石油机械的动力传动与特性

*第三章石油机械的动力传动与特性*第一节、石油钻机用柴油机研究问题：发动机（柴油机）驱动特点？驱动特性？动力的特性指标？*发动机原理*一、驱动设备的特性指标1、适应系数：K=最大稳定扭矩/额定扭矩2、速度范围：R=最高稳定转速/最低稳定转速3、燃料的经济性：同样功率下消耗燃料费用4、发动机比质量：K=发动机质量/额定功率5、使用经济性：燃料经济性；工作地区适应性；启动性；灵活性；可靠性；安全性；维护保养难易第一节、石油钻机用柴油机一、驱动设备的特性指标第一节、石油钻机用柴油机*几种动力机适应性系数K与速度范围*驱动机外特性：扭矩M随转速n的变化规律一、驱动设备的特性指标第一节、石油钻机用柴油机*二、柴油机驱动特点：1、不受地区限制，有自持力2、采用“积木式”增加机组的办法，较少柴油机品种3、转速可平稳调节，4、结构紧凑、体积小、便于移运5、不足：扭矩曲线平坦，适应性系数小，过载能力有限，噪音大*三、柴油机驱动特性：柴油机驱动特性：包括外特性；负荷特性；调速特性外特性：固定柴油机的最大供油量时，功率、扭矩、油耗、等随转速的变化规律。负荷特性：定转速时，油耗、排气温度、吸气压力，等随负荷（功率）的变化规律。调速特性：油门固定时，功率、扭矩等与转速的关系。*三、柴油机驱动特性：Z12V190B型柴油机外特性ge-油耗率；Me-扭矩；Ne-功率*三、柴油机驱动特性：Z12V190B型柴油机负荷特性负荷特性：给定转速下，油耗与负荷（功率）的变化规律依据此特性可以确定，给定转速下，油耗最小的功率范围*三、柴油机驱动特性：Z12V190B型柴油机调速特性调速特性：功率，扭矩与转速的关系。当外载超过Me时，超负荷，动力性和经济性变坏*PZl90系列柴油机型号编制的含义如下：型号示例：PZl2V190BD四、国产190柴油机介绍*国产钻机主要采用济南柴油机厂生产的Z190系列柴油机，该类机型已有九千多台服务于石油钻探市场。四、国产190柴油机介绍*为适应钻机对动力 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，190系列柴油机在近十年来性能和可靠性都有较大的提高。例如主导产品Z12V190B改型为G12V190ZL，于1999年研制成功。该型柴油机在性能指标、可靠性、自动监控、解决“三漏”和外观质量等方面都有显著提高。*随着钻探技术和装备的更新，对钻机动力提出了以下要求：(1)适应沙漠纵深地区风沙大、日温差大以及自动化程度高、无人值守的要求；(2)适应高原、高寒地区空气稀薄、超低温的环境；(3)深井钻探，要求柴油机单台功率大、载荷变化频繁，在部分载荷下经济性好；(4)每台钻机配备柴油机台数少，移运方便；(5)能远距离控制，可靠性高，故障率低。**主要讨论：液力传动原理；为什么变矩器可以实现优越的驱动特性？第二节石油钻机液力传动装置*一、液力传动原理*二、柴油机-耦合器驱动液力耦合器*三、柴油机-变矩器驱动液力变矩器-原理*三、柴油机-变矩器驱动液力变矩器-涡流与环流*1-泵轮2-涡轮3-导轮4-工作轮内环5-涡轮槽*液力变矩器外特性曲线变矩系数效率*特性指标：*(1)、随外载变化能自动无级地变速、变矩。驱动绞车时，可明显提高钻机起升工效。(2)、使柴油机始终维持在经济合理的工况下运行，即使外载增大导致涡轮轴处于制动状态时，柴油机也不会被蹩灭。柴油机－变矩器驱动优势：(3)K值大，使机组适应外载变化的能力大大增强，例如，在高效区范围内K≥2（柴油机本身K：1.0～1.15)；在重载时可高达3.5～4，使钻机解除事故，负载启动能力强，操作平稳。*(4)调速范围R增大，在高效工作区内，R＝nT2/nT1≥2.0，在重载，轻载区仍可以工作，只是效率较低。为了提高效率，一般只需4个机械挡，这既简化了传动，又方便了操作。(5)传动平稳柔和，吸收冲击振动，延长了机械设备寿命。(6)柴油机液力变矩器并车较皮带并车传动效率提高3％，减少了并车损失。柴油机－变矩器驱动优势：*柴油机变矩器驱动主要不足之处是效率偏低，变矩器最高效率一般为85～90％，且随涡轮轴转速变化其效率还要降低。纯钻进驱动泵时工效明显低于机械传动。此外变矩器结构比较复杂，还需要一套补偿和散热冷却系统。柴油机－变矩器驱动弊端：*柴油机变矩器联合工作特性曲线如图所示，*柴油机变矩器联合工作特性曲线如图所示，*实测 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，每起一立根可比ZJ45J钻机平均缩短7.5～9.5秒，约缩短原时间的14～15％。与ZJ45J钻机相比，实现了泵的正转运行。**研究问题：1、三大耗能部件需要什么样的驱动？2、三大耗能部件工作时有何特点第三节柴油机驱动钻机工作特性*问题一：绞车，转盘，钻井泵自身特点？问题二：对驱动特性可能会有何要求？绞车：立根数目决定载荷载荷确定大钩速度结论：希望大钩速度与大钩载荷乘积为恒定值。这样可以充分利用动力机组的功率，避免功率的浪费。主题一、三大工作机的负载特点*大钩提升载荷与速度的关系1曲线是理想曲线；2曲线是每换一立根对应曲线；3绞车实际档位曲线；*由此推理绞车对动力机组要求：1、无级变速，调速范围R=最大速度/最小速度=5~10；2、有短期过载能力3、好的启动性能，可靠控制离合装置总结：绞车需要这样的驱动：可恒功率调节；能无极变速；驱动性能良好依据同样的分析方式可以判断转盘和钻井泵的基本情况*二、典型驱动方案方案1、单独驱动优势：传动系统单；效率高；便于井场布置；劣势：装机功率利用率低；动力部不能互济*二、典型驱动方案方案2、统一驱动优势：装机功率利用率高；可调剂各工作机不同的功率需求；动力机可互济；劣势：传动复杂；效率低；安装困难柴油机驱动胶带并车*二、典型驱动方案方案2、统一驱动优势：装机功率利用率高；可调剂各工作机不同的功率需求；动力机可互济；劣势：传动复杂；效率低；安装困难柴油机-变矩器驱动链条并车*二、典型驱动方案方案3、分组驱动优势：驱动简单；利用率高；安装方便；主绞车可不装在搞钻台可满足工作机布置要求交流电动机直流电动机*三、机械传动钻机特点1、并车：柴油机直接驱动；胶带（皮带）并车；柴油机液力驱动；链条并车2、倒车：齿正车，链倒车；双锥齿轮正倒车；链正车，齿倒车双锥齿轮正倒车*链正车，齿倒车*三、机械传动钻机特点1、并车：柴油机直接驱动；胶带（皮带）并车；柴油机液力驱动；链条并车2、倒车：齿正车，链倒车；双锥齿轮正倒车；链正车，齿倒车3、减速与变速：3~5次减速；转盘调速范围5~10，一般设置4-6个机械档位4、转换方向5、带辅助调速的传动方案*带辅助调速的传动方案**第四节电驱动钻机工作特性（自学）一、电动机的机械特性电机转速n与转矩M之间的关系，称电动机的特性电动机的转速随转矩变化的程度称为机械特性*二、直流电动机机械特性与人为特性并励、它励电动机具有硬特性*二、直流电动机机械特性与人为特性串励电动机具有软特性*二、直流电动机机械特性与人为特性2、直流电机人为特性（调速方法）电驱串电阻调速法降低电驱电压调速法减弱磁通调速法它励电机电驱串电阻调速-人为特性*二、直流电动机机械特性与人为特性2、直流电机人为特性（调速方法）电驱串电阻调速法降低电驱电压调速法减弱磁通调速法*三、交流电动机机械特性与人为特性1、交流电机机械特性交流电动机机械特性是硬特性，不能满足钻机工作机对调速的要求。*三、交流电动机机械特性与人为特性2、交流电机变频调速机械特性通过人为变频调速的机械特性，能够满足钻机工作机对调速的要求。*四、AC-SCR-DC可控硅直流电机1、SCR电驱动*四、AC-SCR-DC可控硅直流电机2、SCR电驱动优势（1）、有人为软特性（2）、简化机械传动系统，提高了效率（3）、发电机组运行在最佳工况，节省燃料，延长了大修期（4）、动力可互济，分配灵活（5）、便于钻机布置，维修费大大降低，自动化高，更安全*四、AC-SCR-DC可控硅直流电机3、ZJ60D钻机的SCR驱动系统*四、AC-SCR-DC可控硅直流电机ZJ60D钻机的直流电机GR752R机械特性*四、AC-SCR-DC可控硅直流电机穿10跟绳穿12跟绳*五、加速发展AC变频点驱动钻机1、原理：通过改变频率来调速2、交流变频驱动的优势：（1）能无极变速，可横功率调速，低速性能好（2）有转矩、转速限定功能，有过载、过热、过硫保护性能（3）短时超载能力强1.5-2，可带载启动，可实现对电网能量反馈（4）交流电机效率高达96%，维护费用低，安全性好（5）易于实现自动化控制