ZQ203100钻杆动力钳说明书.doc

ZQ203-100钻杆动力钳使用说明书ZQ203-100-SM标 准：SY/T5074-2004专利号：90102517.87K-0048 江苏如石机械有限公司 地址：如东县栟茶镇卫海北路60号 邮编：226406电话84890937 传真址： E-mail:（原如东石油机械厂）概 况 ZQ203-l00钻杆动力钳(原Q10Y-M液气大钳)广泛适用于石油矿场钻井作业。钳头系开口型，能自由脱开钻杆，机动性强。使用本钳上卸扣，不需猫头、吊钳和旋绳(或旋链)。本钳为旋扣钳和扭矩钳的一体结构。 从73年第一次工业试验以来，钳子作了多次改进。80年对原设计进行了较大改进，并鉴定定型。钻工对大钳新颖的结构、精细的加工特色，以及能起到安全、省力、上扣扭矩可控、提高上卸扣速度等作用甚为满意。因此，它特别适用于起下钻频繁，钻井周期长的场合。 本钳所具有的特点： 1.只有液马达用液压动力，其余用压缩空气，大大简化了液压系统； 2.上下钳合体，避免了钻杆在大扭矩上弯曲的可能性，并防止它在卡瓦中打滑； 3.本钳采用轻便灵活的钳头浮动方案，使吊装大为简化(井架上装一滑轮，钢丝绳一端吊动力钳，另一端用手拉葫芦调高低)； 4.自动对中夹紧机构可保证新旧接头卡紧可靠； 5.移送用气缸，不需要人推拉钳子； 6.复位对缺口非常方便，由上扣转换到卸扣迅速可靠； 7.扭矩和速度能控制，正反方向都可产生最大扭矩和速度； 8.上下钳夹紧分别用刹带和夹紧缸，结构极其简单； 9.在大扭矩时(75-100kNm)用门框限制钳头变形； 10.本钳液压系统有电驱动和皮带驱动两种动力源，供用户选用。目 录一、 钻杆动力钳的性能 (01)二、 钻杆动力钳的作业范围 (02)三、 钻杆动力钳主要部件的结构(03)四、 钻杆动力钳的安装和试运转(08)五、 钳头扭矩和转速调节(11)六、 操作规程(12)七、 钻杆动力钳的维护保养(13)八、 一般故障的判断、排除(13)九、 几点说明(15)十、 液压油的选择(16)一 钻杆动力钳的性能1.液压系统额定流量 114 lmin最高工作压力 16.6MPa电驱动时的电机功率 37kW2.气压系统工作压力 0.5-l MPa3.在不同流量下，钳头转速(表1)表1 在不同流量下，钳头转速 流 量 钳 头 转 速 r.p.m lmin高 挡低 档 114402.7 10035.12.4 9031.62.1 80281.9 7024.51.7 60211.44.在不同压力下，钳头扭矩(表2)表2 在不同压力下，钳头扭矩 液压系统压力MPa钳 头 拉 矩 N.m 高 档 低 档 16.6 10000 1000U0 15.0 9300 90500 13.0 8500 81100 11.0 7700 66100 9.0 5700 53900 7.0 3900 41700 5.0 3070 29500假设： (1)钳头刹带制动力矩为1000 Nm(表2已考虑了该力矩的影响)； (2)转动惯性使上(卸)扣力矩增加，而摩擦会使上(卸)扣力矩减少，为了简化计算，表2的数据是考虑将此两力矩抵消(实际上，在额定转速情况下，高档就可将钻杆上紧)。5.适用管径 (1)钳头颚板适用管径范围为：127-203mm。其中有5种规格尺寸：203（8钻铤本体）、178（51/2钻杆接头）、162（5钻杆接头）、146（41/2钻杆接头）、127(31/2钻杆接头)。 (2)每种接头允许磨损量为20mm，允许偏磨5mm。 (3)公母接头总长应不低于420mm。6.移送气缸 最大行程 1500mm 前进推力 2360N(P气0.6MFa) 后退拉力 1710N(P气0.6MPa)7.动力钳外形尺寸、重量 动力钳：长宽高170010001400(包括吊杆高度) 油箱： 长宽高172010601010 动力钳重量 2400kg 钳杆动力钳总重 4000kg(包括油箱、动力钳等) 二 钻杆动力钳的作业范围1.起下钻作业 在扭矩不超过100kNm范围内上卸钻杆接头丝扣。2.正常钻进时卸方钻杆接头3.上卸8钻铤4.甩钻杆 甩钻杆时，调节吊杆的螺旋杆，使钳头和小鼠洞倾斜方向基本一致。调节移送气缸方向(可用棕绳或钢丝绳系至井架大腿)，使钳头对准小鼠洞后即可进行甩钻杆。5.活动钻具 由于钻机传动系统的故障，使绞车、转盘不能工作，钻具在井内不能活动。为了防止粘吸卡钻，可把下钳颚板取出，钳子送到井口，将钳尾左右两边均绷上绳子，以限制钳体转动，然后视钻具规格让上钳换上相应颚板咬住方钻杆接头或钻杆接头打开转盘销子，摘开转盘离合器，转动上钳，推动座在转盘上的井下钻具转动。用低档(2.7r.p.m)活动井下钻具时间不应太长(一般在半小时左右)。三 钻杆动力钳主要部件的结构1.两档行星变速箱为了实现高速低扭矩旋扣和低速高扭矩冲扣，本动力钳采用两档行星变速结构和独特设计的不停车换档刹车机构，提高了钳子的时效(图l，图2)见图2，高档是液马达带动框架上的游轮(Z3)转动，当刹住内齿圈(Z2)时，动力从太阳轮(Z1)输出。低档正好相反，液马达带动太阳轮(Z6)转动，当刹住内齿圈(Z4)时，动力从装游轮(Z5)的框架输出。2.减速装置参看图2，两档行星齿轮减速箱的输出轴就是二级齿轮减速装置的输入轴，经过第一级减速(Zl-Z8)，第二级齿轮减速(Z9-Z10-Z11)带动缺口齿轮(Zll)转动。两个惰轮(Z10)的作用是考虑齿轮(Z9)运转能连续传至缺口齿轮(Zll)，即“过缺口”的需要。3.钳头(见图1)(1)卡紧机构：由传动部分的缺口齿轮(7)，通过三个销子(5)，带动浮动体(1)转动。刹带(32)如始终以1000Nm左右的力矩刹住制动盘(24)，带有颚板(31)的颚板架(29)与制动盘用螺钉相连，当浮动体开始转动时，因钳牙未与接头接触，故制动盘和颚板架均被刹住而不转动。但由于有一定坡角的坡板(36)随浮动体转动，所以颚板背部的滚子(35)将沿坡板的螺旋面上坡，并沿槽(EE旋转)向中心靠拢，最后夹紧接头。这时缺口齿轮必带动浮动体上的制动盘、颚板架、颚板及钻柱旋转，进行上卸扣作业。下钳用夹紧气缸(38)，推动颚板架在壳体内转动，从而可卡紧或松开下部接头。(2)浮动：由于在旋扣过程中上下钳口座间的相互位置是变化的，因此要求上钳对下钳能相对浮动。见图l，本大钳采用轻便灵活的钳头浮动的方案，浮动体通过四个弹簧(39)座到缺口齿轮上，依靠弹簧的弹性可保证浮动体有足够的垂直位移。为了保证在接头偏磨时仍能夹紧，浮动体还可以相对于缺口齿轮作水平方向的位移。该位移靠装在缺口齿轮上的三个销子(5)的方套(6)与浮动体上的矩形孔间的间隙来保证。 (3)制动机构：任何动力大钳，为了使滚子坡板能发生相对运动(即实现爬坡和退坡)，必须设计颚板架的制动机构。 见图l，制动盘外边的两根刹带，连杆(28)和刹带调节筒(27)组成制动机构，转动调节筒可调节筒内弹簧的弹力，以改变刹车力矩的数值。本制动机构还能对浮动体有良好的扶正作用和适应偏心接头的要求。 (4)复位机构：在开口动力钳上，有三个复位对缺口问题，它包括：浮动体与壳体对正；上钳颚板架与浮动体对正；下钳颚板架与壳体对正。用高档大致对正后，再以低档准确对正的办法，使浮动体与壳体对正。上钳颚板架与浮动体对正和下钳颚板架与壳体对正完全相同。见图l中BB旋转，销(40)装在浮动体上，半月形定位转销(41)与定位手把(4)相连，装在制动盘的套(23)上。显然，图示位置浮动体可向右对制动盘作相对运动，即作逆时针转动(卸扣位置)。若将定位手把反转180。，浮动体可向左对制动盘作相对运动，即作顺时针转动(上扣位置)。当浮动体反方向转到定位销(40)碰到半月形定位转销(41)时，制动盘与浮动体就对正了。为了便于观察，在安装时使上钳定位手把(4)指向与上扣(或卸扣)旋转工作方向一致。下钳定位手把与上钳定位手把方向一致。下钳复位机构的定位销装在拨盘上，并用螺母固死，其余零件装在下壳的支架上。4气路系统如图3所示，用钻机本身的压缩空气作为气源。为了避免长距离输气管线影响流量，本大钳用吊杆内腔存压缩空气，所以吊杆内腔就是气路中的气包(6)。为了简化管路，减少控制台尺寸，三个换向阀都将是QF501B双向气阀。(图3中)三个换向阀7、8、9分别控制高档气胎(l)和低档气胎(2)、移送气缸(4)和下钳夹紧气缸(5)。5液压系统为了简化液压系统，本大钳只有液马达用液压，其系统见图4，液压油从油箱(8)，经油泵(l)、过滤器(2)到手动换向阀(4)，操纵手动换向阀可使液马达正反转。为了限制系统的最高压力，装有溢流阀(7)。为了使上扣时，系统处于低压状态，装有上扣溢流阀(6)。一般上扣压力调到10MPa左右(高档)，出厂时已调好。从抗震压力表(3)上可读出上卸扣的压力，然后查出工作扭矩(表2)。为了清除液压油中的杂质，在油泵出口装有过滤器(2)。压力油从过滤器(2)进入油马达。工作一段时间后需及时清洗或更换新的过滤器芯子，以便继续使用。系统有两块阀板，油泵阀板(过滤器进口处)装有系统溢流阀(7)，液马达阀板上装有上扣溢流阀(6)、手动换向阀(4)和抗震压力表(3)。本大钳有两种驱动油泵的方式供用户选择：一种由钻机带压风机的皮带轮驱动（图7），另一种是电驱动（图8）。四、钻杆动力钳的安装和试运转1、液压系统的安装 (1)油泵：由电驱动时，要注意电气的安装；由钻机动力驱动时，应找正好皮带。 (2)管线：安装时要注意管线是否清洁，到钳子上的四条管线(高压油管、低压油管、液马达泄油管、气管)要防止碰坏。2、大庆l130型钻机钳子的安装(图9)图9 在大庆I-130型钻机上的安装(1)将5吨单滑轮固定在天车底部大梁上。 (2)用58一34钢丝绳过滑轮，钢丝绳一端卡在钻杆动力钳吊杆螺旋杆上，另一端穿过5吨单滑轮，固定在3吨手拉葫芦钩子上吊而手拉葫芦是用钢丝绳固定在底座大梁上。钳子的高度按规定离开吊卡40毫米。 (3)安装尾柱(51/2套管)，尾柱安装在井架底座上。为防止在使用中松动和转动，可以将尾柱下部焊成方形，然后用木楔打紧，或用其它办法。尾柱上部用卡子和井架卡紧。安装应注意井口、钳子、尾柱在一条线上。 (4)移送缸头部与钳子相连。活塞杆叉头通过万向节与尾柱相连。注意：移送知靠尾柱端应比靠大钳端低100250毫米。 (5)为了使钳子自动远离井口(无压缩空气时)，可以在二层台附近装正反螺杆，以向后拉大钳。3、罗马6000米钻机上的安装(图10) 图10 罗马6000米钻机的安装图1.钳子 2.移送气缸 3.移送气缸支承架 4.液压系统传动装置 5.手拉葫芦(3吨)6.钢丝绳卡Y5-15 7.钢丝绳5/8或3/4 8.井架支杆 9.5吨滑轮罗马6000米钻机钻台面积大，又采用A型井架，钳子可装在猫头轴附近，在底座上焊一个很短的尾套，即代替原来的尾柱。移送缸放在钳子尾部，尾套与移送知固定端和钳子与移送知固定端的高度差100200毫米o4、ZJ45钻机上的安装(图11)5、钳子的调平钳子调平是一个极重要的问题，钳子不平不仅会出现打滑，而且会造成钳子的损坏。管路接好后把移送知和钳尾接起来，通气将钳子送至井口(井口应有钻杆便于调节)，调节钳子高度，使其钳子底部与吊车卡上平面保持一定距离(40毫米)。钳子缺口进入钻杆后，可站在钳头前边观察左右平不平，如不平转动吊杆上螺旋杆，改变吊装钢丝绳的左右位置来调平，左右基本调平后，观察上下钳两个堵头螺钉(图1中序号30)是否分别与钻杆公母接头贴合，若有一个没贴合则说明钳子不平，可用调节吊杆的调节丝杆(图l中序号8)的办法把钳头调到使公母接头与上下两堵头螺钉相贴合。一般钳头上平面与转盘平面平行即可。6、试运转(1)接好气管线后，操作高低档气阀，下钳夹紧缸气阀和移送缸气阀观察是否灵活和漏气。(2)用低档空转12分钟。低档空转压力在2.5MPa以内。(3)用高档空转12分钟，高档空转压力在5MPa以内。(4)马达正反转试验，并试验钳头复位机构。(5)将钳子送入井口，下钳卡住接头。 用高档试验上扣和卸扣压力(不用低档，以免损坏接头)，并调好上卸扣压力(上扣压力在上扣溢流阀调节，卸扣压力在总溢流阀调节)使其符合该井的需要。五 钳头扭矩和转速调节1、钳头转速钳头转速与油泵供油量成正比，出厂时，钳头转速已调好。2、钳头扭矩钳头扭矩与液压成正比。调节方法是：钳子送到井口，操作高档夹住接头，上扣到钳子不转动时，关死钳子上的上扣溢流阀，调节油箱溢流阀到规定压力(即到规定扭矩)，然后再打开上扣溢流阀，调到规定上扣压力(即到规定上扣扭矩)。(注：千万不能开低档调压力，因力低档扭矩太大，会将接头扭坏)!六 操作规程 1打开钻机到钳子气管线阀门。(条件许可时此阀门应布置在司钻操作台上)。 2启动油泵，合上单向气阀使油泵在空载情况下运转，系统压力表的压力不应超过15大气压为正常。 3检查钳头颚板尺寸与钻杆接头足寸相符合后，把钳头上两个定位手把根据上扣或卸扣转到相应位置(图l中序号4、37)。 4操纵移送缸双向气阀使钳子平稳地送到井口，严禁把气阀一次合到底使钳子快速向井口运动造成撞击。若钳子高度不合适可操作3吨手拉葫芦，调节到合适位置。 5在钳子送到井口，钻杆通过缺口进入大钳后，观察钳头上下两堵头螺钉是否与公母接头贴合，尔后操纵夹紧缸双向气阀使下钳夹紧接头，将移送气缸双向气阀入到零位，将气放掉。 6根据上卸扣需要，高低档的双向气阀转到相应位置，在使用中可不停车换档。 7马达的正反转是通过H型手动换向阀来实现的，根据上卸扣的需要更换手柄位置。 8复位：即是钳头缺口相互对准的过程。当上完一个扣或卸完一个扣时必须操作H型手动换向阀，使其钳头向工作状态反向转动。在复位时根据各缺口相距远近可操作换档双向气阀，用高低档变换的办法实现。在高档复位时应尽量少用H型手动换向阀，而应熟练地使用双向气阀以减少惯性冲击。 9卸扣时，当公扣全部从母扣中旋出后(即钻具反转5圈半或听到钻具卸开后下落的响声后)即可将双向气阀向上扣方向转动复位。在上钳松开钻具而未对准缺口亦允许停车提立根，提出立根后继续复位，这样节约时间。 10在公扣没有全部从母扣中旋出前不能上提以防滑扣顿钻。当上钳没有松开钻具前不允许上提，以免提出浮动部分或钻具上砸损坏机件。 11操纵夹紧气缸双向气阀到工作位置的相反位置，使下钳恢复零位对准缺口。 12操纵移送气缸双向气阀使钳子平稳地离开井口。 13若全部起完或下完钻后，把所有液气阀复零位，把单向阀转向关闭位置，停泵。把钻机方向来气阀门关死切断气路。 14搬家时应封闭好液气管路接头，以防污物进入气管路。 15上下钳的定位手把(图l中序号4、37)的位置是根据上扣或卸扣要求而定。但变换位置时，钳头的各个缺口必须对正后方可操作，否则机构失灵。 16操作口诀： 钳子一定送到头，下钳卡牢转钳头，上卸扣完对缺口，松开下钳往回走。七 钻杆动力钳的维护保养 1建立岗位责任制。 2液压系统的滤清器根据使用情况，要及时清洗或更换其滤芯，以防滤芯被污物堵塞，影响正常使用。 3新钳子使用后，一个月就应换掉液压油(或沉淀)，以后每半年换一次液压油。在使用过程中，油箱油面不允许低于油面指示器下限，若低于下限应随时补充。向油箱加油时，应避免其它杂物混入油箱。 4. 钳头每次起钻之后用清水冲洗干净，夏天用压缩空气吹干，冬天用蒸气吹干。坡板(图l中序号36)滚子部分清洗干净后涂一薄层黄油。要求坡板清洁，滚子、销轴转动灵活。 5每三口井，换齿轮箱、变速箱二硫化钼润滑脂一次(井深按3000米计算)。 6液压和传动系统轴承的保养与压风机轴承座的要求相同。 7移送缸、夹紧缸，在每次起下钻完后用清水洗净，活塞杆用棉纱擦干涂一薄层黄油，伸出部分全部收入缸筒内。 8每趟起下钻后气阀板中要注入50毫升清洁机械油润滑气路各元件并防锈。9. 其它油嘴黄油嘴见下表 部 位 黄油嘴数 周 期花键轴1每次起下钻前打一次黄油夹紧气缸支架2同上惰轮轴头2同上油箱轴承座盖2同上(皮带驱动)14个滚子14同上八：一般故障的判断、排除故 障故障发生原因处理办法上下扣时上钳 或下钳打滑(1)钳牙使用时间长，磨损、变秃(2)钳牙牙槽被脏物堵塞(3)由于热处理不当，钳牙过脆或过软咬不住钻杆(4)大刹带调节过松，上钳颚板不爬坡(5)制动盘污染与刹带打滑(6)钳子未调平(7)钳子未送到家(8)夹紧气缸漏气或气路其它地方漏气，引起气压低于05MPa(9)钳子不清洁，颚板架内油泥多，滚子在坡板上不易滚动而打滑(10)换颚板时没有及时更换堵头螺钉(11)钻杆接头磨损严重，颚板抱不住(12)上下钳定位手把方向不一致(13)上下钳缺口未对准，将上下钳定位手把换向但不起作用(14)先夹紧钻杆再将定位手把定向(1)更换新牙板(2)用钢丝刷清除脏物(3)更换新牙板(4)拧紧刹带调节筒，或更换筒内弹簧(5)清洗制动盘刹带用松香打腊(6)调平钳子(7)钳子送到家后再夹紧钻杆(8)上紧直角接头，从缸头或从19个小孔检查夹紧缸密封情况，更换密封圈(9)清洗颚板架，颚板，滚子，并将坡板涂上一层黄油(10)换上合适的堵头螺钉(11)换上小一口径颚板按照上下扣需要，定位手把方向符合名牌，上下一致(12)上下钳定位手把换向，必须在上下缺口对齐后，否则不起作用。(13)定位手把换向时，必须仔细观察下钳拨盘定位销是否在转销半园环内若没有必须重来，将夹紧气缸退回原来位置再将定位手把换向有高档无低档或有低挡无高档(1)气管线刺漏(2)双向阀滑盘脏污或磨损造成气阀漏气(3)300x100气胎离合器气路漏气，或有摩擦片磨损过甚(4)快速放气阀漏气(1)换气管线(2)将漏气的气阀拆下来清洗研磨滑盘或更换新阀(3)换气胎离合器的气胎或摩擦(4)换放气阀芯子换挡不迅速(1)快速放气阀堵塞(2)气胎离合器和内齿圈间隙过小，分离不开(1)清洗或更换快速放气阀(2)调正摩擦片与内齿圈之间间隙(发生在新装配时)高档压力上不去上扣溢流阀未调到规定压力调节上扣溢流阀(向增压方向)低档压力上不 去扣卸不开(1)摩擦片磨损，抱不住变速器内齿圈而发生打滑(2)液压系统故障：a油箱内油面过低b油的粘度过高c油管破裂d油管接头刺漏e溢流阀阀芯堵死f三角皮带过松，油泵不能正常工作(3)大刹带太松(1)更换气胎离合器(低档)摩擦(2)a停机加油至油标上限b更换粘度适当的液压油或用于热器加温c换新油管线d用扳手上紧接头e拆开溢流阀进行清洗，油要加强过滤f用千斤顶顶油箱，张紧皮带(3)调紧大刹带油路正常钳子不转油马达损坏修理油马达油马达或油泵过热(1)连续工作时间过长(2)液压油粘度过高或过低(3)油箱油面低(1)停车冷却，待正常后再用(2)