钻机动力与传动装置分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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。
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。
4
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。
21
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。
22
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。
25
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。
26
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，寿命 较皮带长；
23
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。
24
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。
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
现。
16
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。
17
Hale Waihona Puke Baidu
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。
10
11
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。
12
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。
28
大庆130钻机和ZJ45J型钻机采用E型V带并 车.
29
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。
30
后来的ZJ32J-2型钻机采用了新型窄V型联 组胶带并车。
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
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。
13
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。
14
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。
15
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
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。
27
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。
20
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，
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
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。
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。
4
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。
21
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。
22
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。
25
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。
26
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，寿命 较皮带长；
23
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。
24
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。
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
现。
16
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。
17
Hale Waihona Puke Baidu
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。
10
11
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。
12
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。
28
大庆130钻机和ZJ45J型钻机采用E型V带并 车.
29
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。
30
后来的ZJ32J-2型钻机采用了新型窄V型联 组胶带并车。
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
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。
13
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。
14
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。
15
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
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。
27
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。
20
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，