k60车装钻机上起升绞车液压系统的设计

k60车装钻机上起升绞车液压系统的设计

0持钻具、换当、液压该系统是原油钻孔的三大主要工作设备之一，在孔工作中发挥着非常重要的作用。一般钻井工艺对绞车的要求主要有以下几方面:(1)绞车要有足够的提升档数,最好能无级调速,以适应起重量的变化,以便提高功率利用率,节省起下钻时间;(2)可在任意位置以任意的力悬持钻具,以确保在钻井作业中,能准确地调节钻压,均匀送进钻具,在下钻过程中能随意控制下钻速度,制动准确可靠;(3)换当、调速应柔和;(4)操作要集中、省力。国产钻机绝大多数为机械传动,起升系统一般只有4～6个机械挡,以一台3000m(相当于120个立根)的钻机为例,起钻过程中每次只能卸下一个立根(长25m左右),钻柱长度由3000m逐渐缩短,对应的钻柱重量逐渐减小。显然,6个起升挡速度不能与起重量很好地匹配,导致起升功率利用率较低。如果采用恒功率调速,虽然能满足功率利用率最高、起升时间最短的要求,但当钻柱重量变得很小时,速度会升的过高,操作不安全。因此不宜全程采用液压随动恒功率控制。为了能有效地控制钻柱的起升、下放速度,并使滚筒在钻井过程中保持有任意的悬持力矩,在进口的K650车装液压钻机上采用了如下的液压控制系统,使该钻机的起升系统较好地满足了钻井工艺要求。1压力控制如图1所示。该系统的主油路采用闭式回路,用一台液压随动变量泵1驱动一台绞车油马达8。主油泵1的排量由液压随动调排量机构的先导阀3及随动阀2控制。主油泵1、操纵油泵6、补油泵5、控制油泵4均由同一台柴油机驱动;手动组合阀13对主泵实现短距离的变量遥控;三位四通换向阀12控制刹车缸10;阀11为单向液阻器,可控制刹车缸的缓松速度;换向阀9控制液压马达进回油路的通断。2工作原则该系统的特点是通过控制台上的一个手动组合阀13对主泵实现短距离的变量遥控,从而方便地控制绞车的正反转、停车以及转速调节。(1)u3000中阀的工作原理图1中手动组合阀13是三位四通换向阀同溢流阀的组合,其结构组成如图2所示。其主要组件有操作手柄1,滑阀滑动支点2、滑动铰链3、滑阀4、溢流阀阀座5、溢流阀阀芯6、溢流阀弹簧7、阀体8、溢流阀调压螺钉9等组成。当向左扳手柄1时,滑阀阀芯4右移,阀13左位工作,P与A油口相通,B与O油口相通,同时带动溢流阀阀座5右移,压缩溢流阀弹簧7和阀弹簧10。当向右扳手柄时,滑阀阀芯4左移,阀13右位工作,P与B油口相通,A与O油口相通,同时带动阀弹簧座11左移,压缩溢流阀弹簧7和阀弹簧10。手柄扳动的角度越大,溢流阀弹簧的压缩量就越大,溢流压力就越高,即P油口压力就越高。因此,手柄扳动角度的大小决定了控制油压的大小,扳动角度大,则为图1中阀3提供的控制油压也大。当松开手柄时,阀弹簧10将阀芯4推至中位,即图示位置。阀13手柄扳动的方向决定了阀3控制油的流动方向,如阀13处于左位时,控制油进入阀3的上端,阀3下端回油,使阀3阀芯下移,上位工作。操纵泵6来的压力油一路直接进入随动阀2下腔,另一路经先导阀3进入随动阀2上腔,使随动阀2的活塞差动,随先导阀3下移。当阀13处于右位时,控制油进入阀3的下端,阀3上端回油,使阀3阀芯上移,下位工作。操纵泵6来的压力油直接进入随动阀2下腔,随动阀2上腔的油回油箱,使随动阀2的活塞随先导阀3上移。由上述可见,图1中阀13决定了阀3的控制油的流动方向和压力的大小,也即决定了双向变量泵1的供油方向和排量的大小。(2)油马达调整阀控制油如图1所示,当手动组合阀13处于中位时,控制泵4的排油和回油路相通,液动换向阀12(为液阻并联阀)处于中位,刹车缸10由于弹簧力的作用刹住绞车滚筒;与此同时,液动换向阀9亦处于中位,油马达进出油路相通,主油泵1卸荷,油马达不转。当手动组合阀13处于左位时,液阻并联阀12亦处于左位,控制油进入刹车缸10下腔,克服弹簧力,缓松刹带;同时,阀9处于右位,切断油马达进出口通路,油马达即可正转。当手动组合阀13处于右位时,阀9处于左位,切断油马达进出口通路,油马达即可反转。此时,液阻并联阀12亦处于右位,控制油进入刹车缸10上腔,与弹簧力一起,拉刹带,以一定的制动力矩控制下钻速度。由上述分析已知,手动组合阀13是一个换向阀和压力阀的组合阀,它的手柄扳动的方向决定了控制油的流动方向,手柄扳动角度的大小决定了控制油压的大小,扳动角度大,则控制油压也大。控制油压的大小又决定了变量泵先导阀3的移动距离,而先导阀3的移动距离又决定了随动活塞2的移动距离。随动活塞2的移动距离又决定了主泵1斜盘的倾角,即决定了主泵的流量。因此,手动组合阀13的手柄扳动角度的大小就决定了主泵流量的大小。手柄扳到极限位置时,主泵1的流量也达到最大值。在图1中,序号6为操纵泵,用来给主油泵变量调节油缸供油。序号7为双溢流阀,作为系统中的高压保护。序号5为补油泵,它与双向溢流阀7两者配合,又可实现对闭式回路补充冷油,替换热油,起油温调节作用。阀9决定油马达8的进出口油路是否短路,当起升马达8不工作时,可使主油泵1卸荷。另外,液控三位四通阀9为液阻并联阀,它可以根据需要,将由单向阀和可调节流阀组成的单向液阻器并联到回路中去,当外载带动马达旋转(例如下放钻柱)时,液阻器可限制马达转速,也即限制钻柱下放速度,起到限制刹车的作用。3节能特点在进口的K650车装钻机上采用上述液压系统,因绞车马达的换向、变速、停止与制动所有控制都集中在手动组合阀13的手柄上,因而具有操作集中、省力的特点;同时可以实现无级调速和过载保护,省去了繁琐的机械变速机构,使整个起升系统具有功率利用率高、结构简单