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1、A现代石油钻机具有绞车、转盘、钻井泵三大工作 机组，为适应石油钻井工艺过程的要求，工作机 组具有不同的负载特点和运动特性。驱动设备和传动系统是为三大工作机组服务的。驱动设备，或称动力机组，提供工作机需要的动 力和运动。传动系统，将动力机和各工作机联系起来，将动 力和运动传递并分配给各工作机。A钻机驱动设备类型的选择和传动系统的设计，必 须满足钻井过程中各工作机对驱动特性及运动关 系的要求，并具有良好的经济性。 5-1 概述一、绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求二、钻机的典型驱动方案三、驱动设备的特性指标四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的
2、要求绞车的特点：若大钩提升速度能随载荷的 变化按理想功率曲线 相应地改变，Q = c图卜1大钩提升载他与連度aa0a即沿右图中曲线1工作，这 是最理想的情况，功率利用 最充分。绞车的特点：若大钩提升速度V能随立根 数的每一次减少而相应增加即沿曲线2工作，则功率利 用虽不是最理想的，也已很 充分。但在机械变速有限档的情况 下，这是不可能做到的。绞车的特点：曲线3是分级变速时的曲线阴影三角面积是未被利用的 功率，图41大钩提升载仙与速度可见功率利用不充分。A绞车的工作特点，对动力机组的要求:能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围尺=血=510%具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击 和轻度卡
3、钻。绞车工作时起停交替，要求动力传动系统有良好 的启动性能和灵敏可靠的离合控制装置。A绞车驱动需要的是：具有恒功率调节、能无级变 速并具有良好启动性能的柔性驱动。钻井工作对转盘的要求：转速调节范围R=510。能倒转、能微调转速以处理事故。有限制扭矩装置，防止过载扭断钻杆。A转盘配备的功率是一定的，具有恒功率调节、能 无级变速的柔性驱动、能充分利用功率，但钻井 工艺有时要求恒转矩调节。A钻井泵一般都在额定冲次附近工作，负载的波动 幅度也不大，因此对驱动系统的要求比绞车、转 盘都简单。钻井工作对钻井泵的主要要求：速度调节范围R=1.3-1.5,以充分利用功率；允许短期过载，以克服可能出现的蹩泵。
4、5-1 概述一、绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求二、钻机的典型驱动方案三、驱动设备的特性指标四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性二、钻机的典型驱动方案 单独驱动方案统一驱动方案分组驱动方案A单独驱动方案转盘、绞车、钻井泵三大工作机组，各由不同的 动力机一对一或二对一地进行驱动；电驱动钻机大都采用下图所示的单独驱动方案；4-2单曲骆动示宜图A统一驱动方棊:传动系统简单、效率高;工作机之间没有机械形式的联系，便于钻机在井场的平面布置。动力机不能互济，装机功率利用率低。转盘、绞车、钻井泵三工作机由24台动力机并 车统一驱动；左图，三台柴油机由胶带并车统一驱动；右图，三台柴油机-变矩器由
5、链条并车统一驱动6OOOooo何图张3统一驱动泳意图00柴湘机胴动般带井车；（b柴油机空矩曙卑妙链条井芒装机功率利用率高，可并车调剂各工作机不同的 功率需要，动力机有故障时动力可互济。但驱动系统复杂，传动效率低。统一驰功泳意图00柴讪机胴动农带井车；（b柴油机炎矩曙卑劭链条井罪A分组驱动方案的目的:兼有统一驱动功率利用率高和单独驱动传动简单、 安装方便的优点；现代深井、超深井钻井采用79m高钻台，亠分组 驱动可实现转盘、辅助绞车（猫头轴）在高钻台 上，而主绞车不上高钻台的方案；满足丛式井钻机对工作机平面布置的要求:/转盘、绞车在钻台上并可随钻台一起作纵横方向 的移动，而钻井泵组不必移动。因此转
6、盘、绞车同钻井泵组不能有任何机械传动A典型的分组驱动方案：将三工作机分成两组，绞车、转盘为一组，钻井 泵为另一组，由动力机（柴油机或电动机）分别 驱动，也称为二分组驱动。交流电二分组驱动（上图）：转盘、绞车共用一个变速箱，由一台交流电动机 驱动；钻井泵由另一台交流电动机驱动；I I QOO；-莹-H 二二二E3Hb图4Y二分组靈动示意图 Ci套流电因机Mb） EC流电动机A直流电二分组驱动（下图）:钻台上，两台直流电动机驱动绞车，并可通过绞 车去驱动转盘；钻台下，4台直流电动机二对一驱动两台钻井泵。4?Fin-55oooooo图4-4二分组呕动示意團 5交獄电跡Mb）迸流电动机3E3 5-1
7、概述一、绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求二、钻机的典型驱动方案三、驱动设备的特性指标四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性三、驱动设备的特性指标各类动力机有一些共同的技术经济指标, 可用来评价它们的动力性和经济性：1. 适应性系数K2. 速度范围R3. 燃料（能源）的经济性4. 发动机比质量5. 使用经济性适应性系数KK = Mmax发动机稳定工作状态时发出的最大扭矩Me 发动机额定（标定）功率时的扭矩； K值大小表明：动力机适应外载变化（增加）的能力。K值大，表明动力机过载能力大。max速度范围R nmax动力机最高稳定工作转速； nmin 动力机最低稳定工作转速。A R越大，表
8、明动力机速度调节范围越宽。A通常所说的柔性，即指K值大、R值大，即动力机随外载增加（或减少）而能自动 增矩减速（或减矩增速）的范围宽。4-1适应性慕数K和训速范围*的参考薮值I宦4复榮油机厉述）L11.37B柴油机-变矩腓1. 5-i. 5I- 5 5L百4 01.51 5交瀝电动机1- 5燃料（能源）的经济性指的是提供同样功率时所消耗的燃料费用。柴油机、燃气轮机，以耗油率来表征；电动机，则以耗电量、功率因素来表彳正。发动机比质量即每单位功率（KW）的质量:kg / kw G 发动机（包括必备的附件）的质量，kg; Ne额定功率，kwo使用经济性 除已特殊指明的燃料经济性之外，使用经济性尚包括
9、：对工作地区的适应性、启动性能、控制操作的灵敏程度、 工作的可靠性、安全性、持久性及维护保养难易性等。 5-1 概述一、绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求二、钻机的典型驱动方案三、驱动设备的特性指标四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性钻机驱动类型:A按照采用的动力设备的不同，钻机驱动类型分为 机械驱动与电驱动两大类：机械驱动以柴油机为动力机；电驱动以直流或交流电动机为动力机。机械驱动：A依驱动机组驱动特性的不同，机械驱动可进一步 分为：柴油机直接驱动（或简称柴油机驱动）；柴油机-液力驱动机械传动。A柴油机驱动机械传动:以柴油机为动力，24台柴油机，经齿轮、胶带、 链条、万向轴等机械
10、传动元件的多种形式的组合, 实现并车、减速增矩、换向、倒车，以驱动传动 绞车、转盘和钻井泵。驱动特性就是柴油机本身的特性，工作机只能得 到有限档的有级调速。A柴油机-液力驱动机械传动:以柴油机为动力，但柴油机首先与液力变矩器 （或偶合器）结合，组成柴油机-液力驱动机组, 再经链条、胶带、齿轮、万向轴等机械传动元件 的多种形式的组合，实现并车、减速、换向、倒 车，以驱动传动绞车、转盘和钻井泵。驱动特性是柴油机-液力变矩器联合输出特性， 能自动变速变矩，属柔性驱动。电驱动：交流AC-AC驱动：柴油机交流发电机组或电网，向交流电动机供电, 经机械传动去驱动绞车、转盘和钻井泵。A直流DC-DC驱动：柴
11、油机直流发电机组，向直流电动机供电，经机 械传动去驱动绞车、转盘和钻井泵。电驱动:交直流AC-SCR-DC驱动:柴油机交流发电机组发出交流电，汇聚汇流母线，经可控硅整流，再向直流电动机供电，经一对一 或二对一安装，去驱动绞车、转盘与钻井泵。交流变频驱动:柴油机交流发电机组发出交流电，经变频器成为 频率可调交流电，驱动交流电动机去带动绞车、 转盘和钻井泵。典型驱动设备的外特性：A所谓动力机的外特性，指的是扭矩M随转速n而变 化的规律性，即M=f ( n ),常用曲线描述，称为 外特性曲线。囹4-5几种驸动设备的外性曲线 巾直运柴韵杭汐一柴油乔变拒粘 3宜说电踰叽卅一交流庖功机复习题1. 绞车的工作特点对动力机组提出了哪些要求？2. 钻井工作对转盘有哪些要求？3. 钻机的典型驱动方案有哪几种？4. 钻机驱动设备的特性指标有哪些？5. 按照采用的动力设备的不同，钻机驱动类型分为 哪几类？6. 依驱动机组驱动特性的不同，机械驱动可分为哪 几类？7. 电驱动有哪几种类型？8. 何谓动力机的外特性？
