JC70D絞車改造自動(dòng)送鉆系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

舒銀卿　趙備庫　田中　秦曉峰　李勝忠　雷小紅

摘 要：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)舊式直流JC70D電動(dòng)絞車增加自動(dòng)送鉆系統(tǒng)時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)制作絞車中間軸，克服絞車附墻板漏油問題，絞車本體改造工作量大、難度高及原絞車設(shè)計(jì)的撈砂滾筒軸無法使用的缺陷。設(shè)計(jì)了在原絞車后臺(tái)動(dòng)力機(jī)組增加自動(dòng)送鉆裝置，并對(duì)絞車動(dòng)力機(jī)組進(jìn)行了簡單改造?，F(xiàn)場使用表明：該裝置結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、節(jié)約了改造成本；有效提高了鉆井時(shí)效，滿足了現(xiàn)代鉆井工藝要求。

關(guān)鍵詞：鉆井絞車 直流驅(qū)動(dòng) 自動(dòng)送鉆裝置

中圖分類號(hào)：TE922 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）02（b）-0072-02

目前，國內(nèi)交流變頻鉆機(jī)使用的絞車自動(dòng)送鉆裝置通過推盤離合器與主減速箱上增加的自動(dòng)送鉆軸相連，JC70D絞車是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車設(shè)計(jì)有內(nèi)變速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)小電機(jī)自動(dòng)送鉆功能，在絞車設(shè)計(jì)時(shí)，將小電機(jī)自動(dòng)送鉆裝置整體安裝于絞車頂部中間位置，用鏈條與絞車中間軸鏈輪連接，或?qū)⑿‰姍C(jī)自動(dòng)送鉆裝置直接與絞車中間軸連接，向絞車提供自動(dòng)送鉆動(dòng)力。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中舊式直流電動(dòng)絞車增加自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，絞車本體改造工作量大、難度高及原絞車設(shè)計(jì)的撈砂滾筒軸無法使用等缺陷，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型直流電動(dòng)絞車自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，滿足了要求，為原有的直流電動(dòng)絞車改造走出了一條新路。

1 結(jié)構(gòu)原理

JC70D絞車自動(dòng)送鉆系統(tǒng)是在原JC70D絞車基礎(chǔ)上，原絞車主體不變，對(duì)原動(dòng)力機(jī)組機(jī)架進(jìn)行改造加寬，對(duì)原2臺(tái)800 kW（1 088 hp）主電機(jī)并車輸入軸進(jìn)行改造，在原輸入軸的兩只齒數(shù)Z=26，鏈節(jié)距P=38.1 mm（1 1/2″）六排鏈輪中間增加了一只齒數(shù)Z=26，鏈節(jié)距P=50.8 mm（2″）三排鏈輪.在輸入軸后部（即改造后的動(dòng)力機(jī)組機(jī)架位置）安裝帶有一只齒數(shù)Z=26，鏈節(jié)距P=50.8 mm（2″）三排鏈輪的自動(dòng)送鉆輸入軸。自動(dòng)送鉆裝置安裝在自動(dòng)送鉆輸入軸左端，通過摩擦轂與LT600/250T氣胎離合器與自動(dòng)送鉆輸入軸連接并傳遞扭矩。

1.1 傳動(dòng)原理

傳動(dòng)原理如圖1所示。

1.2 結(jié)構(gòu)

JC70D絞車自動(dòng)送鉆系統(tǒng)由自動(dòng)送鉆裝置、自動(dòng)送鉆輸入軸、機(jī)架、機(jī)油潤滑系統(tǒng)等組成。與動(dòng)力機(jī)組有機(jī)結(jié)合在一起，自動(dòng)送鉆系統(tǒng)由一臺(tái)45 kW（61.2 hp）交流變頻電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)一臺(tái)臥式齒輪減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)送鉆輸入軸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆功能。

1.3 自動(dòng)送鉆裝置

自動(dòng)送鉆裝置由45 kW（61.2 hp）交流變頻電機(jī)、速比45.04減速機(jī)、連接盤、摩擦轂組成。

1.4 自動(dòng)送鉆輸入軸總成

自動(dòng)送鉆輸入軸總成由LT600/250T氣胎離合器、輪盤、軸、軸承、軸承座、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)氣接頭等組成（見圖2）。當(dāng)需要自動(dòng)送鉆，氣胎離合器充氣與自動(dòng)送鉆裝置的摩擦轂偶合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆時(shí)所需扭矩的傳遞。

1.5 機(jī)油潤滑系統(tǒng)

當(dāng)絞車用小電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)送鉆時(shí)，與絞車輸入軸相連的機(jī)械傳動(dòng)式滑潤油泵轉(zhuǎn)速極低，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)絞車各潤滑點(diǎn)的潤滑，在原絞車機(jī)油潤滑系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了WBZ2-100型電動(dòng)齒輪油泵裝置，與原絞車輸入軸用鏈條帶動(dòng)的油泵的進(jìn)出油口并聯(lián)，兩個(gè)油泵可單獨(dú)或同時(shí)向絞車潤滑點(diǎn)供油，并在司控臺(tái)面板設(shè)置油壓低報(bào)警燈。用以檢測油泵工作情況。

1.6 主要技術(shù)參數(shù).

使用自動(dòng)送鉆時(shí)按絞車Ⅰ檔低速傳動(dòng)鏈，依此條件計(jì)算6×7繩系、電機(jī)功率W=45 kW，自動(dòng)送鉆的提升能力如下表1所示。

若再提高轉(zhuǎn)速，提升負(fù)荷下降。

2 自動(dòng)送鉆系統(tǒng)的使用與控制

自動(dòng)送鉆裝置用四通道電子司鉆系統(tǒng)進(jìn)行操作，自動(dòng)送鉆通過絞車I檔低速鏈傳動(dòng)傳遞動(dòng)力，自動(dòng)送鉆電機(jī)驅(qū)動(dòng)與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)互鎖，包括機(jī)械、控制回路、電子程序等互鎖并用，并能方便地進(jìn)行自動(dòng)送鉆電機(jī)與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)快速切換，當(dāng)主電機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可進(jìn)行應(yīng)急操作，能活動(dòng)鉆具且提升最大鉆柱重量，避免井下事故的發(fā)生。互鎖功能滿足“在主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，慣性剎車解除，自動(dòng)送鉆離合器解除，自動(dòng)送鉆電機(jī)停機(jī)并鎖死；在主電機(jī)停機(jī)時(shí)，慣性剎車剎死，延遲掛合自動(dòng)送鉆電機(jī)及送鉆離合器，同時(shí)解除慣性剎車；在自動(dòng)送鉆運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，解除慣性剎車，鎖死主電機(jī)；在自動(dòng)送鉆停機(jī)時(shí)，解除送鉆離合器，慣性剎車剎車，可以啟動(dòng)主電機(jī)，同時(shí)解除慣性剎車，鎖死自動(dòng)送鉆電機(jī)”的要求；以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)自動(dòng)送鉆時(shí)不需要進(jìn)行絞車檔位轉(zhuǎn)換，減少絞車檔位掛合時(shí)間及機(jī)械磨損。

3 應(yīng)用情況

該公司將原隊(duì)使用的JC70D絞車增設(shè)了小電機(jī)自動(dòng)送鉆系統(tǒng)，在沙特施工和科威特施工，自2015年1月，已陸續(xù)投入使用，改進(jìn)后的絞車提高了鉆井時(shí)效，降低了司鉆勞動(dòng)強(qiáng)度， 取得了滿意效果。

4 結(jié)論

（1）改造方案節(jié)約了改造成本，并且原JC70D絞車的動(dòng)力機(jī)組改造后不僅增設(shè)了小電機(jī)自動(dòng)送鉆裝置，還保持了原絞車的功能。（2）滿足了鉆井隊(duì)已用多年的JC70D絞車經(jīng)改造后，實(shí)現(xiàn)用小電機(jī)可靠精確地自動(dòng)送鉆，降低了司鉆勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高了鉆井時(shí)效。（3）通用性強(qiáng)，可廣泛地應(yīng)用于各型號(hào)直流電動(dòng)絞車改造時(shí)增設(shè)自動(dòng)送鉆的需要，應(yīng)用前景廣闊。

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