JC70型绞车设计与认识

2012.No1
摘 要 JC-70型绞车是ZJ70LDB钻机的核心部件，具有起下钻具、处理卡钻事故、起放井架等功能。

该绞车采用3台190系列柴油机通过动力并车联动箱驱动绞车，刹车采用液压盘式刹车（主刹车）和伊顿刹车（辅助刹车），安全可靠。

本文介绍了JC-70型绞车的主要技术参数、结构特点，通过对提升系统的拉力、钩载、作用在滚筒上的转矩等研究分析，计算主要技术参数；该绞车具有传动简单，效率高，稳定可靠的优点。

关键词 钻井绞车 技术参数 刹车 快绳
ZJ-70LDB钻机是机电混合钻机，适用用于 钻杆钻凿4500-7000米、5钻杆钻凿4000-6000米深度的石油、天然气勘探卡发井，属于深井钻机，目前占有很大市场，开发和使用好该类型钻机不仅能减少事故，减轻工人劳动强度，加快进尺，而且在钻井投标中占有优势。

绞车是钻机的核心部件，具有控制钻压，下套管，处理卡钻等复杂事故，它的设计和使用方法的好坏直接关系到整部钻机的使用效果。

1 绞车传动原理及主要参数
1.1 传动原理
传动原理如图1分为两个系统，首先由3台G12V190PZL1/0型1000Kw柴油机、离合器、正车箱、整体联动箱并车，组成主传动系统。

主传动时，柴油机耦合器正车减速箱机组与并车链条箱之间采用万向轴连接，3台柴油机通过并车后驱动绞车传动轴带动滚筒轴工作。

绞车在传动轴上设有齿式离合换挡机构，又与滚筒轴高低速离合器配合工作形成4个档位。

自动送钻时，小功率交流变频电机驱动，经大扭矩，大传动比减速机及离合器后，将动力传入并车动力机构组驱动传动轴及滚筒轴完成自动送钻过程。

1.2 技术参数
额定输入功率 1470kw
滚筒（直径D 0*长度L） 770*1361.15mm 最大快绳拉力 485kN 最大钩载 450t 滚筒钢丝绳直径d 38mm 输入转速 454r/min
主刹车 液压盘式刹车PSZ75辅助刹车 伊顿436CBD 自动送钻电机 37kw交流变频电机游动系统绳系 6*7
2 提升能力计算
JC-70型绞车设计分析与认识
白 君 邢建伟 付 波
（胜利石油管理局渤海钻井总公司）
ZJ-70LDB钻机绞车采用带槽滚筒，带槽滚筒的钢丝绳大部分作环状缠绕180度，对侧有两次跳槽，避免了一侧跳槽带来的滚筒旋转质量不均。

一般缠绳三层可起一立柱（28米），因此，第二层缠绳直径也是平均缠绳直径D 平均。

第二层钢丝绳不可能完全卧进第一层的绳槽中，而且钢丝绳在缠绕过程中均存在挤压，近似缠绳效率系数φ≈0.9。

D 平均=D 0+（2φ硬度-0.4）*d （2-1）即：D 平均=823.2mm
2.1 提升力（垂直提升）【1】
游动系统的重量: G游钩，包括游车、大钩、吊环以及有效钢丝绳的重量，一般是固定值，JC-70型钻机G 钩≈10t，即：
F 钩＝10t=100KN
⑴ 最大钻柱重量时的快绳拉力F max1
为计算方便，钻柱以27mm钻具平均质量为36kg/m为准，7000米的最大钻柱重量为：
F max =7000m×36kg/m=252t=2520kN F max +F 钩=*F max1*Z 绳*η游 （ 2-2）即：F max1=2620/12*0.77=283.5KN η游：游动系统效率
⑵最大钩载重量时的快绳拉力F max2 F max1=F 钩载max /Z 绳*η游 （2-3）即：F max2=4500/12*0.77=487KN
2.2 钩速与钩载【2】
JC-70绞车额定输入转速437 r/min， 减速比k与滚筒转速n i 关系：
科技视野
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2012.No1
5 结束语
通过对微型计算机软件和硬件的设计，能够对物料传送过程实现时实控制。

其中，可通信并行接口芯片I8255A电路是完成生产过程控制的关键环节。

本设计重点介绍了硬件部分，而软件部分由于受篇幅的限制，只作了简单说明。

该设计成本较低，体积小，传输速率较高，可靠性好，具有较好的实用价值。

参考文献
[1] 唐程山［M］.电子技术基础. 高等教育出版社[2] 戴梅萼［M］.微型计算机技术及应用（第3版）.清华大学出版社
[3] 张友汉［M］.数字电子技术基础. 高等教育出版社[4] 沈美明［M］.IBM-PC汇编语言程序设计（第2版）.清
华大学出版社
由于钩速与缠绳直径、快绳拉力，绳系有关，其关系有： V i =3.14*D 平均*n i /60*Z （2-4） F 快绳i =F 钩i /12*0.77 （2-5） M=F 快绳i *D 平均/2 （2-6）V i ：钩速n i :滚筒转速Z：有效绳数M:滚筒扭矩计算结果如表3：
主刹车盘单边工作钳最大扭矩75KN*M、安全钳90KN*M，两边共计330KN*M,远大于最大快绳拉力时的滚筒扭矩200KN*M，性能安全可靠。

3 性能特点
a JC-70绞车按照钻机形式与基本参数的标准设计的，符
合HSE标准，能满足山区、沙漠等复杂恶劣环境下7000米井深的钻井工艺要求。

b 主刹车采用液压盘式刹车，刹车力巨大，性能稳定可靠，维护方便、操作简单；采用比例调压阀控制大流量继动阀，远程控制时响应速度快。

c 滚筒采用整体加工形式，避免了原焊接式绳体的加工
和焊接变形，有效地防止夹乱绳。

d 在保证性能情况下，自动送钻离合器采用推盘离合器，高速离合器采用鼠笼气胎离合器，使滚筒轴尺寸尽量减小，解决了超重、超长等问题。

4 结论与认识
⑴ 对于JC-70型滚筒，钢丝绳大部分作环状缠绕180度，对侧有两次跳槽，避免了一侧跳槽带来的滚筒旋转质量不均，同时避免了靠边钢丝绳嵌入内层绳槽，以防夹伤钢丝绳。

⑵ 液压盘式刹车力矩大，响应快，在起钻、下钻过程中存在加速和减速运动，拉力较大，因此在使用时要平稳操作，严禁猛提猛刹，减缓刹车片磨损。

⑶ 滚筒大绳在缠绕过程中，天车轮与滚筒之间存在一角度，与大绳的磨损呈线性变化；同时钢丝绳在缠绕时存在挤压，如果在设计时不注意减小角度•值及滚筒绳槽的直径和滚筒长度，长时间使用势必加快钢丝绳的磨损。

⑷ 通过计算得知滚筒高速只能在钩载重量较轻时使用，严禁在钩载重量较重时高速起钻，可避免绞车超负荷运行和事故发生，延长使用寿命。

参考文献
[1]陈如恒,沈家骏.钻井机械的设计计算.北京：石油工业出版社
[2]梁建成. ZJ40/2250LDB钻机绞车设计计算. 中国石油大学（华东）
[3]亓和平. 电驱动钻机使用与维护.北京：石油工业出版社
（上接第61页）。