一种直驱双动力钻井绞车的制作方法

1.本发明涉及石油钻采机械设备技术领域，具体涉及一种直驱双动力钻井绞车。


背景技术：

2.石油钻井绞车的动力传递系统决定钻机的整体性能，随着技术不断进步，绞车由传统的机械传动发展到电驱动或机电复合驱动，都只有一套驱动动力，现有技术中，电驱动分直流驱动和交流变频驱动，直流驱动为多轴内变速结构，交流变频驱动为减速箱驱动单轴结构，部分机械驱动和电驱动绞车配置了独立应急电机驱动或电机自动送钻系统，对于工况特殊的环境下，要求设备配置双动力系统，并具有先进性、智能化、尺寸小、重量轻，搬家时设备能短时间内进入运转状态，同时配套经济适用的刹车系统。


技术实现要素：

3.为了实现双动力驱动绞车，本发明提供了一种直驱双动力钻井绞车，由机架、滚筒轴总成、电机、盘式刹车、交流变频控制系统组成，单轴绞车，双动力输入，轴右端接联轴器，联轴器直连交流变频电机转子，电机基座安装在底座上，轴左端安装链条驱动装置，链轮与轴采用离合器离合，两套动力独立运行，互为备用，电机驱动时，主刹车为电机能耗制动，辅助刹车为盘式刹车，链条驱动时，主刹车为盘式刹车，绞车所有控制集成在司钻房。
4.作为上述方案的优选，所述滚筒轴总成主要由离合器、链轮、刹车盘、滚筒体、轴组成，轴中段部位安装滚筒体，键连接，滚筒体左侧板安装刹车盘，滚筒体两侧安装扁口型轴承座，轴承座内安装调心滚子轴承，轴右侧法兰连接联轴器，轴左侧安装离合器，离合器外齿圈安装在轴上，动盘连接内齿圈，内齿圈连接连接盘，连接盘与轮毂相连，轮毂与链轮连接，轮毂内空套两个轴承。
5.作为上述方案的优选，所述离合器为气胎型推盘离合器，离合器齿盘与外齿圈和内齿圈齿式连接，进气旋转接头安装在轴左端，轴心钻孔，控制气从轴径向孔通过管线进入气囊，离合器内齿圈安装甩油盘。
6.作为上述方案的优选，所述电机中心为通孔，联轴器安装在电机通孔内，电机转子右侧联接连接法兰，端面键连接，连接法兰与联轴器采用径向键连接，编码器接头与联轴器法兰连接。
7.作为上述方案的优选，所述联轴器为滑移式dox型球笼等速万向联轴器，两端为法兰，左侧与轴端面键连接。
8.作为上述方案的优选，所述盘式刹车为气动型，刹车盘为金属精模压铸的青铜铸造，摩擦面内层圆周均布多个散热片，刹车钳执行器为低压型，执行装置安装可调节摩擦副间隙的拨叉，刹车钳钳体为含不锈钢成分的硅青铜合金，通过精模压铸工艺制成，摩擦块为非石棉成分复合材料。
9.作为上述方案的优选，所述电机控制为交流变频控制，变频单元采用全数字矢量控制交流变频调速装置，将交流电整流成直流电再逆变成频率可调的交流电对电机进行控
制，vfd输出频率由智能化远程司钻电控操作台控制，系统采用plc、profibus总线进行系统之间的数据快速交换。
10.作为上述方案的优选，所述绞车的能耗制动单元由斩波器功率制动单元、制动电阻组成，制动工况下，自动投入工作并产生能耗制动功率，满足绞车所需下钻负载和速度要求，实现下钻速度平稳、可调及钻具悬停，同时应用绞车的能耗制动单元实现转盘的软停。
11.作为上述方案的优选，所述机架由钢板焊接，前侧开口，整体加工，链轮、链条为机油飞溅润滑，其余为脂润滑。
12.本发明的优点和技术效果有：1. 具备双动力系统，两套系统互为备用。2. 电机直驱系统功率损耗小，成本低，传动简单，故障少。3. 绞车总体尺寸小，重量轻，占用钻台空间少。4. 球笼式联轴器尺寸小，传递扭矩大，补偿能力强，满足电机的紧密连接。
13.5. 盘式刹车针对恶劣工况设计，维护保养点少，摩擦副大，寿命长。
附图说明
14.图1为直驱双动力钻井绞车示意图。
15.图2为滚筒轴总成示意图。
16.图3为电机及安装示意图。
17.图4为联轴器示意图。
18.图5为电机连接法兰示意图。
19.图6为盘式刹车安装示意图。
20.图7为刹车钳示意图。
21.图中1.滚筒轴总成，2.机架，3.电机，4.盘式刹车，5.离合器，6.链轮，7.刹车盘，8.滚筒体，9.轴。10.联轴器，11.连接法兰，12.键，13.编码器接头，14.刹车钳。
具体实施方式
22.以下结合附图详细描述本发明的实施例。
23.如图1至图7所示，本实施例的钻井绞车由滚筒轴总成1、机架2、电机3、盘式刹车4、变频控制系统组成，单轴绞车，双动力输入，轴9右端安装联轴器10，联轴器10直连交流变频电机3转子，电机3基座安装在底座上，轴9左端安装链条驱动装置，链轮6与轴9采用离合器5挂合，两套动力独立运行，互为备用，电机3驱动时，主刹车为电机能耗制动，辅助刹车为盘式刹车4，链条驱动时，主刹车为盘式刹车4，所有控制集成在司钻房。
24.本实施例中，滚筒轴总成1主要由离合器5、链轮6、刹车盘7、滚筒体8、轴9组成，轴9中段部位安装滚筒体8，键连接，滚筒体8左侧板安装单面刹车盘7，止扣定位，滚筒体8两侧安装扁口型轴承座，轴承座内安装调心滚子轴承，轴承座旋转装入机架2，轴9右侧法兰连接联轴器10，轴9左侧安装离合器5，离合器外齿圈安装在轴9上，动盘连接内齿圈，内齿圈连接连接盘，连接盘与轮毂连接，轮毂与链轮6连接，轮毂内空套两个轴承。
25.本实施例中，离合器5为气胎型推盘离合器，离合器齿盘与外齿圈和内齿圈为齿式连接，进气旋转接头安装在轴9左端，轴心钻孔，控制气从轴径向孔通过管线进入气囊，离合
器内齿圈安装甩油盘。
26.本实施例中，电机3中心为通孔，联轴器10安装在电机通孔内，电机转子右侧联接连接法兰11，螺栓和端面键连接，连接法兰11与联轴器10采用径向键12连接，编码器接头13与联轴器10法兰连接，编码器接头安装录井和钻井编码器。
27.本实施例中，联轴器10为非标型滑移式dox型球笼等速万向联轴器，两端为法兰，左侧与轴9端面键连接。
28.本实施例中，盘式刹车4为气动型，控制气来自钻机气源，刹车盘7整体采用金属精模压铸的青铜铸造，摩擦面内层圆周均布多个散热片，刹车钳14为杠杆机构，执行器为低压型，执行装置安装可调节刹车盘和刹车块间隙的拨叉，弹簧型安全钳安装补偿连接装置，刹车钳钳体为含不锈钢成分的硅青铜合金，通过精模压铸工艺制成，刹车钳钳体适用于液压构件或弹簧构件组，摩擦块为非石棉成分复合材料。
29.绞车电机控制为交流变频控制，变频单元采用全数字矢量控制交流变频调速装置，将交流电整流成直流电再逆变成频率可调的交流电对电机3进行控制，vfd输出频率均由智能化远程司钻电控操作台控制，系统采用plc、profibus总线进行系统之间的数据快速交换，并通过工控机（含hml）对系统所有变频运行状态、mcc运行状态等进行监控及故障报警、参数修改、诊断、存储、报文、组态画面，具有变频器故障报警指示并控制盘式刹车4紧急刹车、防碰安全停车速度、交流输入电压失压保护、过流短路保护、电机3失风保护和锁定保护功能。
30.能耗制动单元由斩波器功率制动单元、制动电阻组成，制动工况下，自动投入工作并产生能耗制动功率，满足绞车所需下钻负载和速度要求，实现下钻速度平稳、可调及钻具悬停，同时应用绞车的能耗制动单元实现转盘的软停。
31.本实施例中，机架2由钢板焊接，前侧开口，安装轴承座孔焊接厚法兰，所有焊接完毕后整体加工，旋转部件安装护罩，机架顶部安装双轨道排绳器和档绳轮。
32.本实施例中，链轮、链条为机油飞溅润滑，油箱上安装游标、空气滤清器和注油窗口，其余为脂润滑，轴承采用集中润滑，油杯集中在机架2一侧，油杯到润滑点之间安装铜管。
33.本实施例中，链轮6动力由钻机主机动力系统通过链条驱动。
34.1. 电机3工作时，断开离合器6，电机驱动系统作为绞车主传动系统。
35.2. 链轮6工作时，电机3断电，链条驱动系统作为辅助驱动系统。
36.3. 两套动力系统独立运行，互为备用，两套系统可切换。
37.4. 搬移井场后，在电控系统未连接或调试完毕前，启动链条驱动系统。
38.本实施例做如下说明：两套传动系统设计安全互锁。刹车盘护罩具备良好的通风能力。所述绞车整体尺寸小，更适用于轮式钻机。