司钻培训技巧教材

1、 司钻培训液压控制系统教材宏 华1司钻培训液压控制系统教材司钻培训液压控制系统教材一、概述一、概述1.液压传动的优缺点液压传动的优缺点液压传动与控制是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动相比，具有以下优点：（1） 单位功率的重量轻、结构尺寸小。（2） 反应速度快。（3） 大范围内实现无级调速，而且调速性能好，调速范围可达 200-250。（4） 能传递较大的力或转矩。传递较大的力或转矩是液压传动的突出优点。（5） 易实现功率放大。（6） 操纵、控制调节比较方便、省力，易实现自动化。尤其和电气控制结合起来，能实现复

2、杂的顺序动作和远程控制。（7） 液压系统易于实现过载保护。由于用油作为传动介质，故能自动润滑，元件使用寿命较长。（8） 液压元件已标准化、系列化和通用化，便于设计和选用。液压传动与控制目前尚有一些缺点：（1）有一定的泄漏现象，使容积效率降低，不易实现定比传动，而且会污染环境。（2）油液在流动中产生一定的阻力损失。在高压高速下会使油温升高，影响油的粘性和元件的寿命。（3）液压元件的制造精度要求高，使用维护比较严格。（4）液压系统的故障原因有时不易查明。2. 液压系统的基本组成液压系统的基本组成一个最简单的液压传动系统必须由下列几部分组成： F S V液压动力源泵、油箱等控 制 阀方向、流量、压力

3、执行机构油缸、油马达 司钻培训液压控制系统教材宏 华2其中 F 代表力，S 代表行程，V 代表速度。控制阀主要包括方向控制阀、流量控制阀、压力控制阀。方向控制阀的种类主要有换向阀、单向阀、液控单向阀等。方向控制阀用于控制进入回路的油流的通断及改变流向。流量控制阀的种类主要有节流阀、调速阀、分流集流阀等。流量控制阀用于控制液压执行元件的运动速度。压力控制阀的种类主要有溢流阀、顺序阀、减压阀、压力继电器等。压力控制阀使系统能够实现稳压、减压、调压、保压、增压或利用压力变化实现执行机构顺序动作。3. 液压技术在钻机上的应用液压技术在钻机上的应用由于液压技术拥有的诸多优点，特别是能传递较大的力或转矩这

4、一显著优点，近几年来，液压技术在钻机上得到了广泛的应用。主要体现在：钻台液压机具的应用。钻杆动力钳、液压小绞车、液压猫头、套管扶正台、井口吊装装置、提升机均采用液压控制。液控盘式刹车装置的应用。液控盘式刹车装置以其刹车力矩容量大，制动效能稳定、耐热衰退性能好，制动灵敏、操作省力、更换维修方便、结构紧凑等一系列优点已成为钻机新技术的标志之一，正逐步取代原来的带式刹车。全液压钻机的逐步推广应用。液压钻机的绞车、转盘、顶驱、泥浆泵及钻杆排放装置均采用液压控制。二、钻机上的典型液压控制系统二、钻机上的典型液压控制系统1 钻台机具液压控制系统钻台机具液压控制系统1.1 功能简介功能简介机具液压控制系统为

5、钻杆动力钳（套管动力钳） 、液压猫头、液压小绞车、井架缓冲装置提供液压动力。其中左、右液压猫头采用防爆电液换向阀控制，可在司钻房内实现上、卸扣动作。钻杆动力钳（套管动力钳） 、液压小绞车的压力油通断也在司钻房内进行控制。井架缓冲装置、液压小绞车、钻杆动力钳（套管动力钳）均采用手动控制，缓冲装置的手动换向阀安装在司钻偏房的液压站阀块上，液压小绞车的手动换向阀安装在钻台面上便于操作的地方，钻杆 司钻培训液压控制系统教材宏 华3动力钳（套管动力钳）自身带有手动换向阀。1.2 主要技术参数主要技术参数隔爆电机： 功率 37kW 转速 1000 r/min轴向柱塞泵： 排量 160 ml/r额定工作压力

6、：16 .6 MPa额定工作流量：120 L/min工作介质：夏季用 HM-68 抗磨液压油，冬季用 HV-32 低温抗磨液压油 液压系统清洁度：NAS1638，9 级1.3 工作原理工作原理液压原理参见图一 。系统工作压力为 16.6MPa,由电磁溢流阀（5.1）设定。在设定压力时，电磁溢流阀（5.1）的电磁铁 YV1 必须得电。将并紧螺母松开，用内六角扳手顺时针旋转电磁溢流阀（5.1）压力调节螺钉，观察系统压力表（18.1）读数，直至16.6MPa 为止。系统的流量为 120L/min,可通过调节轴向柱塞泵上的手动旋钮进行设定，顺时针调节为减小泵的排量，逆时针调节为增大泵的排量。手动调节泵

7、的调节螺杆，刻度盘指针在 7-8 之间为宜。然后旋动锁紧螺母将调节螺杆锁紧，防止松动。起、放井架：在起井架之前，将系统压力设置到 10MPa,操作手动换向阀（7.1）,检查各管路连接处是否有泄漏现象，缓冲油缸伸缩是否自如。如一切正常，将系统压力设置到 3.5MPa, 操作手动换向阀（7.1）,将缓冲油缸伸出，待井架接触到缓冲油缸后，缓慢逆时针调节电磁溢流阀（5.1）旋钮，将系统压力降低，直至井架能够缓慢移动为止，此时系统压力约为 3MPa。注意，在井架接触到缓冲油缸后，严禁操作手动换向阀（7.1）进行换向，否则井架将受到损伤。在放井架时，将系统压力设置到 8MPa，缓慢操作手动换向阀（7.1）

8、 ，将井架平稳顶出。在起、放井架时，电磁溢流阀（5.1）的电磁铁 YV1 必须得电。左、右液压猫头操作：操作司钻房内的电动按钮，分别使电磁铁 司钻培训液压控制系统教材宏 华4YV4、YV6 得电，实现左、右液压猫头的上、卸扣动作。如电磁铁 YV5、YV7 得电，左、右液压猫头活塞杆退回。左、右液压猫头的上卸扣压力可在司钻房内显示屏上显示。钻杆动力钳（套管动力钳）操作：操作司钻房内的电动按钮，使电磁铁YV2 得电或失电，从而控制钻杆动力钳（套管动力钳）压力油的通、断。然后操作钻杆动力钳（套管动力钳）上的手动换向阀，实现钻杆动力钳（套管动力钳）的正、反转。液压小绞车操作：操作司钻房内的电动按钮，使

9、电磁铁 YV3 得电或失电，从而控制液压小绞车压力油的通、断。然后操作液压小绞车附近的手动换向阀，实现液压小绞车的正、反转。司钻房内的电动按钮在机具使用完后应使其处于“零”位。如外界环境温度较低，可启动机具泵，使泵在空负载的情况下循环，以提高油箱内油液的温度。 司钻培训液压控制系统教材宏 华5图一 机具液压控制系统原理1.4 注意事项注意事项在接通液压站电源之前，应做以下工作：（1）加入液压油时应用 20 过滤器过滤液压油，保证油液干净。（2）检查各油管及相关连接是否符合图纸要求，接头螺母连接是否紧固，无松动。（3）检查油箱液温计上显示的油位是否合符要求。（4）用手搬动轴向柱塞泵与电机之间的联

10、轴器，应旋转自如，无卡死现象。（5）为了延长轴向柱塞泵的使用寿命，减小能量的消耗，在启动、停止液压泵之前或用柱塞泵进行油液循环时，应确保电磁溢流阀（5.1）的电磁铁 YV1 为失电状态。 司钻培训液压控制系统教材宏 华6（6）液压油在连续使用后如发现变色有沉淀时，应更换液压油，并清洗油箱后加入新油。（7）泵站油箱及泵、阀均不能被阳光直接照射，保证液压油温度最高不超过 70 ，最低不低于 15，以延长液压油的使用寿命。1.5 维护与保养维护与保养（1）液压管线接头漏油，检查接头螺母是否拧紧，接头密封件是否老化，如老化应更换密封件。（2）液压管线压合处漏油，应更换液压管线。（3） 液压泵压力油出口

11、处压力表不显示压力值，首先检查油箱内是否有液压油，溢流阀的阀芯是否卡死，然后再检查液压泵出口处是否有压力油压出，如无压力油压出，检查液压泵吸油口管路是否有接头螺母松动，如仍无问题，则需更换液压泵。（4）防爆电液换向阀不动作，而压力表有压力显示，首先检查电磁铁是否有吸合力量，如无问题则拆换向阀阀体进行清洗，并手动换向观察阀芯是否动作。如阀芯不动作，则需更换电磁阀并对阀进行维修。（5）泵的排量较小，检查泵的刻度盘指针是否在 7-8 之间，再检查过滤器是否已过脏将过滤器堵塞。如过滤器堵塞，更换过滤器滤芯。1.6 常用钻台液压机具介绍常用钻台液压机具介绍1.6.1 钻杆动力钳（钻杆动力钳（ZQ203-

12、125）1.6.1.1 作业范围作业范围（1）起下钻作业在扭矩不超过 125kN.m 的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，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。 司钻培训液压控制系统教材宏 华7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，驱动座在转盘上

13、的井下钻具转动。要求用低档（2.7rpm）转速活动井下钻具，时间不应太长（一般在半小时左右） 。1.6.1.2 组成组成钻杆动力钳的主要部件包括：两档行星变速器、齿轮传动装置、钳头、自动门、液压系统、气控系统、移送装置。钳头转速与系统流量成正比，钳头扭矩与系统压力成正比。1.6.2 液压猫头（液压猫头（YM-10）1.6.2.1 概述概述液压猫头用于海洋和陆地钻井机械化松、紧扣作业。它与吊钳配套使用。对大直径管柱（钻杆、钻铤、套管）等进行紧扣和松扣，输出扭矩可以调节，能准确、平稳和持续地增加紧扣，松扣力矩。若再配以旋扣钳则保证松、紧扣和旋扣，全上、卸钻具过程达到机械化作业，从而减轻钻工的劳动强

14、度，保证钻井工人操作安全，提高了起下钻速度，降低钻井成本。1.6.2.2 工作原理工作原理液压猫头钢丝绳套于大钳尾柄上，由液压源的压力油驱动猫头油缸活塞杆上下运动。通过动、定滑轮使钢丝绳牵动大钳回转一定角度，完成紧扣或松扣动作，活塞杆退回，由回绳弹簧使钢丝绳复位，以便作再次松、紧扣。活塞杆的上下往复运动由司钻操作安装在司钻房内的电动按钮来实现。1.6.3 液压绞车（液压绞车（HW3-2000A）1.6.3.1 概述概述HW 系列液压绞车由带单向平衡阀及控制液压制动器高压梭阀组成的各种配油器、液压马达、片状湿式液压制动器、行星减速器、卷筒和机架等部件组成。由于绞车自带阀组，它不但简化了液压系统而

15、且提高了传动装置的可靠性。解决了一般液压绞车中存在的空钩抖动和提升中二次下滑技术问题。HW 型液压绞车在提升和下放工作中运转均相当平稳，同时，它还具有起动和工作时效 司钻培训液压控制系统教材宏 华8率高、能耗小、噪音低、尺寸紧凑、外型美观、经济性好等特点。2 综合液压站综合液压站2.1 功能简介功能简介ZHYZ1000综合液压站是为钻机专门设计制造的，可以为钻机液压机具（钻杆动力钳、套管动力钳、液压小绞车、液压猫头、缓冲缸）和液压盘式刹车装置提供液压动力，亦可作其他液压装置的动力源。综合液压站结构合理，性能先进，安全可靠，使用方便。综合液压站主要分为两部分，一部分为液压机具提供动力，另一部分为

16、液压盘式刹车装置提供动力，两部分相互独立。该液压站主要有以下优点：实现了钻台液压机具和盘式刹车装置的远程控制，高压油管线不引入司钻房，从而减少了由于液压油的泄漏对司钻房造成的污染；油温的自动控制；低液位报警；猫头上、卸扣扭矩的预先设定；盘式刹车装置的低压报警。 油箱上装有液位传感器，当油箱中液面距油箱顶部 400mm 时，液位传感器发出信号至 PLC，实现低液位报警功能。当液面距油箱顶部 500mm 时，所有电机(循环泵电机除外)电源将被切断，同时盘式刹车装置进入紧急刹车状态，防止泵由于吸空对泵造成的损害。液温控制采用防爆铂电阻温度传感器、防爆加热器、风冷装置联合控制，保持油温在 3055最佳

17、范围内。当温度超过 55，防爆铂电阻温度传感器发出信号至 PLC，启动风冷装置。当油温下降到 50后，冷却系统停止工作。如油温超过 70，应查找原因。当温度低于 15，防爆铂电阻温度传感器发出信号至 PLC，启动加热器并同时使循环泵启动，当油液温度上升到 35后，PLC 切断加热器及循环泵电机电源。油液温度可在触摸屏上显示。设有循环泵，该泵既可向油箱中加油也可在冷却时主动循环油箱中的油液。液压站油箱采用上置式，这样有利于泵的吸入性能。 司钻培训液压控制系统教材宏 华9吸油过滤器采用自封式过滤器，检修时只需将过滤器滤芯拔出，油箱里的液压油不会外漏。2.22.2 主要技术参数主要技术参数机具泵电机

18、： 功率 37kW 转速 1000 r/min 机具泵： 排量 160 ml/r 刹车泵电机： 功率 3 kW2 转速 1450 r/min 刹车泵： 流量 10 ml/r 循环泵电机： 功率 1.1 kW 转速 1450 r/min 循环泵： 排量 63 ml/r 加热器功率： 3 kW2 冷却器换热面积： 5 工作介质：夏季用 HM-68 抗磨液压油，冬季用 HV-32 低温抗磨液压油 液压系统清洁度：NAS1638，9 级 2.32.3 工作原理工作原理综合液压站主要由五部分组成：机具泵装置、盘刹泵装置、循环泵装置、机具块体总成、盘刹块体总成。机具泵装置为钻台液压机具提供液压动力，盘刹泵

19、装置为液控盘式刹车装置提供液压动力，循环泵装置用于循环油箱中的油液及向油箱中注油。液压原理参见图二 。2.3.1 机具部分机具部分该部分控制对象有：左、右液压猫头、钻杆动力钳(套管动力钳)、液压小绞 司钻培训液压控制系统教材宏 华10MM图二 综合液压站原理 司钻培训液压控制系统教材宏 华11车、缓冲缸。根据各执行机构工作特点及压力、流量大小，左猫头、右猫头、钻杆动力钳(套管动力钳)、液压小绞车和缓冲缸各单独使用一片换向阀，进行压力、方向及流量控制。当控制部份出现故障时，换向阀可手动应急。当电机启动、停止、连续空运转时，各电磁铁均不得电，系统卸荷。（1）缓冲缸起放井架时，采用手动操作。缓冲缸与

20、液压小绞车共用一片片式阀。在起井架之前，将该片片式阀的压力设置在 10MPa。手动操作该片片式阀换向手柄，检查各管路连接处是否有泄漏现象，缓冲油缸伸缩是否自如。如一切正常，将该片片式阀压力设置到3.5MPa, 操作该片片式阀,将缓冲油缸伸出，待井架接触到缓冲油缸后，缓慢逆时针调节溢流阀（30） ，将缓冲缸无杆腔压力降低，直至井架能够缓慢移动为止，此时压力约为 3MPa。注意，在井架接触到缓冲油缸后，严禁操作该片片式阀进行换向，否则井架将受到损伤。在放井架时，将该片片式阀压力设置到 8MPa，缓慢操作片式阀换向手柄，缓冲油缸伸出，将井架平稳顶出。（2）液压小绞车将溢流阀（30）调节螺钉顺时针拧紧

21、。接入液压小绞车，操作司钻房内的电动按钮，分别使电磁铁 YV7、YV8 得电，实现液压小绞车的正、反转。（3） 钻杆动力钳（套管动力钳）使用钻杆动力钳（套管动力钳）时，将进油管线插在 A3 口，回油管线插在钻杆动力钳回油处，电磁铁 YV5 得电，换向阀处于下面一位，压力油通向钻杆动力钳（套管动力钳） ，再操作钻杆动力钳（套管动力钳）上的手动换向阀便可进行上扣、卸扣操作。（4） 左、右液压猫头 当左猫头上扣或卸扣时，电磁铁 YV1 得电，换向阀处于下面一位，压力油进入左猫头无杆腔，活塞杆往上运动，钢丝绳带动吊钳转动，完成上扣或卸扣动作。当左猫头回位时，电磁铁 YV2 得电，换向阀处于上面一位，向

22、左猫头 司钻培训液压控制系统教材宏 华12有杆腔供油，活塞杆往回运动，完成回位动作。当右猫头上扣或卸扣时，电磁铁 YV3 得电，换向阀处于下面一位，压力油进入右猫头无杆腔，活塞杆往上运动，钢丝绳带动吊钳转动，完成上扣或卸扣动作。当右猫头回位时，电磁铁 YV4 得电，换向阀处于上面一位，向右猫头有杆腔供油，活塞杆往回运动，完成回位动作。为了实现猫头上卸扣扭矩的无级调节，两猫头油缸上装有两个压力传感器及设有一个两位两通换向阀，猫头油缸无杆腔的压力可通过 PLC 及其控制系统进行控制，从而实现上卸扣扭矩的无级调节。用户只需在触摸屏上输入上卸扣所需的扭矩，猫头实际上卸扣压力经压力变送器传送至 PLC，

23、经 PLC 处理后换算成实际上卸扣扭矩。当实际上卸扣扭矩与预先输入扭矩相等时，两位两通换向阀换向卸荷，防止钻具因扭矩过大而拧断。2.3.2 盘刹部分盘刹部分盘刹部分的工作原理以后章节介绍，此处从略。2.4 主要液压元件工作原理介绍主要液压元件工作原理介绍2.4.1 PSL 负载敏感式多路换向阀负载敏感式多路换向阀由连接块、多路换向阀、终端块组成。同时实现压力、流量、方向等控制，还附加各种保护功能，满足各执行机构压力、流量、速度的不同要求，选择德国哈威的 PSL-5 负载敏感式双控（电动/手动）比例多路控制阀组。该阀主要特点有：流量控制不受负载影响；各回路工作压力相对独立，互不影响 ；组合形式多

24、样；压力、流量设定方便，减少了系统元件，降低了功率损失；重量轻，体积小；既可电动也可手动，而且可以比例控制。在钻井生产中，司钻台电控、液压站手动控制钻台液压机具，可保证生产顺利进行；基本阀块可扩至 10 片，当钻机增加执行机构时，系统可不作大的变动，非常方便；管子可直接从阀上引出，省掉接头阀块； 司钻培训液压控制系统教材宏 华13低压卸荷，减少系统发热，降低能耗。图三 PSL 型多路换向阀外形2.5 维护与保养维护与保养（1） 液压油必须经常检查液面并及时补油。当系统中的液面减少到最低液面以下时，可能引起温升、不溶解空气积聚、泵因气穴而失效、电加热器外露而引起局部温度升高，使油液分解变质，从而

25、引起系统故障。液面下降，说明有渗油或漏油的地方，要及时检查、及时维修。液压油原则上分为冬、夏两季用油，6 个月更换一次。（2）油温液压油的工作温度最高值不允许大于 70，因为更高温度会加快油液的老化，并缩短密封件和软管的寿命。必须经常监测油箱中的油液温度。油温逐渐升高，表明可能污染或形成胶质，或柱塞泵磨损。油温突然升高是报警信号，应立即停机检查。（3） 过滤器 吸油、回油过滤器 6 个月更换一次滤芯。空气滤清器只用于当油箱液面升降时过滤进出油箱的空气。每隔一至三个月检查并清洗或更换一次滤芯。（4）泵组检测泵组，必须保持泵组都处于良好的工作状态，无异常温升、异响。（5）快换接头 司钻培训液压控制

26、系统教材宏 华14 检查有无脱落，异常损坏、漏油等。（6）保养计划表序号检查内容要 求保养周期1液位最高液面以下，最低液面以上。加油时，须从循环泵加油口加L-HM68 抗磨液压油（夏天） ，L-HV32 低温抗磨液压油（冬天）。2温度1565，不高于 803系统压力16.6MPa4泵组运转声音、温度无异常噪音、高温每班5油缸密封性应无滴漏6各管线及接头密封良好无渗漏、无损坏7快速接头无渗漏、损坏、虚接每天8油样清洁、透明1 个月9所有固定螺栓检查并紧固所有固定螺栓、螺钉3 个月10滤芯更换6 个月3 盘式刹车液压控制系统盘式刹车液压控制系统3.1 液控盘式刹车装置液控盘式刹车装置3.1.1 功

27、能简介功能简介液控盘式刹车装置由三部分组成：制动执行机构、液压站及操作台，它们之间用液压管线连接。液压站是动力源，为执行机构提供必需的液压动力；操作台是动力控制环节；执行机构是制动执行部分，它由刹车钳、钳架、刹车盘三部分组成，其中刹车钳又分为常开式工作钳和常闭式安全钳两种形式。该装置具有以下五种功能：工作制动 通过操作刹车阀的控制手柄，调节工作钳对制动盘的正压力，从而为主机提供大小可调的刹车力矩，满足送钻、起下钻等不同工况的要求。紧急制动 遇到紧急情况时，按下紧急制动按钮，工作钳、安全钳全部参与制动，实现紧急刹车。 过卷保护 当大钩提升重物上升到某位置，由于操作员失误或其它原因， 司钻培训液压

28、控制系统教材宏 华15应该工作制动而未实施制动时，过卷阀或防碰阀会发出信号，工作钳和安全钳全部参与刹车，实施紧急制动，避免碰天车事故。 驻车制动 当钻机不工作或司钻要离开操作台时，拉下驻车制动手柄，安全钳刹车，以防大钩滑落。 误操作保护 当司钻未按规定要求解除驻车制动、紧急制动时，所有刹车钳都处在制动状态，从而起到了安全保护作用。3.1.2 主要技术参数主要技术参数类别名称参数值KG8080 kNKG7575 kN单边最大制动正压力KG7070 kN有效行程30 mm刹车块允许最小工作厚度12 mmKG80580mm415mm420 mmKG75570mm390mm400 mm外形尺寸KG70

29、560mm385mm370 mm工 作 钳重量（KG80/KG75/KG70）200/180/175 kgBG8080 kNBG7575 kN单边最大制动正压力BG7070 kN刹车块最大工作间隙1 mm刹车块允许最小工作厚度12 mmBG80610mm415mm420 mmBG75600mm390mm400 mm外形尺寸BG70570mm385mm400 mm安 全钳重量（BG80/BG75/BG70）220/200/200 kgPSSC807.8 MPaPSSC757.8 MPa额定压力PSSC707.8 MPa夏季L-HM68 抗磨液压油工作介质冬季 L-HV32 低温抗磨液压油单泵额定

30、流量15 L/min液压系统电机功率2.2 kW 司钻培训液压控制系统教材宏 华16蓄能器容量PSSC80/75/7046.3 L加热器功率1 kW冷却水流量2 m3/h3.1.3 工作原理及结构特征工作原理及结构特征盘式刹车装置主要由制动执行机构、液压站和操作台三部分组成。3.1.3.1 制动执行机构制动执行机构制动执行机构主要包括：工作钳、安全钳、刹车盘和钳架四部分，其结构及布置如图四所示。 1、滚筒 2、刹车盘 3、安全钳 4、钳架 5、工作钳 6、过渡板图四 制动执行机构3.1.3.1.1 工作钳工作钳工作钳主要由常开式单作用油缸、杆杠及刹车块组成，其结构及工作原理参见图五 。其工作原

31、理是：当给常开式单作用油缸输入压力油 P 时，产生理123456 司钻培训液压控制系统教材宏 华17论推力 F，大小为 F=PA，其中 A 为活塞面积。推力 F 推动油缸活塞杆伸出；同时也作用到缸体后端盖，推动油缸缸体向后移动。当刹车块接触刹车盘时，通过杠杆将推力 F 传递到刹车块端，从而作用于刹车盘，产生正压力 N。在正压力 N 的作用下产生摩擦力，即制动力。因为制动力与油压 P 为正比例变化关系，当油压 P 达到一定值，刹车盘处于全制动状态；随着油压 P 值变小，制动力也随之降低，当油压 P=0 时，杆杠回到原始位置，使刹车块脱离刹车盘，工作钳处于完全松刹状态。图五 工作钳工作原理3.1.

32、3.1.2 安全钳安全钳安全钳主要由常闭式单作用油缸、碟簧、杆杠、刹车块组成，其结构及工作原理参见图六 。安全钳的工作原理与工作钳相反。当常闭式单作用油缸内油压 P=0 时，内置的碟簧通过两个杠杆将力传递给刹车块而作用于刹车盘上，产生正压力 N，实现刹车；而当油缸内油压 P0，即有油压时，油压力克服碟簧力压缩碟簧，通过杆杠实现松刹。3.1.3.1.3 刹车盘刹车盘刹车盘是刹车系统的核心部件之一，与刹车块组成刹车副。一般每台产品配备两个刹车盘，安装在绞车滚筒两端。按结构形式分为：水冷式、风冷式和实心刹车盘三种。 司钻培训液压控制系统教材宏 华18 水冷式刹车盘内部设有水冷通道，在刹车盘内径处设有

33、进、出水口；外径处设有放水口，用来放尽通道内的水，以防止寒冷气候时刹车盘冻裂；正常工作时，放水口用螺塞封住。刹车系统工作时，给刹车盘通冷却循环水，以平衡刹车副摩擦产生的热量。 风冷式刹车盘内部有自然通风道，靠自然通风道和表面散热。 实心刹车盘靠表面散热，主要用于修井机和小型钻机。图六 安全钳工作原理3.1.3.1.4 钳架钳架钳架是执行机构的基座，工作钳及安全钳均安装在该基座上。通常配备两个钳架，安装在绞车的底座上，位于滚筒两侧的前方。3.1.3.2 液压站液压站液压站包括：油箱组件、泵组、控制块总成、加油组件、电控箱等。其液控原理参见图七 。3.1.3.2.1 油箱组件油箱组件 油箱组件包括

34、油箱、放油阀、液位液温计、冷却器等元器件，其中：放油阀门是为了更换液压油而设。正常工作时，处于关闭状态。液位液温计供观察油箱液面高低及油箱油温。 司钻培训液压控制系统教材宏 华19冷却器为列管式水冷冷却器，用来平衡整个系统的发热。可根据系统的工作温度确定是否投入使用。需冷却时，将旁路截止阀关闭，冷却水接通；不需冷却，则将旁路截止阀开启，冷却水关闭。3.1.3.2.2 泵组泵组 泵组为液压系统的心脏。系统配备两台同样的柱塞泵，分别由防爆电机驱动，一台工作，另一台备用，工作时可交替使用。3.1.3.2.3 控制块总成控制块总成 主要由：油路块、蓄能器、截止阀、单向阀、安全阀和高压过滤器等元器件组成

35、。蓄能器可降低液压回路的压力脉动，并在泵无法正常工作时提供一定的储存能量。截止阀是用来释放蓄能器油压的，在正常工作时，截止阀一定要关严。单向阀的作用是把两台泵的出油口隔开，使其形成三个相互独立而又相互联系的油路，保持蓄能器的油液不回流。3.1.3.2.4 加油组件加油组件 加油组件由一台手摇泵、一台过滤器组成。油箱加油时，通过加油泵组完成，以保证油液的清洁度。3.1.3.2.5 电控柜电控柜 液压站的电控箱主要用来控制电机和加热器的起、停，电控箱采用隔爆处理。 司钻培训液压控制系统教材宏 华20 司钻培训液压控制系统教材宏 华21图七 液控盘式刹车装置液压原理 司钻培训液压控制系统教材宏 华2

36、23.1.3.3 操作台操作台操作台包括刹车阀组件、驻车阀组件、控制阀组、管路、压力表等，其液压原理参见图七 。工作制动工作制动：工作制动是由刹把控制刹车阀（12）实现的。刹车阀为手动比例减压阀，阀的输出压力随着拉动刹把而呈比例变化。当刹把拉到最大角度时，对应阀的输出压力最大，工作钳制动力最大；刹把推到原始位置，阀输出压力为零，工作钳松刹。每个回路中设有单向节流阀（18） ，在工作钳制动时起缓冲作用，使制动力逐渐施加，避免因操纵过猛而对设备产生不良影响。驻车制动驻车制动：驻车制动阀（19）为手动换向阀，拉动手柄，驻车制动阀换向，使安全钳油缸卸压，弹簧力使安全钳实现驻车制动。解除驻车制动时，必须

37、先将刹把拉至“刹”位，使刹车阀（12）的输出压力控制误操纵保护阀（13）换向，再推动驻车制动阀手柄，将压力油输入到安全钳油缸，克服碟簧力，解除驻车制动。注意：解除驻车制动，必须先拉工作制动刹把，再推驻车制动手柄方能解锁。该回路中设有单向节流阀（18） ，在安全钳制动时起缓冲作用，使制动力逐渐施加，保护设备。紧急制动紧急制动：紧急制动是由紧急按钮阀（15）控制的，该阀是一个手动换向气阀，控制气控换向阀（16） 。当按下紧急制动按钮时，切断气源，气控换向阀（16）弹簧复位，实现安全钳制动；同时，液控换向阀（17）因控制端失压而换向，压力油直接进入工作钳，实现工作钳制动。即：所有制动钳制动，实现了紧

38、急制动。解除紧急制动时，同上述解除驻车制动一样，必须先将刹把拉至“刹”位，再拔出紧急制动按钮，才能解除紧急制动。过卷保护过卷保护：当绞车提升重物接近天车时，绞车上安装的气动行程阀由于外力碰撞而动作，使气路接通。即正常工作时，气控换向阀（16）控制端通气源，这时，由过卷阀输出的气信号控制气控换向气阀（14）换向，切断气源，实现紧急制动。 司钻培训液压控制系统教材宏 华23误操纵保护误操纵保护：需要解除驻车时，必须先把刹把拉至“刹”位，再推驻车手柄。若司钻操纵时，没有按照规程执行，先推驻车手柄，此时，驻车制动不但没有解除，反而工作钳也处于全制动状态，实现误操纵保护功能。它强迫司钻必须按规程操作。3

39、.1.4 主要液压元件工作原理介绍主要液压元件工作原理介绍3.1.4.1 PHP10 型恒压变量泵型恒压变量泵这种变量型式的泵，输出压力小于调定恒压力时，全排量输出压力油，即定量输出，在输出油液的压力达到调定压力时，就自动地调节泵流量，以保持该恒压力，满足系统的要求。泵的输出恒压值，根据需要，在调压范围内可以无级调定。泵的工作原理见图八 ，泵的输出压力油同时通至变量活塞下腔和恒压阀的控制油入口，当输出压力小于调定恒压力时，作用在恒压阀芯上的油压推力小于调定弹簧力，恒压阀处于开启状态，压力油进入变量活塞的上腔，变量活塞压在最低位置，泵全排量输出压力油。当泵在调定恒压力工作时，作用在恒压阀芯上的油

40、压推力等于调定弹簧力，恒压阀的进排油口同时处于开启状态，使变量活塞上下腔的油压推力相等，变量活塞平衡在某一位置工作，若液压阻尼（负载）加大，油压瞬时升高，恒压阀排油口开大、进油口关小，变量活塞上腔比下腔压力降低，变量活塞向上移动，泵的流量减小，直至压力下降到调定恒压力，这时变量活塞在新的平衡位置工作。反之，若液压阻尼（负载）减小，油压瞬时下降，恒压阀进油口开大，排油口关小，变量活塞上腔比下腔油压升高，变量活塞向下移动，泵的流量增大，直至压力上升到调定恒压力。 司钻培训液压控制系统教材宏 华24图八 恒压变量泵工作原理3.1.4.2 LT07 型刹车阀型刹车阀3.1.4.2.1 特点特点管式连接

41、形式；安装尺寸小；内置式制动回路最高压力限制器；制动压力与操作力成比例；滞环小，同步性能好；所有工作油口在一个平面上。3.1.4.2.2 功能描述功能描述该双回路外力制动阀内设两个直动式三通减压阀，无级机械操作。其工作原理见图九 。结合二次回路最高压力限制可无级设定二次回路（制动回路）的压力并与操作件（4）位移成比例。如果一个制动回路失灵，第二个回路可正常工作，因为两个阀芯（2）之间是机械连接的。双回路外力制动阀的组成主要包括阀体（1）和控制阀芯（2） 、主压缩弹簧（3） 、操作件（4）和复位弹簧（5）和（6） 。操作件（4）是用来控制该阀的。通过它可压缩主控弹簧（3）靠紧双控制阀芯（2） 。

42、首先关闭 T 口的控制台肩使油液从 SP 流入双制动回路的 BR 油口。制动回路建立起的压力，通过控制孔（7）进入阀芯后部克服主控弹簧（3）推动阀芯，使双制动回路中的制动压力（二次压力）与操作件（4）的移动量成比例升高。如果操作件的偏角保持恒定，控制阀芯（2）移动至一个调节位置，并保持 BR1 和 BR2 的设定压力恒定。当主控弹簧（3）释放，压力弹簧推动控制阀芯，使得 SP 和 BR 的油路关闭，BR 至 T 的油路打开，从而使二次回路（制动回路）卸载。 司钻培训液压控制系统教材宏 华25图九 双回路外力制动阀工作原理3.2 电控盘式刹车装置电控盘式刹车装置3.2.1 功能简介功能简介液压盘

43、式刹车装置由三部分组成：制动执行机构、液压站及远程控制箱，它们之间用液压管线连接。液压站是动力源，为执行机构提供必需的液压动力；远程控制箱是动力控制环节；执行机构是制动执行部分，它由刹车钳、钳架、刹车盘三部分组成，其中刹车钳又分为常开式工作钳和常闭式安全钳两种形式。该装置具有以下五种功能：工作制动 通过操作司钻房内的电位器手柄，调节工作钳对制动盘的正压力，从而为主机提供大小可调的刹车力矩，满足送钻、起下钻等不同工况的要求。紧急制动 遇到紧急情况时，按下紧急制动按钮，工作钳、安全钳全部参与制动，实现紧急刹车。过卷保护 当大钩提升重物上升到某位置，由于操作失误或其它原因，应该工作制动而未实施制动时

44、，过卷阀发出信号，工作钳和安全钳全部参与刹车，实施紧急制动，避免碰天车事故。 司钻培训液压控制系统教材宏 华26驻车制动 当钻机不工作或司钻要离开司钻房时，将驻车制动按钮扳至“刹”位，安全钳刹车，以防大钩滑落。掉电保护 当电控系统出现问题或钻机停电时，盘式刹车装置将进入紧急刹车状态。3.2.2 工作原理工作原理其液压原理参见图十 。工作制动：工作制动是由操作司钻房内的电位器控制比例减压阀（12）的输出压力实现的。比例减压阀的输出压力随着电位器手柄的拉动角度而呈比例变化。当手柄拉到最大角度时，对应阀的输出压力最大，工作钳制动力最大；手柄推到原始位置，阀输出压力为零，工作钳松刹。每个回路中设有单向

45、节流阀（19） ，在工作钳制动时起缓冲作用，使制动力逐渐施加，避免因操纵过猛而对设备产生不良影响。驻车制动：驻车制动阀（20）为防爆电磁换向阀，其换向按钮安装在司钻房内，换向按钮置于“刹“位，驻车制动阀换向，使安全钳油缸卸压，弹簧力使安全钳实现驻车制动。注意：解除驻车制动时，必须先将电位器手柄拉至最大角度，将载荷刹住，再扳驻车制动按钮，否则将造成溜钻事故。该回路中设有单向节流阀（19） ，在安全钳制动时起缓冲作用，使制动力逐渐施加，保护设备。紧急制动：紧急制动是由防爆电磁换向气阀（16）控制的，该阀的控制按钮安装在司钻房内，控制气控换向阀（17） 。当按下紧急制动按钮时，切断气源，气控换向阀（

46、17）弹簧复位，实现安全钳制动；同时，液控换向阀（18）因控制端失压而换向，压力油直接进入工作钳，实现工作钳制动。即：所有制动钳制动，实现了紧急制动。解除紧急制动时，同上述解除驻车制动一样，必须先将电位器手柄拉至最大角度，再拔出紧急制动按钮。过卷保护：当绞车提升重物接近天车时，绞车上安装的气动行程阀由于外力碰撞而动作，使气路接通。即正常工作时，气控换向阀（17）控制端通气源，这时，由过卷阀输出的气信号控制气控换向气阀（15）换向，切断气源，实现 司钻培训液压控制系统教材宏 华27紧急制动。掉电保护：当电控系统出现故障或钻机停电时，防爆电磁换向气阀（16）的电磁铁失电，从而切断气控换向阀（17）

47、控制端气源，实现紧急制动。 司钻培训液压控制系统教材宏 华28图十 电控盘式刹车装置液压原理3.2.3 主要液压元件工作原理介绍主要液压元件工作原理介绍 司钻培训液压控制系统教材宏 华293.2.3.1 比例减压阀比例减压阀其工作原理见图十一 。此阀为三通式比例减压阀，直动式。阀的调整量与输入电信号成正比。比例减压阀与电子放大器协同工作。放大器对比例阀提供一适量的电流信号，以校准阀的调整量，使之与供给电子放大器的输入信号相对应。当工作油口的油压超过规定的设定值时，高压作用于锥阀芯上，使油从工作油口转从 T 口流出，从而保持了设定的压力。集成结构及可在工厂预调的特点，保证阀具有良好的性能，以及阀

48、与阀之间的互换性，也简化了系统安装及调试。线圈全部塑料封装，阀具有抗震、抗冲击、抗环境影响等特点。图十一 比例减压阀工作原理3.2.3.2 继动阀继动阀其工作原理见图十二 。液压继动阀是三通型液压控制直动式比例减压阀。其组成主要包括阀体（1） 、控制阀芯（2） 、复位弹簧（3）和放气螺钉（4） 。该阀通过 G 口的液压先导压力控制。先导压力直接作用在控制阀芯（2） ，首先关闭 T 口的控制台肩，然后油液从 SP 流至 BR。制动回路 BR 所建立起来的压力还通过控制孔（5）作用在控制阀芯（2）后部以平衡先导压力，这使得制动压力与先导压力成比例升高。如果先导压力保持恒定，控制阀芯（2）移动至调节

49、位置使 BR 口压力保持恒定。当先导压力降低时，复位弹簧移动控制阀芯（2） ，关闭 SP 至 BR 的油路而打开 BR、T 口的油路，这样就释放了制动回路的压力。 司钻培训液压控制系统教材宏 华30图十二 继动阀工作原理3.3 维护与保养维护与保养序号检查内容要求保养周期1液位最高液面以下，最低液面以上。加油时，须从循环泵加油口加HM-68 抗磨液压油（夏天） ，L-HV32 低抗磨液压油（冬天） 。2温度油温不高于 703系统压力7.8 MPa4泵组运转声音、温度无异常噪音、高温5防碰天车系统触动防碰阀并确保刹车设置正确每班6油缸密封性应无滴漏7刹车块间隙工作钳、安全钳：0.5mm8刹车块厚

50、度最小厚度 12mm9各管线及接头密封良好无渗漏、无损坏10快速接头无渗漏、损坏、虚接每天11各销轴是否粘连无载下推、拉、转各销轴并确认移动自由无粘连12蓄能器预充压充氮压力应为 4 MPa13油样检查并清除杂质每周14给所有部件加油从加油孔给所有部件加润滑油1 个月15所有固定螺栓检查并紧固所有固定螺栓、螺钉3 个月16拆检清洗杠杆和销轴清洗刹车粉尘更换损坏零件6 个月 司钻培训液压控制系统教材宏 华3117刹车盘磨损、龟裂允许最大磨损厚度 10mm，热疲劳裂纹不得影响强度和漏水，否则应更换18滤芯更换19钳架焊缝检查焊缝是否有裂纹及固定螺栓20结构检查检查刹车系统中所有结构部件21清洗净化

51、液控系统清洗净化油箱及所有液压回路6 个月22安全缸碟簧更换全部碟簧12 个月4 步进式钻机平移液压控制系统步进式钻机平移液压控制系统4.1 功能简介功能简介该平移装置是专门为丛式井设计，可平稳、快捷地将钻机整体从一个井口位置移到另一个井口位置，从而减小了钻机搬家的劳动强度，节约了搬家时间，提高了工作效率。4.2 主要技术参数主要技术参数额定工作压力：16 MPa额定流量: 120 L/min起升油缸单缸额定举升重量：130 吨额定举升速度：5 mm/s（可调）平移油缸单缸额定推力：40 吨平移油缸单缸额定拉力：30 吨平移油缸额定伸出速度：10 mm/s（可调）平移油缸额定缩回速度：10 m

52、m/s（可调）4.3 工作原理工作原理平移装置的工作原理见图十三 。操作箱上的压力油 P、回油 T 分别与综合液压站的钻杆动力钳进油、钻杆动力钳回油相连，泄漏回油 L 也应引回综合液压站。按照操作箱、管线两端、平移装置油缸上的标记，逐一对应将管线连接好，注意管线不要错接、自封式快换接头不能虚接。操作举升油缸手动换向阀(3.1),将钻机整体举起，然后操作平移油缸手动换 司钻培训液压控制系统教材宏 华32向阀(3.2),使钻机前移或后移，再将钻机放下，操作平移油缸手动换向阀(3.2)，使轨道前移或后移，完成一个工步。然后重复上述动作，直至钻机移至下一个井位。起升油缸及平移油缸的速度可通过控制手动换

53、向阀阀芯的开口来进行调节。4.4 注意事项注意事项 ( 1 ) 起升油缸及平移油缸在管线连接好后，应进行空载排气，直至起升油缸、平移油缸基本同步后，方可带载作业。（2）管路上的自封式快换接头不能虚接。（3）管线连接时，应严格按照标志逐一对应相连，不能接错。（4）钻机在平移的过程中，应注意观察液压管线，防止液压管线受到挤压。 图十三 平移装置工作原理4.5 主要液压元件工作原理介绍主要液压元件工作原理介绍4.5.1 自调式同步阀自调式同步阀4.5.1.14.5.1.1 性能特点性能特点 司钻培训液压控制系统教材宏 华33自调式同步阀是国内外普通固定式同步阀的重大改进，解决了固定式同步阀流量适应范围狭窄的难题。新阀具有流量范围宽、纠偏能力强、能量损失小、精度易保证等许多特点。已成功的应用到上千个同步系统中。该阀性能如下：同步误差：0.5-1.5%单阀流量适应范围：3-5 倍系列流量：3-320 升/分 最高使用压力：32 MPa单阀压降：0.81.2 MPa允许出口负载偏差：30%(流量下限时)-90% (流量上限时)使用温度：20 至 60 度适用介质：矿物油油过滤精度：9-11 级连接方式：板式