

3.1JC-50DB绞车传动流程 (2)

3.2绞车提升特性 (3)

4.绞车结构描述 (4)

4.1绞车架 (4)

4.2滚筒轴 (5)

4.3齿轮减速箱 (6)

4.4自动送钻装置 (11)

4.5液压盘式刹车 (12)

4.6过卷阀防碰天车装置 (13)

4.7气控系统 (15)

4.8推盘离合器 (16)

4.9润滑系统 (16)

4.10电机 (20)

5.操作 (21)

5.1操作注意事项 (21)

5.2绞车操作数据表 (22)

5.3绞车操作前的准备 (23)

5.4滚筒上缠钻井钢丝绳 (23)

5.5过卷防碰装置 (24)

5.6绞车的功能性操作 (25)

1. 概述

JC-50DB绞车是ZJ50/3150DB钻机的重要配套部件。在石油钻井过程中，不仅担负着起下钻具、下套管、控制钻压、处理事故、提取岩芯筒、试油等各项作业，而且还担负着井架的起放任务等。

JC-50DB绞车设计符合SY/T 5532-2002《石油钻机用绞车》标准。

图1-1 JC-50DB绞车

JC-50DB绞车(见图1-1)是一种交流变频控制的单轴齿轮传动绞车，它主要由交流变频电动机、减速箱、液压盘刹、滚筒轴、绞车架、自动送钻装置、空气系统、润滑系统等单元部件组成(参见绞车图册附图：JC-50DB绞车)。绞车动力由两台功率600kW

（805hp ）、转速0～2200r/min 交流变频电机驱动。绞车为两档无级变速，有专门的换档机构。绞车主刹车为液压盘式刹车，配单刹车盘。绞车取消了传统的辅助刹车机构，而使用主电机能耗制动作为辅助刹车。绞车传动采用齿轮传动形式，齿轮及减速箱轴承润滑采用强制润滑方式。绞车配置了自动送钻装置。自动送钻装置由一台37kW(50hp)的交流变频电机提供动力，经一台立式齿轮减速机减速后驱动滚筒实现自动送钻功能。绞车的所有部件均安装在一个底座上，构成一个独立的运输单元。绞车的所有控制（电、气、液）均集中在司钻控制房内。

2. 主要技术参数

输入功率 1,200 kW(1,610HP)

最大快绳拉力 335kN(75,300 lbs)

钢丝绳直径 Φ35mm(1-3/8in) 档数 2正2倒(无级调速) 钩速（6X7绳系、电机转速2200rpm ）

0～1.79m/s(0～5.872ft/s) 开槽滚筒尺寸（直径×长度）

770×1287.3mm(3083×501611in) 刹车盘尺寸（外径×厚度）

Ф1,520×76mm(5987×3in) 外形尺寸

6,800×3,360×3,100mm(268×132×122in) 重量 40,800kg(89,948 lbs)

3. 传动原理及提升特性

3.1 JC-50DB 绞车传动流程 600kW motor

37kW

motor

600kW

motor

图3-1 绞车传动流程图

绞车由两台600kW （805hp ）的交流变频电动机经联轴器将动力分别输入至齿轮减速箱输入轴，经二级齿轮减速后传给滚筒轴。绞车整个变速过程完全由主电机交流变频控制系统操作实现。绞车自动送钻由一台37kW(50hp)的交流变频电机驱动，经大传动比立式减速机和推盘离合器后，将动力传入齿轮减速箱输入轴端，再经齿轮箱一级减速后带动滚筒轴完成自动送钻过程。见图3-1（绞车传动流程图）。

绞车减速箱传动比见表3-1所示：

表3-1减速箱减速比

3.2绞车提升特性

1.绞车在各绳系时的提升曲线（电机最高转速2200rpm ）见图3-2所示。

359718

图3-2 绞车提升曲线

2.单台主电机工作时钩载、钩速参数

一般情况下不推荐使用一台电机独立工作，但在一些特殊情况下有可能用到一台电机独立工作。表3-1给出当游动系统为6X7绳系时，只有一台电机工作时绞车的钩载、钩速参数，以备必要时使用。

表3-1 一台电机工作时钩载、钩速参数表

3. 绞车在游吊系统采用5X6绳系时钩载、钩速参数

JC-50DB绞车正常情况下满足5000米（4 1/2″钻杆）的钻井作业。但是，当钻机遇到所钻的井比较浅时，可采用5X6的绳系进行钻井。表3-3给出当游动系统为5X6绳系时绞车的钩载、钩速参数。

游动系统为5X6绳系时绞车的钩载、钩速参数

表3-2

4. 绞车结构描述

JC-50DB绞车按部件划分，主要包括绞车架、滚筒轴、齿轮减速箱、电动机（2台）、自动送钻装置、液压盘式刹车、电气控制系统和润滑系统等（如图4-1示）。

4.1 绞车架

JC-50DB绞车架为墙板式焊接结构，能准确定位并支撑电动机、滚筒轴、齿轮减速箱、自动送钻装置等。绞车架可分为绞车架主体和底座两大部分（如图4-2示）。绞车架主体为型钢组焊框架式外封板结构，墙板内侧用槽钢等组焊成整体骨架。绞车底座主梁均采用了焊接工字钢结构。滚筒体下方用钢板封底，避免油污等滴漏，底座四周设有绞车起吊用的吊耳，底座后方右侧设有油箱，用于储存齿轮减速箱润滑机油等。另外，各气控管线和油水管线均在底座内部布置，在需要检修处均设有活盖板等。

1、绞车架

2、气控系统

3、液压盘式刹车

4、润滑系统

5、滚筒轴

6、左电动机

7、齿

轮减速箱8、右电动机9、自动送钻装置

图4-1绞车结构图

图4-2绞车架

4.2 滚筒轴

滚筒轴总成是绞车的关键部件(参见绞车图册附图：滚筒轴总成)，它由滚筒体、连接盘、轴承座、轴和仪表装置等件组成。如图4-3所示。

1、水气仪表装置

2、连接毂

3、左轴承座

4、轴承

5、左轴承盖

6、键

7、轴

8、隔套

9、侧板10、筒体总成11、槽体12、隔套13、右轴承盖14、右轴承座15、螺栓

图4-3 滚筒轴总成

工作时，滚筒上缠有钻井钢丝绳，通过控制轴的正反转使钢丝绳在滚筒体上缠绳或放绳，以实现钻具起升或下放等目的。滚筒轴的转向和转速大小取决于两台600kW （805hp）主电机或37kW(50hp)小电机的转向和速度。如果ATD327推盘离合器摘开,主电机启动，则执行的是主电机输送的动力,主电机为动力源；如果主电机停车，ATD327推盘离合器挂合，小电机启动，则执行的是小电机输送的动力，小电机为动力源。

滚筒轴总成通过左轴承座和右轴承座固定在主墙板上，左、右轴承座与主墙板各采用8条M36的螺栓紧固。滚筒轴左端轴中心有连接水气仪表装置的接口，仪表装置通过螺栓与滚筒轴轴头固定。其主要功能是用于安装轴编码器来测取滚筒转动信息（安装接口螺纹为G3/4(内扣)）。

滚筒体带有里巴斯绳槽。绳槽为两半式结构，可保证钢丝绳缠绕时排列整齐。滚筒体右侧设有绳窝，用于安装钢丝绳绳卡。

滚筒体缠绳要求：

注意：正常钻井或起下钻时，游车在下始点，滚筒允许缠绳量为10～14圈(美国钻井手册标准规定6～9圈)。

4.3 齿轮减速箱

减速箱(参见绞车减速箱图册附图：减速箱总成) 为四轴式结构，主要由输入轴、中间轴、输出轴、送钻轴、箱体、箱盖及传动齿轮等组成。（如图4-5所示）

1、箱盖

2、箱体

3、送钻轴

4、输出轴

5、中间轴

6、输入轴

图4-5 绞车减速箱总成

齿轮减速箱的箱体采用整体铸造结构，各齿轮均采用大模数硬面齿轮，齿轮及轴承润滑均采用强制喷油润滑形式。

（1）齿轮减速箱基本参数

齿轮传动比：i=5.001，i=8.293

减速箱送钻轴至输出轴齿轮传动比：i=3.261

额定输入转速；n=660 rpm

最大输入转速：n max=2200 rpm

额定输入扭矩；T=8684 N.m（6405 lbf.ft）

最大输入扭矩：Tmax=2×13000N.m（2×9588 lbf.ft）(持续1分钟)

重量；10000kg（22046lbs）

（2）齿轮减速箱的安装

首先将减速箱箱体置于一个比较水平的基础面或工作台上，待放置平稳后依次装入送钻轴总成、输出轴、中间轴、输入轴等，调整齿轮位置，检查啮合情况及润滑油路、喷油嘴位置等，并将箱体、箱盖和箱面清理干净，在箱体、箱盖和箱面之间及各轴承盖贴合面均涂上薄薄的一层优质密封胶，合上箱盖，紧固合箱螺栓；然后整体起吊减速箱至绞车底座安装位置即可。各轴的装配关系如下图所示。

1—端盖；2—定距环；3—调整环；4—甩油环；5—调整环；6—压板；7—定距环；8—轴承；9—齿轮；10—键；11—定距环；12—轴；13—齿轮；14—定距环；15—定距环；16—甩油环；17—定距环；18—轴承；19—调整环；20—调整环；21—端盖

图4-6. 输入轴总成分解图

1—罩子2—透盖3—定距环4—定距环5—定距环6—甩油环7—压板8—轴承9—齿轮组10—滑动齿轮11—花键套12—齿轮组13—齿轮轴14—轴承15—定距环16—端盖

图4-7. 中间轴总成分解图

图4-8. 输出轴总成分解图

1—定距环；2—甩油环；3—甩油环；4—轴承；5—定距环；6—端盖；7—齿轮；8—调整环；9—轴；10—轴承；11—压板；12—端盖

图4-9.自动送钻轴总成分解图

1—端盖；2—定距环；3—甩油环；4—调整环；5—甩油环；6—轴承；7—定距环；8—齿轮；9—轴承座；10—轴；11—轴承；12—甩油环；13—调整环；14—甩油环；15—定距环；16—端盖

减速箱在整体吊装时,应采用箱体上的吊装耳吊装,不可采用箱盖上的吊装耳, 箱盖上的吊装耳是在减速箱拆卸、安装时用来起吊箱盖。

（3）齿轮减速箱安装使用时应注意的事项

i. 齿轮箱在安装时一般要求环境温度在5～35℃（41~95°F）范围内，最佳温度范围在15℃～25℃（59~77°F）之间；安装于室外或置于其它不利环境中时（例如有灰尘、污物、热源，或水雾等等），如进行遮蔽防护，不能影响空气沿齿轮箱壳体表面的自由流动。

ii. 箱体、箱盖和箱面之间及各法兰贴合面在组装时均涂上薄薄的一层优质密封胶，若需打开，则在二次组装时必须清理其密封面，同时也应涂上相应的优质密封胶，以防

漏油；

iii. 齿轮箱输入轴、输出轴在安装鼓型联轴器时，允许采用热胀冷缩等方法，禁止强行重击；

iv. 齿轮箱在合箱前，应检查设置于箱体、箱盖内部的润滑油嘴是否对准相应需润滑的齿轮啮合面，同时检查箱体内外部油管接头与相应轴承座等处是否连接牢固。

v. 齿轮润滑油应通过过滤器孔注入齿轮箱。只允许使用干净的、无杂质的润滑油。

vi. 齿轮箱每次在运转前，应首先启动绞车润滑油泵，认真检查润滑管路及润滑压力表，润滑压力一般在0.2～0.3MPa (29～43.5psi)比较合适；另外，每次在运转检查时，应打开箱盖上的观察窗，仔细检查箱体内各喷油嘴的位置及喷油油量情况，如发现异常，应设法排除。注意，在任何情况下，进、回油管路都须保持畅通。

vii. 投入使用

(1) 在齿轮箱投入使用之前，应检查一下各项安装调整工作是否已经完成；特别要检查一下齿轮箱的润滑情况。

(2) 当齿轮箱首次启动时，如有可能应使其空载运转数小时。如果没有发现不正常现象，应对齿轮箱逐渐加载，在适当的一段时间内把载荷加满，同时对齿轮箱进行连续地观察。

(3) 如有可能，长时间不使用的齿轮箱应每隔3个星期左右短时间开动一次，开动时加载或不加载均可。如果在不使用期间无法进行短时间的开动，那么须对齿轮箱进行保护，防止腐蚀生锈。

(4) 如果齿轮箱在安装并且试车后长时间不运转，按照第7.3节进行定期短时间开动，也不可能，那么齿轮箱需要再次用防腐蚀剂进行处理。

(5) 齿轮箱的换档，只能在停车后进行。通过气缸自动控制拨叉来实现。注意：如果在换档过程中出现卡死现象，通过点动变速箱驱动电机就能顺利解决问题，实现换档。

viii. 减速箱运转过程中，应经常检查减速箱各连接处是否牢固，密封处是否可靠，噪声、振动、温升等是否正常，如有异常应及时排除。

ix. 清洗通气帽

齿轮箱装有通气帽，一经发现其上有一层灰尘，就应进行清洗。无论如何，至少每1个月清洗一次。在清洗时，需卸下通气帽并用石油醚或类似的溶剂冲洗。然后把钢丝网晾干或用压缩空气吹干。

x. 润滑油的更换以及清洗

(1) 在齿轮箱首次使用时，运转100～300小时或一个月后，其润滑油就必须进行更换。在齿轮箱停用后，待油未冷时，排放润滑油。

(2) 此后，每当齿轮箱运转500～1000小时更换一次，这主要由工作环境决定。但是润滑油每次更换的间隔不应超过6个月。

(3) 在换油后，齿轮箱应使用以前同样等级的润滑油，不同等级或者不同的工厂所生产的润滑油不能混合在一起使用。

(4) 在换油时，齿轮箱壳体应采用与齿轮箱传动润滑油相同等级的油进行冲洗，清洗必须绝对洁净并且更为重要的是绝对不允许外部的杂质进入齿轮箱。打开齿轮箱壳体上部进行清洗时，所有润滑密封油渍均需去除。

xi. 为了防止损坏油封唇口，在装配轴密封圈时，要求特别小心。

xii. 在总装时必须进行检查，所有法兰接合处不能漏油。

4.4 自动送钻装置

自动送钻装置(参见绞车图册附图：自动送钻装置)主要由37kW(50hp)交流变频电机，送钻减速机，推盘离合器，连接盘，轴头压板及电、气控制管线等零部件组成。如图4-10所示。

自动送钻装置在绞车中的功能主要有两个方面：一是当主系统发生故障时，该系统可进行应急操作，能提升最大钻柱重量；二是由数字化变频拖动系统设定恒转矩或恒转速，反拖滚筒，自动调整转矩或转速，从而实现恒钻压或恒钻速自动送钻。

1、送钻电机25、轴端压板

图4-10 自动送钻装置

该装置中电机、减速机等各部件结构和性能参数详见相应的使用说明书。其中减速机的装配关系如图4-11所示。

1. 齿轮Ⅲ

2.箱体

3.输入主动齿轮

4.电机输入单元

5.输出轴

6.齿轮轴Ⅲ

7.弧齿锥齿轮

8.输入被动齿轮9.弧齿锥齿轮轴

图4-11 减速机装配图

4.5 液压盘式刹车

液压盘式刹车作为绞车的主刹车，是保证绞车乃至整个钻机工作安全可靠的关键部件，主要由液压控制部分和制动钳两部分组成（如图4-12所示）。

液压控制部分由液压站和盘刹操纵台组成，液压站是动力源，为执行机构提供必需的液压动力，操纵机构是动力控制环节；执行机构是制动执行部分，它由刹车钳、钳架、刹车盘三部分组成，其中刹车钳分为常开钳和常闭钳两种型式。液压盘式刹车与防碰天车装置联动可实现防止游车碰天车的功能。

图4-12 液压盘式刹车

其主要技术参数为

系统额定工作压力7.5MPa(1088psi)

油箱容积1000L(264 US gal)

工作介质液压油

(冬季用YC-N32，夏季用YB-N46) 蓄能器容量4×6.3L(4×1.66US gal)

恒压变量泵排量18L/Min

盘刹及液压站等的详细结构及使用详见《液压盘刹使用说明书》。

4.6 过卷阀防碰天车装置

ZJ50DB系列钻机的防碰天车装置采用三套独立的冗余系统：一种是安装在井架上段上限制游车上升位置的钢丝绳防碰装置；一种是绞车防碰过卷阀装置；另一种为游车数显防碰装置（包括在电传动系统）。三种装置联合使用，互为备份，确保钻井安全。本使用说明书仅对绞车防碰过卷阀装置作简单介绍。

防碰过卷阀为气控阀，安装在滚筒上方绞车架的滑槽内，其结构见图4-13。根据游车上升到设限高度[设定在距天车梁下平面6m(19ft)处]时钢丝绳在滚筒上缠绳的位置，沿滚筒体轴向调整防碰过卷阀的固定位置及拨杆长度，使防碰过卷阀的拨杆位于钢丝绳的缠绕方向的前方位置，此时拨杆应紧贴钢丝绳。当游车继续上升超过设限高度时，钢丝绳触碰拨杆，防碰过卷阀换向，通过气控系统控制液压盘式刹车，实现紧急刹车，从而防止游车碰天车事故的发生。

1-体；2-挡圈；3-弹簧；4-座；5-O形圈；6-套；7- 弹簧；8-O形圈；9-导套；10-环；11-杆；12-球形导套；13-帽；14-球柄；15-螺母；16-拨杆；17-O形圈

图4-13 防碰过卷阀的结构

注意：

4.7 气控系统

气控系统是绞车的重要组成部分，主要包括自动送钻离合控制﹑过圈防碰控制、减速箱换档控制三部分。绞车的气源由钻机空气处理装置提供。压力为0.7～0.9MPa （100-130.5psi）的压缩空气经净化干燥处理后，进入绞车后，分成两路：一路进入绞车内的各气控阀组和执行组件，另一路进入司钻控制台，为司钻控制阀供气。

绞车气动控制组件既由旋钮和按钮开关或触摸屏控制。所有控制信号经PLC逻辑运算后输出到阀岛内相应的电磁阀，控制各执行组件充气与放气。

(1) 自动送钻离合控制

自动送钻离合由两位定位式选择开关控制，将自动送钻开关置于自动送钻位置进行自动送钻时，便会断开绞车主电机电源，开启自动送钻电机挂合自动送钻离合器。当游动系统运行至防碰高度后，就会自动摘掉自动送钻离合器并刹车。

(2) 防碰控制

当游动系统运行超过防碰高度时，缠绕在绞车滚筒上的钢丝绳会拨动防碰过圈阀阀杆，过圈阀便输出气信号，输出的气信号使压力开关接通产生电信号输入至PLC，经逻辑运算后输出控制信号，断开绞车主电机电源并摘掉自动送钻离合器，同时液压盘刹刹车。

防碰释放，防碰释放开关为一个自复位式按钮。为了恢复系统至正常工作状态，需连续按下防碰释放按钮，下放游动系统至防碰高度以下安全高度后，司钻将盘刹驻车，应再次检查各个系统是否完好，并拨动防碰过圈阀的触杆，检查防碰过圈阀的通气和断气是否正常，若均正常，将防碰过圈阀的触杆复位（触杆复位时司钻应一直按住防碰释放按钮，以保证过圈阀及过圈阀压力开关之间的残压被释放），钻机可以正常作业使用。

(3) 减速箱换档控制

减速箱换档操作需按以下步骤进行：

将绞车控制手柄复位，按下紧急刹车，由盘刹实现游吊系统的悬停。

操作换挡控制开关至释放位置，（电控系统检测到锁档气缸释放信号后，才允许换挡气缸动作）

操作滚筒高低速开关，选择司钻需要的档位。

如果滚动高低速齿轮无法挂合，司钻应重新锁档，释放紧急刹车按钮，微动绞车滚筒，再重复操作前3个步骤。

档位挂合后，选择换挡控制开关至锁档位置。

释放紧急刹车按钮。（如果目标档位为空挡，司钻应同时操作工作刹车手柄，使游吊系统缓慢下放）。

关于绞车气控控制原理及其它操作说明详见《ZJ50DB钻机空气系统使用说明书》。

4.8 推盘离合器

该离合器的结构简单（见附图4-15）。操作容易，在需要挂合时，通过旋转接头向气囊内充气即可，分离时，只须截断气源即可。但在操作时需注意以下几点。

1.气路气压不能超过1MPa；

2.应在很短的时间（1秒钟）内使离合器完全啮合，否则，将会使摩擦盘过热；

3.需快速啮合/分离离合器时，应使用公称直径大的管子及阀，且管线尽量短；

4.禁止在离合器未完全啮合或未完全脱开的情况下打滑数秒钟；

5.对离合器内的任何异常震动都应进行调整（离合器的任何旋转零件在出厂时均进行过平衡）。

一般安装形式轴对轴安装形式

1.连接盘

2.齿毂/连接盘

3.背板

4.摩擦盘

5.中间齿盘

6.浮动齿盘

7.压盘

8.气囊9.气囊固定盘10.螺栓11.释放弹簧12.主动齿圈13.垫片14. 快变环

15. 空气软管16. 快放阀17. 螺栓18. 可硬连接气囊固定盘

图4-15推盘离合器

4.9 润滑系统

JC－50DB绞车滚筒体两侧支撑轴承、四个鼓齿联轴器、仪表装置和盘刹装置的钳缸等采用油脂润滑；送钻减速箱箱体齿轮和轴承为独立润滑体系；减速箱所有轴承和齿轮均采用强制喷油润滑。

（1）机油润滑

润滑油润滑分为两个独立系统：减速箱润滑系统（参见绞车图册附图：机油润滑系统）和送钻减速箱润滑系统。