石油钻采设备及工艺李振林§柴油机驱动机械传动

§5-2柴油机驱动－机械传动二、柴油机驱动特点三、柴油机驱动特性四、钻机柴油机的典型工况和功率标定返回五、国产Z190系列钻机柴油机六、电动钻机用柴油机G12V190ZLD一、机械传动系统一、机械传动系统机械驱动钻机的传动方案依据钻机的用途、钻井深度、所采用的驱动类型及主传动元件的不同而异。但是，任何一种钻机其传动系统的基本组成和所承担的任务却具有共性，都主要是由并车、倒车、减速增矩、变速变矩及转换方向等几部分所构成，将一台和几台驱动机组的动力及运动单独地或统一地传递给各工作机，以满足钻井工作的需要。带辅助调速的传动方案二、柴油机驱动特点柴油机广泛用作钻井设备动力，其主要特点是：不受地区限制，具有自持能力（只要自带燃料都可工作）。产品系列化后，不同级别钻机，可采用所谓“积木式”，即增加相同类型机组数目的办法，以增加总装机功率，从而减少柴油机品种。在性能上，转速可平稳调节，能防止工作机过载，避免出设备事故。装上全制式调速器，油门手柄处于不同位置时，即可得到不同的稳定工作转速。当外载增加超过Mmax时，柴油机便越过外特性上稳定工作点而灭火，不致造成传动机构或工作机因过载而损坏。结构紧凑，体积小，重量轻，便于搬迁移运，适于野外流动作业。不足：扭矩曲线较平坦，适应性系数小（1.05~1.15），过载能力有限；转速调节范围窄（1.3~1.8）；噪音大，影响工人健康；与电驱动比较，驱动传动效率低，燃料成本高等。三、柴油机驱动特性柴油机驱动特性就是柴油机自身的特性，包括外特性、负荷特性和调速特性。四、钻机柴油机的典型工况和功率标定1.典型工况2.功率标定五、国产Z190系列钻机柴油机1.主要技术参数2.型号编制的含义六、电动钻机用柴油机G12V190ZLD1.主要经济指标2.负荷特性Z190系列柴油机型号编制的含义Z12V190B-12.功率标定标定功率的原则是根据柴油机的用途、特点，考虑其动力性、经济性及使用寿命的平衡。钻机柴油机应根据其钻井过程中工况的特点来标定其功率及相应的使用转速。起升功率Nd与转速nd：指用于起升时驱动绞车的功率和转速。Nd取国标规定的12h功率值，使用转速nd可取该机的额定转速。钻进功率Ndr与转速ndr：指用于钻进时驱动泵和转盘的功率和转速。由于驱动泵和转盘进行作业时，柴油机在接近或达到满负荷工况持续运行，钻进功率Ndr与转速ndr都应定得稍低些，Ndr可取相当于国标规定持续功率，ndr取该机经济转速。国产钻机用Z190系列柴油机的功率标定，分为12h功率和持续功率两级，但转速是相同的。1.典型工况起升作业时驱动绞车：功率在0～100％范围内周期地变化（柴油机配以变矩器时，采用远控油门装置，负荷变化幅度稍小些。）每提升一根立根受载时间不长，工作是断续的即间歇受载。钻进时驱动钻井泵，或同时驱动泵与转盘：接近或达到满功率运行，速度不变或变化很小。持续工作，每次可达10h以上。3、调速特性油门手柄固定，油泵齿条由调速器自动控制时，Ne、Me与转速n的关系，称调速特性。由调速特性知，装有全制式调速器的柴油机，负荷可以在很大范围内变化，而转速则可维持5%的变化。调节油门手柄位置，可得到一系列形状类似的调速线。在选择匹配和操作使用柴油机时，都应让它在调速线上工作。若外载超过Me点，发动机将在超负荷工况下运行，动力性和经济性指标都会变坏，这是不利的。2、负荷特性定转速下油耗ge随功率Ne而变化的规律，称负荷特性。依据负荷特性，可确定动力机在定转速下工作时的经济负荷，即耗油率最小的功率范围。由坐标原点引射线与ge曲线相切，切点所对应之功率即最经济的功率，因为该点Ne与ge比值最大。1、柴油机外特性油泵齿条固定于供油量最大位置时，性能参数Ne、Me、ge、GT随n变化的规律性，即外特性。外特性是正确选择及合理使用发动机的基础。外特性曲线：•定量地指明了不同转速下的Ne、Me和ge值。•指明了最大功率Nmax、最大扭矩Mmax及最大功率时扭矩Me、最小耗油量gemin及相应的经济转速，可确定适应性系数K和合理的工作转速范围。带辅助调速的传动方案：如下图，在传动系统中增加了一个辅助调速的偶合器，通过调节其充液量可以微调转盘转速而不必单独降低1号柴油机转速，以保证3台动力机组的正常并车，充分发挥它们的功率。当绞车需要较大功率时，仍可接通总离合器直接驱动。转盘水平轴垂直发动机轴线者，短万向轴传动转盘，用角传动转向。转盘水平轴平行发动机轴线者，链条传转盘，无转向问题减速与变速：钻机动力机转速高，而工作机转速低，从动力机到工作机一般要经过3～5次减速；绞车和转盘要求调速范围为5～10；为充分利用功率，一般应设4～6个机械档，柴油机－变矩器驱动时，也应设3～4个机械档。动力机至钻井泵无需变速，除泵本身已有一次减速外，在传动系统中再设1～2次减速即可。转换方向链条钻机，发动机与绞车滚筒轴及泵轴采用轴线平行布置方案无转向问题，而至转盘则有两种情况：转盘水平轴平行发动机轴线者，链条传转盘，无转向问题；转盘水平轴垂直发动机轴线者，短万向轴传动转盘，用角传动转向。绞车一般不需要倒车，而转盘需要倒车：齿正车，链倒车（齿轮传动正车，链传动倒车），例如大庆130钻机就是齿正车、链倒车，但1号机组本身不能倒车。有的钻机，齿正车传动副和链倒车传动副安置在同一传动箱的两根平行轴上。刹车一般不需要倒车，而转盘需要倒车：双锥齿轮正倒车：这种方案适用于转盘单独倒车，需一个单独的正倒车箱，齿轮钻机常采用该方案。锥齿轮倒车，短万向轴水平传转盘，可使钻台面宽敞；缺点是增加了一副角传动。刹车一般不需要倒车，而转盘需要倒车：链正车、齿倒车：链条钻机必须采用齿传动倒车，如ZJ45钻机，倒车齿轮副即置于链条变速箱中，可不必另设倒车箱。1.柴油机直接驱动，胶带并车传动2.柴油机－液力驱动，链条并车传动