起升系统工作原理与设备

起 升 系 统 工 作 原 理 与 设 备第 一 节 起 升 系 统 工 作 原 理 一 、 起 下 钻 操 作 1.起 钻 ： 换 钻 头 ， 取 钻 柱 。 2.下 钻 ： 钻 柱 入 井 。二 、 游 系 运 动 分 析 大 钩 速 度 ； 钢 绳 速 度 ； 天 车 轮 的 切 向 速 度 ； 有 效 绳 数 （ 除 快 、 死 绳 外 的 游 绳 数 ） ； 滑 轮 直 径 。 VV VZcD起 升 系 统 钻 机 的 核 心 ： 绞 车 、 游 动 系 统 、 井 架 。 从 快 绳 侧 死 绳 侧 钢 绳 速 度 为 大 钩 升 高 H, 快 绳 拉 下 绳 长 为 ZXH 。天 车 轮 切 向 速 度 和 转 速 为可 见 ： 快 绳 一 侧 的 滑 轮 转 速 是 死 绳 一 侧 的 Z倍 。 【 检 修 天 、 游 车 应 将 滑 轮 及 轴 承 倒 换 ， 使 寿 命 均 衡 。快 绳 侧 钢 绳 弯 曲 次 数 是 死 绳 侧 Z倍 ， 会 提 前 疲 劳 断 丝 。 】 06 1 dZn VVV ZVVVV V n 00 60 44 11 nV DZVnZVV c， ， )60602 nDnrrV c 快 绳 死绳绞 车 三 、 游 动 系 统 载 荷 设 、 为 游 系 起 升 重 量 和 效 率 ， 、 为 下钻 游 系 起 重 量 和 效 率 ， 、 为 快 绳 和 死 绳 拉 力 ， 为 游 绳 的 拉 力 。1.大 钩 静 载 荷 游 上Q 游 游 下Q 游快P 死PZPP 1 LqQ 柱静 10 kNL井 深 ， km； 单 位 长 度 钻 柱 质 量 ， kg/m。 柱q2. 游 系 静 载 荷 游静游 GQQ 10 kN 游 动 系 统 固 定 质 量 tf（ 游 车 、大 钩 、 吊 环 、 钢 绳 ） 游G 3. 天 车 台 载 荷 （ 天 车 梁 所 受 的 载 荷 ） ） （ （ 游静车 ZGQQ 2110 kN( , 不 考 虑 倾 斜 。 )死快游车 PPQQ PPP 2死快4.当 大 钩 静 止 悬 重 时 ，各 段 游 绳 拉 力 相 等 。 死快 PPPP Z 1ZQP 游快 【 】 游静游 GQQ 10 5 当 起 升 时 ， 各 绳 拉 力 。由 于 轴 承 的 摩 擦 阻 力 和 钢 绳 过 滑 轮 的 弯 曲 阻 力 有 ： ZZ PPPPP 121 快 上 为 单 轮 绳 效 率 ， 则（ ； ； ； ） 1PP 快 上 21 PP ZZ PP 1 ZZPPPP 221上快因 【 】 ， 所 以 ZPPPQ 21游 上 Zi iPQ 1游 上)( 2 ZPQ 快 上游 上 等 比 级 数 和 【 】 ZP ZPP PPPPPP Z 21221 快 上快 上快 上 可 写 为 ： 起 升 时 快 绳 拉 力 ： （ 代 入 上 式 ）起 升 游 系 效 率 ： 时 和 公 式等 比 级 数 比 为快 上游 上 )1( )1( ZPQ 游游 上快 上 1ZQP 6 当 下 钻 时 ， 各 绳 拉 力 。 【 与 起 钻 时 相 反 ， 阻 力 帮 助 】 【 】 快PZZ PPPPP 121 快 下 1PP快 下 )111( 221 等 比 级 数 和快 下游 下 ZZ PPPPQ )1( )1( Z Z游 时 和 公 式等 比 级 数 比 为快 下游 下 1 )1(1 Z ZPQ由 于 （ 代 入 上 式 ）下 放 时 游 系 效 率 ： 结 论 ： 起 、 下 钻 时 各 游 绳 的 拉 力 不 同 ， 。 游游 下快 下 ZQP ZZZ 1 )1(游 快 上P 快 下P 与 表 达 式 不 同 ， 其 值 相 近 ， 可 认 为 ， 可 以 用 于 起 或 下 钻 游 系 的 总 效 率 ， 单 轮 效 率 。 游 游 游游 游 1 Z 游游 12 Z游2 1 Z游 )1( )1( Z Z游 起 升 游系 效 率 四 、 滚 筒 缠 绳 层 数 确 定滚 筒 外 经 ； 绳 径 d。缠 一 层 绳 ， 中 径 ，第 一 层 缠 绳 不 工 作 ， 利 于 排 绳 。缠 绳 ： 一 左 旋 ， 一 右 旋 。每 圈 有 3/4圈 于 槽 中 ， 则（ ） ；1/4圈 跳 向 另 一 槽 ， 直 径 重 叠 ， ；每 圈 半 径 增 量 ：0D dDD 01 dh dh 866.0866.030cos dh 9.0141866.043 从 第 二 层 到 最 后 一 层 缠 绳 直 径 变 化 。 滚 筒 原 始 直 径 ： 第 一 层 直 径 ： （ 以 钢 绳 中 径 计 算 ） 第 二 层 直 径 ： （ 在 基 础 增 加 ） 任 意 层 直 径 ：第 末 层 直 径 ： 0D dDD 01 ddDD 202 1D h2didDDi )1(20 dedDD e )1(20 第 二 第 末 层 ， 平 均 直 径 为 ： 总 层 数 ； 半 径 增 量 系 数 , 0.9 mDdeDDDD em )1(2 02 e dh dh 缠 绳 总 层 数 取 决 于 立 根 长 和 有 效 绳 数 ， 缠 到 第 二 第 e层 上 ， 按 平 均 直 径 计 算 。 从 （ 不 考 虑 第 一 层 ， 每 层 的 排 数 ）代 入 得 ： 式 中 立 根 长 度 每 层 的 排 数 ， ；L滚 筒 长 ， m m ； 排 绳 间 隙 ， 取 1 1.5mm。解 二 次 方 程 得 。 e Z2D eD mD)1( enDZl mnmD 0)1( 002 d nZldDed dDe l n d Lne 第 二 节 钻 井 绞 车 一 、 绞 车 的 作 用 绞 车 是 钻 机 的 核 心 、 关 键 设 备 。 （ 钻 机 三 大 机 组 ： 绞 车 、 转 盘 、 钻 井 泵 ） 。 1. 起 下 钻 ， 下 套 管 提 出 钻 具 ， 再 放 下 去 ， 叫 起 下 钻 作 业 。 由 绞 车 完 成 。 下 套 管 ， 也 用 绞 车 完 成 。 2. 控 制 钻 压 （ 扶 刹 把 ， 加 钻 压 ） 钻 头 旋 转 破 岩 ， 由 钻 铤 重 提 供 钻 压 ， 压 力 大 小 由 刹 车 调 节 。 刹 车 松 开 ， 钻 压 过 大 ； 钻 柱 提 起 ， 钻 压 为 零 ； 要 适 当 控 制 刹车 调 节 钻 压 。 3. 上 卸 扣 （ 拉 猫 头 ， 上 卸 扣 ） 借 助 猫 头 拉 大 钳 手 柄 ， 完 成 钻 杆 上 卸 扣 。（ 现 用 液 压 大 钳 ） 4. 起 升 井 架 ， 吊 重 物 A形 ， K形 （ 形 ） 井 架 绞 车 整 体 起 升 。 5. 作 为 转 盘 的 传 动 中 间 装 置 转 盘 的 离 合 器 在 绞 车 里 。 二 、 绞 车 的 使 用 要 求 1 要 能 传 递 足 够 大 的 功 率 钻 柱 很 重 ， 起 升 功 率 很 大 。 2 滚 筒 要 有 足 够 大 缠 绳 容 量 起 升 一 立 根 （ 28m） 缠 绳 长 ,余 量 行 程 2 3m， 游 绳 数 10根 ， 缠 绳 300 多 米 。 3. 要 有 适 当 的 档 数钩 载 是 变 化 的 ， N=QV， 保 证 N=常 数 ， Q ,V 。国 标 规 定 六 个 档 。 多 档 功 率 利 用 率 越 充 分 。 4. 刹 车 机 构 灵 敏 可 靠钻 压 靠 刹 车 调 节 ， 钻 具 的 起 升 下 放 的 停 止 、 钻 柱 悬持 也 靠 刹 车 。5. 猫 头 要 有 足 够 的 拉 力猫 头 的 作 用 是 上 卸 扣 ， 崩 扣 力 矩 很 大 ， 猫 头 要 有 很大 的 拉 力 。目 前 用 液 压 大 钳 ， 吊 钳 备 用 。三 、 绞 车 的 结 构 类 型按 轴 分 ： 有 单 轴 、 双 轴 、 三 轴 及 多 轴 绞 车 ；按 筒 分 ： 有 单 滚 筒 和 多 滚 筒 绞 车 。主 滚 筒 起 下 钻 具 ， 捞 砂 筒 提 捞 作 业 ；按 速 分 ： 有 2速 、 3速 、 4速 、 6速 绞 车 1.单 轴 绞 车C-1500绞 车 （ P114图 3-47所 示 ， 打 井 深 1200m）特 点 ： 猫 头 装 在 滚 筒 轴 两 端 ， 滚筒 活 装 在 轴 上 ； 绞 车 外 变 速 ,另 有 变 速 箱 。2.双 轴 绞 车ZJ15D双 轴 绞 车 如 图 5-7所 示 。 由 滚 筒 轴 外 加 一 猫 头 轴 组 成 。绞 车 外 变 速 。 3. 三 轴 绞 车 图 5-8是ZJ130-1三 轴 绞 车 。特 点 ： 三 轴 ： 输 入 、 猫 头 （ 变速 ） 、 滚 筒 轴 ； 链 条 变 速 ， 兼 顾 转 盘 。 优 点 ： 变 速 方 便 ， 高 档独 立 。 缺 点 ： 开 式 ， 润 滑 不 好； 重 达 20t， 安 装 运 输 困 难； 4. 档 偏 低 （ 国 标 6档 ） 。 5.141 JC 4.多 轴 绞 车四 轴 以 上 为 多 轴 绞 车 。 JC45绞 车 特 点 ： （ 图 5-9） 四 轴 ： 输 入 、 中 间 （ 变 速 ）、 猫 头 、 滚 筒 轴 。 内 链 条 变 速 ， 内 齿 轮 倒 车 ； 密 封 式 ， 润 滑 良 好 ； 六 档 ， 总 重 达 30t（ 分 块 搬运 ） 。 5.独 立 猫 头 轴 多 轴 绞 车 猫 头 轴 独 立 上 钻 台 ， 绞 车 在 钻 台 下 。 如 图 5-10所 示 。“ 链 轮 33接 猫 头 轴 ” 6.电 驱 动 绞 车ZJ60D绞 车 ：双 直 流 马 达 驱 动 ；四 轴 绞 车 ；四 个 机 械 档 。如 图 5-11所 示 。 四 、 典 型 绞 车 结 构 （ JC45绞 车 ）图 5-9为 JC-45绞 车 ， 用 于 ZJ45、 ZJ45J钻 机 。1. 基 本 参 数N绞 1500HP； 链 条 正 档 2倒 档 ； P快 MAX=31.7T；总 重 30.1T， 分 两 块 运 输 。2. 结 构 特 点四 轴 ， 箱 体 支 撑 密 封 绞 车 ， 内 部 齿 轮 倒 档 ， 手 动 离合 器 换 档 。 （ 1） 输 入 轴 总 称 有 三 个 变 速 链 轮 ， 一 个倒 档 齿 轮 ， 一 个 输 入 链 轮 。（ 2） 猫 头 轴 总 称 拉 大 钳 ， 上 卸 扣 。 【 死猫 头 左 右 各 一 ， 摩 擦 猫 头 左右 各 一 ， 不 参 与 变 速 。 】（ 3） 中 间 轴 或 变 速 轴 有 三 个 变 速 链 轮 ， 一 个 倒档 齿 轮 ， 高 低 速 链 轮 各 一 ， 齿 式 离 合 器 （ 挂 档 ） 。 （ 4） 绞 车 滚 筒 轴 总 成 如 图 5-12所 示 。 滚 筒 轴 合 金 钢 锻 造 ； 调 质 处 理 ； 材 料 ： 35CrMo； 长 ： 3.7m； 重 980kg。 滚 筒 轴 滚 筒 刹 车 鼓 绞 车 的 滚 筒 体 如 图 5-13所 示 。铸 、 焊 组 合 结 构 ， 可 配 带 槽 滚 筒 ， 也 配 光 滚 筒 。滚 筒 轴 ， 静 配 合 键 ， 烘 装 （ 传 递 扭 矩 大 ） 。 刹 车 鼓在 滚 筒 两 侧 ， 耐 热 合 金 材 料 ， 刹 车 时 表 温 800 ,易 “ 龟 裂 ”， 打 3200m的 井 磨 4mm。 滚 筒 刹 车 鼓 其 它 部 件低 、 高 速 气 胎 离 合 器 ； 齿 套 离 合 器 ；链 轮 、 辅 助 刹 车 、 牙 嵌 离 合 器 。 (5)箱 体JC45绞 车 ： 为 箱 体 闭 式 结 构 ， 链 条 喷 射 压 力 润 滑 。JC14.5绞 车 ： 非 箱 体 开 式 结 构 ， 链 条 滴 油 润 滑 。 五 、 绞 车 的 技 术 规 范绞 车 的 主 参 数 用 名 义 井 深 表 示 。标 准 绞 车 型 号 :JC- JC绞 车 ； 表 示 100m单 位 的 名 义 钻 深 上 限 ； 型 式 ,机 驱 无 代 号 ， 电 驱 为 D。 1996-1997DRECO 和 IRI推 出交 流 变 频 绞 车四 个 机 械 档 ， 链 条传 动 ， 三 台 电 机 驱动 。五 、 国 外 大 型 绞 车 的 发 展 链 传 动 ， 紧 凑 的 两 档 变 速 ， 交 流 变 频 电 驱 动 绞 车交 流电机气 胎 离 合 器气 胎 离 合 器刹 车 钳刹 车 钳 1996-1997德 国 WIRTH公 司 推 出 齿 轮 传 动 绞 车直 流 、 交 流 变 频 、 液 压 驱 动 方 式 任 选齿 轮 传 动 液 压 盘 式 刹 车 电 磁 刹 车动 力 齿 轮 箱 2000年国 民 油 井 公 司 推 出 交 、 直 流 驱 动 方 式 任 选 的 齿 轮 绞 车 单 轴 绞 车齿 轮 箱 齿 轮 箱 VARCO公 司 推 出 了 ADS自 动 绞 车 系 统四 台 电 机 ， 两 组 刹 车 ， 两 个 齿 轮 箱电 机 气 胎 离 合 器气 胎 离 合 器 齿 轮 箱 六 、 国 外 大 型 绞 车 的 主 要 特 点1.单 一 起 升 功 能 ， 不 带 猫 头 和 捞 砂 滚 筒齿 轮 箱 2. 既 可 直 流 驱 动 、 也 可 交 流 变 频 驱 动3. 发 展 趋 势 是 交 流 变 频 和 单 速 齿 轮 传 动 齿 轮 箱 SSGD-750 绞 车 液 压 盘 式 刹 车刹 车 钳 齿 轮 箱滚 筒 4.盘 式 刹 车AHD绞 车 采 用 气动 钳 盘 式 盘 刹 应 急 刹 车钳主 刹 车 钳 5. 带 自 动 送 钻 装 置 动 力 自 动 送 钻 离 合 器电 机