ZJ40L钻机液力变矩器的改进与应用.pdf

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1、石油机械2011年第39卷第6期CHINAPETROLEUMMACHINERY应用技术ZJ40L钻机液力变矩器的改进与应用郑有理韩国英董斌绍亲华张国胜张贵华(渤海钻探工程有限公司第五钻井工程分公司)摘要为解决ZJ40L钻机液力变矩器能耗高的问题，部分钻机直接将液力变矩器更换为液力偶合器正车箱，但这对钻机绞车的提升速度、提升能力、输入转速和冲击载荷影响很大。为此，结合钻井施工过程中对绞车、转盘及钻井泵的工艺要求，提出对绞车挡数进行重新分配，对辅助刹车及绞车输入转速进行改进，同时将电驱动钻机上的PLC控制方法应用到机械钻机上。华北油田3口井的应

2、用情况表明，改进后的ZJ40L钻机绞车速度分配均匀，完全满足钻井各载荷的要求，钻机整体性能得到改善。关键词ZJ40L钻机液力变矩器液力偶合器改进0引言1直接用液力偶合器正车箱替换液力变矩器的优缺点2003年以前设计制造的4000ITI链条并车钻机，大部分由液力变矩器作为中间柔性传动，即1．1优点190系列柴油机通过万向轴输入到液力变矩器，再直接装上带有正车减速箱的液力偶合器，这种通过液力变矩器输出到气胎离合器，然后输入到链改造最简单，也最容易实现。改造后液力柔性传动条并车箱。这种传动方式具有变矩变速功能，绞车继续保留，机械效率提高。统计表明

3、，液力偶合器传动设计简单，大钩的提升速度能随载荷的增减自正车箱并车的链条钻机每台月耗油量与其他机械钻动无级调节，此时大钩的载荷与提升速度的变化关机基本相等。系接近等功率曲线。由于钻机功率得到充分利用，1．2缺点所以加快了起下钻速度，由4挡绞车即可以满足更换为液力偶合器后，虽然柴油消耗量减少，起升速度要求。变矩变速特性对钻具在井下遇到阻但对钻机的整体性能影响很大，特别是对绞车的提卡时有一定的保护作用-2j。升性能影响最大。液力变矩器在柴油机与工作机之间增加了柔性1．2．1绞车的提升速度传动，对动力机组和传动机组都有一定的保护作在起钻过程中，大

4、钩上的载荷是不断变化的，用，柴油机轴上的周期性扭转振动不会传到工作由于偶合器不具备变速变矩功能，绞车仅有4挡，机，工作机的振动与冲击也不会传到柴油机。但液功率利用率不充分，必须靠频繁摘挂挡来满足速度力变矩器传动效率低，实际效率仅为70％～75％，要求，使得操作不便。这就造成柴油消耗量较大。1．2．2绞车的提升能力液力变矩器的变速变矩对绞车、转盘来说是优当钻具遇到阻卡，大钩载荷突然增大时，柴油点，但对于钻井泵却不是。当提升载荷或井下钻具机载荷突然增加，加速了柴油机的磨损，有时会造扭矩加大且输入功率不变时，绞车或转盘将降低转成柴油机憋灭熄火，即

5、使在提空吊卡时，速度稍高速、增大扭矩，这对保护井下钻具有好处；但在正一些，会造成柴油机大量冒黑烟，甚至熄火。常钻进中，一旦井下钻具扭矩加大，液力变矩器输1．2．3绞车输入转速高出转速下降，会使钻井泵的冲数下降，排量不足，改进后，柴油机转速按1300r／min计算，绞不能很快将岩屑带出井口，使钻进速度下降。车输入转速偏大，造成大钩提升最低速度偏大，当石油机械2011年第39卷第6期载荷达到1000kN时，低速离合器经常出现打滑在下钻到底建立井下钻井液循环过程中，会造成钻现象，绞车不能顺利提起钻柱，此时要经过几次合井泵冲击载荷加大。这样低速离合

6、器摩擦毂、带泵滚筒低速气门，刹车毂温度将快速升高，必须稍微传动轴等部位会发生滚键现象。冷却后才能继续起钻。有时为降低提升速度，只有将柴油机转速降到1000r／rain以下，长期低速运2适应液力偶合器传动的整体改进转使柴油机磨损严重。1．2．4绞车冲击载荷增大针对上述问题，结合渤海钻探工程有限公司第由于液力偶合器无变速变矩功能，在起钻过程五钻井工程分公司在用的ZJ40L钻机使用情况，进中，一旦遇到卡阻情况，绞车冲击载荷就会加大；行以下改进，分别如图1、图2所示。图1液力偶合器正车箱传动整体改进示意图1234图2改造后的6挡绞车传动示意图1一I

7、挡输入；2一Ⅱ挡输入；3一Ⅲ挡输入；4一倒挡；5一气动盘式辅助刹车；6一主刹及辅刹操作台；7一液压盘式主刹车；8一应急电动机2011年第39卷第6期郑有理等：ZJ40L钻机液力变矩器的改进与应用2．1绞车的设计控制系统的灵敏度，克服以往气控系统因控制管线2．1．1增加绞车挡数长而导致的气动元件动作迟缓和管线连接繁琐等缺原绞车为4正2倒挡绞车，不能满足绞车提升点。该控制系统由装在司钻控制房面板上的开关、速度分配，造成功率分配不均，因此改为6正2倒旋钮、按钮和触摸屏控制，其信号经PLC逻辑运挡绞车。算后分别输出到司钻房、绞车及转盘传动箱内各相2

8、．1．2去掉刹车连杆机构应的电磁阀，按预定的PLC逻辑运算程序去驱动钻台高6Ill，如果绞车在钻台上，安装困难，气控阀元件_5J，将控制逻辑原理编人程序，简化绞车动力上钻台也困难