电驱动绞车设计方案探讨

石油钻机绞车是石油钻机上一个极重要的工作部件。设计绞车的主要依据 ,就是要求要适合钻井工艺。现用绞车有机械驱动和电驱动 2种 ,机械驱动绞车 ,基本模式相同 ,结构较为复杂 ;而电驱动绞车有较大的发展 ,且绞车结构逐步趋于简单化。1　早期高压交流电驱动钻机我国早在 60年代就使用了交流驱动钻机。只是该种钻机的绞车在结构上无改进 ,是用交流电动机代替小功率柴油机。在大庆油田使用的БＹ 40型钻机和与此同级别的钻机上 ,有若干数量钻机采用电驱动方式。但原钻机的传动系统 ,绞车结构上都无改动。 1 967年前后 ,胜利油田用 660 0Ｖ的…     

JC70DB型海洋绞车

针对国内外石油钻机市场的需求以及海洋石油钻机制造行业的发展趋势,自主研制开发了JC70DB型海洋变频绞车.介绍了该绞车的设计标准、技术参数、主要工作原理、结构特点和主要部件.该绞车传动系统分为主传动系统和自动送钻系统2个部分;采用单滚筒轴,通过大、小齿轮一级传动,提高了传动效率;采用电控技术和液控设备,操作灵活,自动化、智能化程度高;外形尺寸小,质量轻,运输方便,在海洋钻井领域有广泛的应用空间.     

钻机绞车矢量变换变频调速机械特性和工作原理

文章从机电一体化的角度，分析了钻机绞车在矢量变换变频调速下的机械特性，绞车三相异步电机矢量变换控制的工作原理，并对绞车电机在电动运行和再生发电运行状态下的能量传递过程进行了阐述，以便石油机械工作者更好地了解近年迅速发展起来的交流变频钻机绞车的工作特点和方法。     

交流变频钻机绞车双电机同步问题分析

由具备主从通讯功能(RDCO通讯模块)的ABB变频器可组建双电机甚至多电机变频调速同步系统,这种同步系统大大简化了结构,降低了成本。文章在论述了双电机同步控制系统对硬件的基本要求及变频钻机绞车主从控制的实现方法的基础上,分析了绞车双电机同步调速的实现方式及其在现场应用中应注意的事项,并对常见的同步故障排除方法进行了总结。     

变频调速技术在石油钻机上的应用

在阐述交流频调速原理,调频方式和交流电动机在变频调速时机械特性的基础上,分析了石油钻机采用变频调速技术后,钻机绞车,转盘和钻井泵的工况,在列举了国外（美国和加拿大）变频调速电驱动钻的型号及主要技术参数后,着重介绍了国产第一台变频调速电驱动钻机ZJ40／250DB的技术性能及现场试验情况,最后就我国钻井装备更新改造后,如何加大变频调速 技术的研究和开发力度,提出几点建议。     

石油钻机绞车的设计与计算

介绍了国外现代石油钻机绞车的7种新型结构。根据对7家美国公司的石油钻机绞车设计与计算的综合分析结果，概述了美国陆地钻机机械驱动绞车和海洋钻机电驱动绞车设计与计算中的有关问题，给出了绞车主要参数的经验计算公式。最后介绍了美国、原苏联、罗马尼亚等国绞车主要参数的经验推荐值范围。     

石油钻机绞车三种刹车系统的优缺点研究

石油钻机绞车刹车系统应用优势各异,需要综合多方面数据信息选择适宜的技术应用内容,从而提高石油钻机绞车刹车系统应用有效性。本文根据石油钻机绞车刹车系统特点,对其3种主要及辅助刹车系统进行逐一分析,并对其不同种类的刹车系统优缺点做出阐述,以此为石油钻机绞车刹车系统应用提供相关的理论内容参考建议。     

XJ70DB电动修井机的研制与应用

鉴于柴油机驱动修井机存在废气排放量大,噪声污染严重,工作效率低,以及安全隐患多等技术缺陷,研制了XJ70DB电动修井机。整机采用模块化设计,主要包括电驱绞车模块、液压控制模块和电气控制模块。其中,电驱绞车采用双速电机加齿轮减速箱传动方案,以双速电机变极调速取代机械换挡调速,操作方便,结构简单,运行可靠,噪声低。采用盘式刹车与绞车电机能耗制动联合刹车技术,刹车准确可靠,启停平稳。电气控制系统采用PLC集中控制,为修井作业创建了数字化、自动化和信息化平台,全面提升修井机自动化水平。23口井的现场试验结果表明,该电动修井机具有节能环保、安全高效、自动化程度高及操作方便等优点。     

DJB-5/50×35-R型载人载物电动绞车的研制

当前石油钻机辅助提升作业中常用的气动(载人)绞车存在功能单一、噪声大、能耗高、提升力不足以及低温适应性差等问题,为此,研制了DJB-5/50×35-R型载人载物电动绞车。该电动绞车主体的电机、减速机和卷筒采用同轴式布局,通过对减速机内藏式设计及电机紧凑型设计,极大地减小了绞车主体长度;设置载人与载物两种工作模式,可通过旋钮进行切换,载人模式匀速平稳运行,安全可靠;载物模式无级调速运行,灵活高效。该电动绞车设置了能耗制动、盘式刹车及带式刹车,具备过载保护、急停保护、断电保护、限位保护、零伺服保护、松绳保护及紧急释放等安全保护功能。50多套DJB-5/50×35-R型电动绞车已在新疆、四川和长庆等油田应用,与同类型绞车相比,节省成本80%以上。该电动绞车完全满足石油钻机辅助提升作业中的载人载物双用途要求,具有较高的推广应用价值。     

ZJ70DB变频钻机绞车机电参数配合设计

变频钻机绞车起下钻时效性较差,是因为绞车机电参数配合及设置不当所致。为证明这一观点,以ZJ70DB钻机绞车为例,计算了在选定的绞车力学性能指标条件下的电气参数,包括电机额定速度、扭矩、功率及弱磁最高速度,变频器额定和过载输出能力、容量、能耗制动能力等,以及在这种配置下绞车能够达到的各项实际性能指标。计算结果表明,变频钻机的起钻性能完全能够达到甚至超过同等规格的直流电驱动钻机或机械传动钻机的水平,按目前配置的普通变频器装置的性能条件,在不增加成本以及安装空间的情况下,达到或者优化钻机绞车性能的关键在于提高变频电机的制造水平。     

ZJ40CZ车装钻机的研制

采用液压盘式刹车和顶驱等先进技术而开发设计的ZJ40CZ车装钻机,选用高速柴油发动机为行车系统和作业系统提供动力;绞车和转盘采用液力+机械传动方式驱动,绞车为双滚筒,采用液压盘式刹车作为主刹车;井架采用液压油缸起升和伸缩。ZJ40CZ车装钻机可用于复杂地形地区的油井、气井的钻探施工作业,其优越的底盘越野性、较高的作业效率,特别是高移运性,实现了钻机的快速搬家和组装,降低了钻井成本,大大提高了钻机的整体性能,能够满足中深井原油钻探开发的需要。     

XJ40型橇装式电驱动修井机

针对目前油田为各型修井机提供动力的柴油机的工作效率仅为50%,不仅作业成本高,而且还存在噪声污染和排放废气等问题,研制了XJ40型橇装式电驱动修井机。该电驱动修井机采用模块化设计,整机分为调速电动机及控制模块、传动系统模块、绞车及盘式刹车模块、液压控制模块及橇装底盘等5大模块,具有结构简单、占地面积小、操作方便和环保节能等优点。现场试验结果表明,采用该修井机进行一般的修井作业,工作效率比传统的通井机、修井机高10%左右,动力费用约为传统修井作业设备的52.3%,无废气排放,噪声低,满足了现代化施工的环保要求。     

HCXJC270-6抽汲式采油绞车的研制

为了解决小区块、油量较小油田的采油问题,设计了HCXJC270-6抽汲式采油绞车。该采油绞车由发动机模块、变频电控模块、电动机模块、机械传动模块以及滚筒与排绳模块组成,它利用发电机产生电能通过变频器的调节实现在操作室内对电动机转速的控制,进而实现对绞车抽采速度的控制。现场试验表明,在井内放出2500m钢绳,逐步加载可顺利提升50kN(等效于5000m钢绳全部放出的设计载荷)重物,拉力计显示63.13kN;加载到70kN(等效于5000m钢绳全部放出的设计极限载荷),仍可顺利提升,排绳机构运行正常。变频控制器响应灵敏,刹车手柄等操作无滞阻。     

齿轮齿条钻机用DQ250Y型液压顶驱研制

为齿轮齿条钻机研制了DQ250Y型液压顶驱,其动力传动系统采用空心轴马达直接驱动主轴,无减速箱及其稀油润滑系统。顶驱上、下运行过程中使用齿条作为导轨,能够主动施加钻压,依靠销轴传感器检测悬重等参数,特别适用于水平井、大位移井的钻井作业。液压控制系统为闭式系统,可两挡切换,实现高低速传动。测试结果表明:各项参数均满足现场使用要求,具有推广前景。     

DQ40Y顶驱装置液压系统设计

为了满足小型钻机和修井机的需要,研发了DQ40Y液压顶驱装置。主要介绍了DQ40Y顶驱装置的液压系统设计。其主泵系统采用P/Q控制模块,通过对系统压力和流量的线性调节,实现了对钻井扭矩和速度的控制;动力马达具有摆角可调功能,通过改变马达排量,可调节钻井扭矩和钻速;循环冷却系统采用备份设计,方便了系统的维护与保养;辅助系统吸取了交流变频电驱动顶驱的成功经验,沿用了其液压系统。厂内性能试验结果表明,该液压系统基本达到了最初的设计要求,为DQ40Y顶驱装置进入市场奠定了基础。     

LS70DB电动捞砂绞车的研制与应用

交流变频电驱动单轴齿轮传动绞车由于没有配备专用的捞砂滚筒,无法完成捞砂、部分测试和试油工作,为此,研制了一种单橇交流变频电驱动捞砂绞车。该绞车采用交流变频控制,实现无级调速;主刹车采用电动机能耗制动,辅助刹车采用带棘爪机构的带式刹车;机械传动采用摆线减速器与链传动相结合的传动方式;捞砂计量装置采用单片机微控器作为中央处理单元的数字控制模式。现场的反馈信息说明,该绞车完全满足使用要求,具有极高的机动性和灵活性,1台绞车可以为多台钻机提供服务,使用效果良好。     

石油钻机动力系统飞轮储能调峰试验研究

石油钻机的起、下钻工况中的载荷具有大幅度波动特性,测试表明5 000 m机械钻机起钻工况功率波动幅度为100～800 kW,周期为120～220 s。为改善钻机动力的传动特性和降低动力功率配置,提出应用飞轮储能和调峰电机进行功率输出调峰运行新方案。根据起、下钻典型工况参数,研制了400 kW飞轮储能动力调峰系统。钻机下钻调峰运行试验结果表明,飞轮储能动力调峰系统能够快速响应载荷的变化,将柴油机在冲击载荷作用下的转速下降幅度减少50%,黑烟突增时间缩短60%。     

用于深水海管铺设的储缆绞车设计研究

储缆绞车与双滚筒摩擦绞车一起构成大型收放绞车,用于深水或超深水铺管船上的收弃管作业。储缆绞车主要起容绳作用,由电机、减速器、齿轮传动装置、储缆滚筒、链传动装置、排缆器、机架等组成。根据设计要求,选择了电动机和减速器,设计了齿轮传动和链传动,并对储缆滚筒和排缆器进行了结构设计和相应的强度计算。设计的储缆绞车可作为3 000 m水深铺管船的铺管设备,可储直径φ116 mm的钢缆3 500 m以上。     

螺杆泵用多功率变极调速节能电动机设计

根据地面驱动螺杆泵电动机的实际工况, 提出了分挡多功率单速和变极调速 2种新的电动机设计方案。计算了分挡多功率电动机运行性能, 分析了该电动机在 2种不同功率下的启动性能。根据变极原理设计了螺杆泵用变极调速电动机。使用结果表明: (1) 多功率电动机在低负荷时通过换挡得到较高的效率和功率因数, 具有显著的节能效果; (2) 采用正弦绕组可使变极调速电动机气隙磁动势波形更接近正弦波, 有效地降低了电动机附加能耗; (3) 采用变极调速电动机可以满足螺杆泵工况要求, 达到节能目的。