我国常用钻机介绍

nullnull《石油钻采机械概论》 第三章 我国常用钻机（第5次课） 第一节 机械驱动钻机 机械驱动钻机是指以柴油机为动力，通过不同组合的传动形式所驱动的钻机。 【依据主传动副类型，分为齿轮、胶带和链条钻机。】 一、大庆I，II-130 钻机 （ZJ32） 早期我国主力钻机。江汉石油机械研究所研制，兰石厂生产。 70年代开始生产,70年代末改造一次,大庆II-130,全国共560台左右，现在停止生产，由ZJ32代替。null 1. 基本参数: L=3200m，Qds =1300kN，Qmax=1600kN，Ndr=478kW，井架高度 H架=41m（塔架）。 2. 动力 配三台PZ12V190B型柴油机，统一驱动。（装机功率过大） 符号意义： P—配套（带风扇、水箱、底座）； Z—增压（吸气口加增压泵，吸气充分，尤其高原地区）； 12—12缸；V—缸V形布置； 190—缸径190mm；B—改进型号。 12小时功率（短时）882kW（1200马力）；转速1500r/min。 持续功率：750kW（1020马力）；转速1350r/min。null× × 内燃机产品型号编制新规则 转向符号： 无符号 ---左转 R ---右转 转速符号 无符号--1500r/min 1 --- 1200 r/min 2 --- 1000 r/min 3 --- 1300 r/min 4 --- 900 r/min 燃料符号: 无符号 --- 柴油机 T --- 天然气机； S --- 双燃料机 Z --- 沼气机 用途符号：无符号--机械驱动钻机、通用 D --- 电驱动钻机、发电 C --- 船用右机（CZ---船用左机） J --- 机车；G --- 其他工程机械 地区符号: 无符号 ---般地区 M --- 沙漠地区； Y --- 高原地区 结构特征符号: 无符号 --非增压 Z --- 增压； ZL --- 增压、中冷 种类代号：无符号 --- 单机 ； P --- 配套 气缸直径（190mm） 气缸布置形式符号: V --- V形布置 ；L --- 直列(省略) 气缸数：用数字表示   换代或改进符号(由制造厂给定): H ---换代高增压；G ---改进中增压；A、B…---改进符号；L ---长冲程null3. 配备绞车 JC14.5，三轴开式润滑绞车【输入、传动（猫头）、滚筒轴】。 快绳拉力145kN (14.5tf)，旧 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 新标准：以“JC45” 额定功率：500kW（680马力） 4. 钻井泵 原配：NB8-600 ，2台双缸双作用泵。 泥浆 泵 600马力 8— 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 序号 现配：3NB-1000 三 泥 泵 三缸单作用泥浆泵，1000马力。 胜利油田配：SL3NB-1000，胜利三缸泥浆泵。 标准：NB前为缸数，无为双缸，NB下标为设计序号，后为功率。 null5. 配备转盘 ZP520 转盘 通径 6. 传动特点 三台柴油机统一驱动，由联动机组完成。 见传动系统图“分析”，图1-15。 （1）并车 皮带 (并车) 钻机，用E6700×16 (E型三角胶带)。 周长 16根 V型皮带，根据单根传递功率不同分为：Y，Z，A，B，C，D，E等级。E型传递功率最大。 null（2）传动路线 ①1号柴油机驱动绞车路线 1号车→万向节→减速箱→1号车离合器（双500×125）→正车箱→爬坡链条→输入轴→变速链（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）→猫头轴→低速链（Z=36：72）→低速离合器（1070×200）→滚筒轴。null②2号车驱动转盘倒转 1号车不能倒车。 2号车(柴油机) →万向轴→齿轮减速箱→2号车离合器→2,3并车皮带轮轴(φ630) →2号并车离合器→2,1并车皮带轮轴→倒车箱（链轮Z=17：41）→倒车离合器→爬坡链条→猫头轴→转盘离合器→过桥链轮（Z=29,40,21）→转盘水平轴。null③2,3号车驱动2号泵 2号车→万向轴→齿轮减速箱→2号车离合器→并车皮带 3号车→万向轴→齿轮减速箱→3号车离合器→并车皮带 2号泵离合器→2号泵轴。 （3）传动副型号意义  ①气胎离合器 普通型：双500×125,双胎，摩擦轮外经500mm,宽度125mm。 主动轮圈上装有气胎和摩擦片，充气后膨胀，使摩擦片抱紧被动轮摩擦鼓，实现离合。 特点：动力挂合，传动柔和，过载保护，操作方便，省力，远控。 新标准前加LT。 通风型气胎离合器：LT1070/125T 离 胎式 通风 null ②链条 2”—2×160 节距 排数 链节数 （4）特征 皮带并车，后台链轮倒车。齿轮传动:两轴转向相反；链条、皮带传动(一般)两轴同转向。 7. 大庆130钻机总特点：3200m;塔架；统一驱动；皮带并车；三轴开式绞车，链轮后台倒车。 nullnull 二、 ZJ45J钻机(I-6,II-6,III-6) 80年代初研制成功,82年通过鉴定生产了3150余台,吸取了大庆-130钻机成功的经验而成。 1. 基本参数 L=4500m，Qds=1600kN，Qmax=3000kN，Ndr =1100kW，H架 =43m（A架：四腿，分两扇）。 符合: GB1806-79 2. 动力 三台PZ12V190B-1 柴油机，统一驱动。 装机功率（12小时持续功率）3×700kW，较大庆—130钻机小（3×882kW），ZJ45J功率配备合理。 3. 配备绞车 JC45，四轴密封式绞车，链条强制润滑。 绞车内齿轮传动倒车（Z=60：92），后台无倒车装置。 null4. 钻井泵 3NB—1000（原用）；3NB1300（现用），满足喷射钻井要求。 5. 传动特点 传动特点: 皮带(并车)钻机 (E型三角胶带)，先减速再并车,绞车内倒车。 ①皮带并车 E6700×16（2,3），E6700×14（1,2） ②传动路线，1,2柴油机带绞车： 1号柴油机→万向轴→减速箱→1号车离合器（LT600×125） 2号车→2号车离合器→2号并车离合器→ 1,2并车 →正车箱（36：62）→绞车。 6. ZJ45J钻机总特点：4500m;A架；统一驱动；皮带并车；四轴闭式绞车，绞车内齿轮倒车。 nullnull三、 ZJ45钻机 85年通过部级鉴定。 1. 基本参数（与ZJ45J相同） L=4500m，Qds=1600kN，Qmax=3000kN，Ndr=1100kW，H架 =43m（A架）。符合：GB1806-79标准。 2. 传动特点 ①链条钻机，是我国第一种链条并车钻机（ ） ②配备了液力变矩器 YB700—2（序号） 液力 变矩 循环圆直径 null从液力偶合器谈起：输入轴装有泵轮，输出轴装有涡轮，均由外环、内环及若干叶片组成。 动力机组带动泵轮旋转，液体在离心力下，甩向外缘（出口），涡轮外缘为入口，液体流动冲击涡轮叶片转动而传递动力。（MB=-MT） 液力变矩器：在偶合器的基础上，加了固定不动的导轮。不仅实现了液力传动，而且有MB＋MD=-MT（负号表示反扭矩）。泵轮与导轮扭矩之和等于涡轮扭矩，使输出扭矩变大“变矩器”。 nullZJ45钻机配液力变矩器，使传动柔和，保护柴油机。（机械传动为硬联接） 传动路线：2号柴油机→万向节→液力变矩器→并车链轮（2个）→带泵离合器。 3. ZJ45钻机总特点 4500m;A架；统一驱动；链条并车；四轴闭式绞车，绞车内齿轮倒车，加液力变矩器。 nullnull第三章 我国常用钻机（） 第二节 电驱动钻机 海洋钻机全为电驱钻机；陆用深井钻机，电驱日益增多。 电驱钻机—工作机用电动机带动。 一、分类 1. 交流电驱钻机：即交流发电机（或工业电网）→交流电动机驱动（AC→AC）；（Alternate Current）“陆地钻机，已不采用” 2. 直流电驱钻机：即直流发电机—直流电动机驱动（DC→DC）；(Direct Current)“海洋、陆地深井” 3. 可控硅整流直流电驱钻机：即交流发电机→可控硅整流→直流电动机驱动（AC→SCR→DC）；(Alternate Current→Silicon(硅) Controlled Rectifier（整流器）)逐渐由SCR 代替DC→DC。【用直流电机调速好】 4. 正在发展交流变频调速驱动钻机，即交流发电机→变频调速器→交流电机驱动。 五年前，海、陆几乎全用AC→SCR→DC电驱钻机。有了大功率交流变频调速器，交流电驱钻机会增多。 null  二、 优点 1. 传动效率高，较机传高16%； 2. 无级变速（在某机械档下，无级变速）； 3. 简化传动、控制，易装调整，自动保护。 【我国研制电驱动钻机始于70年代，DZ-200，DC→DC驱动，钻深5000米（宝鸡厂，1971）；海洋5000米钻机，DC→DC驱动(兰石厂，1975)。80年代以来电驱钻机有：ZJ15D(AC→AC驱动，吉林重机厂)，以及兰石厂成产的ZJ45D（丛）、ZJ60D、ZJ60DS(AC→SCR→DC)。90年代末，研制了ZJ50D(AC→SCR→DC驱动，宝鸡厂，1999)，正在研制3000米以下的交流变频电驱钻机。】 null三、ZJ60D钻机 ZJ60D国产钻机,是第一台6000m级SCR电驱钻机，兰石厂制造，1987年3月通过鉴定，传动系统如图3-7。null1. 动力 四台PZ12V190B柴油机→交流发电机； （在1500r/min时，动力4×700kW） 通过SCR(AC → SCR→DC)变换； 驱动7台GE752R （736kW）直流电机； 单独驱动各工作机组。 2．配套设备 ①SL-450（450tf）水龙头； ②ZP375转盘，（开口直径37.5”，952.5mm）； ③ 两台3NB-1300或3NB-1600钻井泵； ④闭式绞车，功率1470kW(2000马力)，带槽滚筒，强制水冷； ⑤通风型胎式低速离合器；null ⑥配DS-60（电刹6000m）电磁涡流辅助刹车； （电刹：有左、右定子通直流电产生固定磁场，转子在磁场中产生涡流，两磁场作用产生制动力矩） 钻头自动送进装置。 ⑦ 7.5m高钻台（有效高度5.6m），可容纳全套防喷器。 ⑧ 可低位安装55t重绞车。    ⑨塔架，高度44.8m，（也可配前开口井架）。 ⑩集中控制、保护系统。 如司钻可操作绞车、转盘、钻井泵、涡流刹车、自动送钻等，控制集中在司钻台上。司钻可选合适的钻井参数、最佳运转工况。 null3. 传动 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 绞车用两台电机；每台泵用两台电机；转盘用一台电机。共7台直流电机。 绞车：四轴—输入、变速、猫头（有捞砂筒）、滚筒轴。 捞砂筒：井中积砂，下筒捞砂。 过桥轴：动力传给转盘，转盘自配电机。 四个机械档：输入轴两链轮，传动轴分两路去主滚筒轴。 i=11.7，7.2，4.75，2.93 n=94，153，231，375 n电＝1100r/min 注：链轮，27T，T-齿（Tooth）2”P，P节距（Pitch）。 null4. ZJ60D钻机总特点 6000m;AC→SCR→DC 7台电机分别驱动；塔架或前开口井架；四轴闭式绞车，带槽滚筒，有捞砂筒；电磁涡流刹车。 null四、ZJ45D丛式井钻机 ZJ45D国产钻机，是第一台成套电驱动丛式井钻机。 1. 采用AC-SCR-DC电驱动，动力机与工作机只需电缆连接。 2. 三台柴油机PZ12V190B驱动交流发电机; 3. 六台可控硅整流柜； 4.六台直流电机：绞车用2台；两台钻井泵各用两台。 5. 配钻机移动系统（丛式井）。 nullnull第三节 电机驱动特性 一、 电动机机械性能 1. 机械特性 电机转速n与电磁转矩M之间变化关系，称机械特性 2. 特性硬度 电机转速随转矩改变而变化程度，称电机硬度特性。 转速n不随转矩M变，为特硬特性； n随M增加而下降不大，为硬特性； n随M增加而加速下降，为软特性。 3. 固有机械特性 电机的电压、频率（交流）、励磁（激磁） 电流为额定值，其电机回路上无附加电阻时， 所具有的特性。 4. 人为特性 人为调节电压、频率、电流所得到的特性，称人为特性（无级变速由此而来）。 null二、交流电机特性（固有）(II-7,III-7) 1.    同步电动机 （1）定义 转子转速（n）与（定子）旋转磁场转速（n0）相同（通交流电），故称同步电机。 特硬特性：n不随M（扭矩）而变。 （ n0 ）只与电流频率f有关， 磁极对数p有关, n0旋转磁场转速。 磁场转速null（2）工作原理：定子绕组通三相交流电产生旋转磁场，转子励磁绕组通直流电形成直流励磁磁场，两磁场相互作用，使转子被旋转磁场拖（吸）着以同步转速一起旋转，即 n=n0 。 同步电机启动性能差，用于不常启动、不变速场合。 用于钻井泵。同步电机有恒定转速特性。（f，P一定，n0定值。） （3）同步电机启动：采用异步启动法。 ①同步启动：转子、定子同时通电，由于转子磁极固定不动，定子为旋转磁场，产生忽吸、忽排使平均转矩为零，不能启动。 ②异步启动：定子通电形成旋转磁场，使转子线圈产生感应电流，使转子转起来，之后转子再通直流电，实现异步启动，同步工作。 null2. 异步电动机 （1）定义 转子转速小于磁场旋转速度，称异步电机 。 （2）工作原理 定子通以交流电形成旋转磁场，使转子绕组中产生感应电动势，从而使转子产生感应电流，转子电流同旋转磁场的磁通作用产生磁力矩。（通电导体在磁场中可以运动）。 定子旋转磁场转速： —定子电流频率； —磁极对数。 null旋转磁场转速与转子转速之差： 转子感应电流频率为 （与转差有关） 与转差率 有关， 下降， 增大， （感应电流）、 增大。 ①转子转速： n0 null②转矩：式中， —定子相电压（电源电压）； —转子相电阻； —与结构、电源频率有关常数； — 时转子每相感抗。 与 关系： 与 有关， 与 也有关。 通过 把 与 建立了关系。 （3）特性 属于硬特性：（在额定内）， 随 增加下降较小；大于 ，下降快些； 停。 异步电机常用于驱动绞车和转盘。 改变定子电压 ，电流频率 ，定子和转子串阻都可改变特性。 null三、直流电机特性 定子（通直流）形成固定磁极，转子电枢通电，磁力作用使转子转动。【左手定则：掌心对N,四指电流，母指力】 定子磁极不用永久磁铁，用励磁线圈，即通直流电形成定子磁极（产生磁场）。 【保证：N极下有效边电流总是一个方向，S极上的有效边电流为一个方向，两边受磁力方向一致电枢才转动。 由换向器使电流方向改变，电枢在磁场中转动产生感应电流总与外电压方向相反。】 null 1. 直流电机类型 直流电机按励磁绕组（定子）与电枢绕组（转子）联接方式分：他励电机、并励电机、串励电机、复励电机。（1）他励直流电机 励磁绕组单独接到电源上，与电枢绕组无关。 U—电源电压【电压：电场力把单位正电荷从“＋”极移到“-”极所做的功。】； E—电枢感应电势【电动势：电源力把单位正电荷从低电位端经电源内部移到高电位所做的功】，与外加电流或电压方向总是相反。 null （2）并励直流电机 励磁绕组与电枢绕组并联。 （3）串励直流电机 励磁绕组与电枢绕组串联。 （4）复励直流电机 【定子两套励磁绕组。】 一套与电枢并联，一套与电枢串联。   2. 直流电机固有特性 （1）他或并励 二者性能相近（不考虑电源线路电阻）。 具有硬特性，n随M增大基本不变。 null①转速（通过公式了解特性） 由 ， 而来（电工学中）， 根据此式得机械特性。—电枢电压（外电压）； —磁通（励磁磁通）； —电枢电阻； —电枢电流； —与结构参数有关常数。 （ ，P—磁极对数；N—导体总数（匝）； a—并联支路对数。） 电机转速与电枢电流的关系null②电磁转矩M N.m C—结构常数（ ， ， ） ③特性（ 与 关系） —理想空载转速（M=0）； —载荷转速（ ） 与 呈线性关系，曲线稍向下斜，硬特性。【他、并励磁通基本不变，磁通由定子线圈产生， 与（定子电流）有关， 不变。】 null（2）串励(I-6) 属软特性，n随M增加而下降。 （表达式形式与并励基本相同）。 —（定子）励磁电阻。 由于磁通 是变化的， 与 呈非线性关系，属软特性。 【他、并励中， （转子电流）变不影响 （定子电流）。 是变的 。】 （串励中 本应 与 有关， 随 变）每极磁通是电枢电流的函数，C常数。 null（3）复励 介于并、串联之间，属软特性。 （4）适用场合 串励电机：适驱动绞车，载荷增大，转速自动下降，实现恒功率调节。 并、他励电机：适驱动钻井泵，实现定速恒转矩调节。 null .     3. 直流电机人为特性（用人工调节转速） 钻机广泛采用他励直流电机驱动绞车、转盘。 为满足绞车、转盘工作要求，用人工办法获得人为特性。 他励电机调速方式： （1）电枢串阻 在电枢中串入可调电阻，保证电源电压U和励磁电流（磁通）不变。相当于加大（电枢电阻）。 【它励电机固有特性转速与转矩关系为:】 null由 使（载荷转速）变大，特性变软，固有特性曲线下斜。 满足n随M增大而下降要求。（n 只能在额定转速以下）null（2）降低供电电压U（降低电枢电压） 使空载速度下降， 不变，（他励中降压励磁磁通不变， 额定，M不变）改变了固有特性。 使固有特性n—M曲线下移。 （ ， ， 不变， 才不变； 减小，M也小） null（3）减弱磁通调速 改变 （定子励磁磁通），使 、 都变，从而改变特性。 弱磁实现：保证电枢电压恒定，在定子励磁电路中串入可调电阻 ，使励磁电流 减小（ ），则磁通减弱。 null四、可控硅直流驱动 AC—SCR—DC 由柴油机驱动AC发电机输出交流电，经整流驱动DC电机。 1.    整流元件 可控硅（SCR）。 （1）二极管（电子、晶体，由一对PN结构成）整流： 利用单向导电特性整流。 输入交流电压一定时，输出直流电压是一个定值，不能任意调节。 null（2）可控硅整流： 是一种大功率半导体。 使输出直流电压可调。 可控硅：使用半导体材料为硅。 其结构两对PN结，从中间P层引出控制极G（金硼钯片），调节输出电压。 2. 可控硅驱动特点 直接由SCR调节电压、控制弱磁而调速。null3. 为何用AC—SCR—DC 【为何不用DC发电机，而用AC发电机—整流—驱AC电机。】 可控硅多一个控制极。 （1）AC发电机易与柴油机匹配； （2）不需另设AC发电机组（其它设备用AC）； （3）动力匹配灵活,可对同一母线供电,有SCR分配、分别控制功能； （4）SCR对功率、调速范围宽，易对工作组匹配； （5）使用经济性好：传动效率高；柴油机在额定转速运转，耗燃少；柴油机寿命长（延长大修期80%）；维修费低（相当机械30%）。 4.  用DC电机（不用AC电机）原因 （1）直流电机：调速宽；能频繁启动；载荷变化范围宽；启动制动平稳。 （2）交流电机：硬特性，转速几乎不随载荷而变化【只能由调频f改变转速】。 5. 现在有了交流变频技术，用AC—变频器—AC 。