钻机拖挂式机泵组的研制

钻机拖挂式机泵组的研制

1拖挂式钻机用机泵组随着油田钻机械制造技术的快速发展，钻的集成模块程度不断提高。例如，包括主机底部、主机支持、泵组、机车房、水泥罐、钻头盒、钻头杆框、钻孔通道、门坡道、各种安装和安装的单元，以及钻台地板、主机架、，乍得台和其他独立模块。它不仅方便了本地机械制造的精确、快速安装和拆卸，而且有助于快速配置机械制造的叶片。目前,钻机上配备的机泵组一般是由一个橇或两个橇组成,搬家时主要依靠普通车辆来运输,而且在机泵组装卸时必需依靠一台或两台吊车配合。然而,国内外很多用户要求钻机上所配机泵组搬家时采用拖挂式运输,不仅节省人力物力,而且降低了钻机搬家的费用。鉴于此,新研制了拖挂式钻机用机泵组,为实现钻机快速搬家提供了一种比较理想的机泵组型式。该型式机泵组共有三种,所用钻井泥浆泵为TJBZ5、TJBZ8、TJBZ10三种,下面以TJBZ8机泵组为例进行介绍。2泥浆泵站及半挂车牵引销机泵组型号为TJBZ8;柴油机型号为CAT3412;柴油机功率为760HP;柴油机最高转速为2100r/min;液力变速箱型号为ALLSIONS6610;泥浆泵型号为RGF800;泥浆泵功率为800HP;泥浆泵额定冲次为150spm;半挂车双桥轴距1350mm;半挂车牵引销为90#;外形尺寸(长×宽×高)为15350mm×3000mm×3300mm;最高车速为30km/h。3动力传动方案TJBZ8机泵组采用半挂车结构,半挂车兼有运输底盘和作业底座功能,可以用牵引车拖拉整个机泵组行驶,柴油机、液力传动箱、角齿轮箱、皮带传动部分、泥浆泵、灌注泵等依次安装在半挂车上。作业时半挂车车架平放,半挂车主梁作为机泵组的底座,轮胎与车桥不再承载;移运时可以利用半挂车前端的液压支腿支起到牵引车鞍座高度,由牵引车拖走。移运状态如图1所示。TJBZ8拖挂式机泵组采用CAT3412型增压柴油机作为动力机。该机体积小、质量轻、效率高,功率范围广,燃油经济性好,全程式调速器对负荷变化响应速度快。液力传动箱具有柔性传动的特点,使整机传动平稳,加速、降速均匀,能够充分发挥装机功率,并使发动机在经济转速下工作,提高发动机功率利用率。目前泥浆泵已发展到大功率、大排量、高压力,由于RGF系列泥浆泵结构简单、体积小、寿命长、运转平稳,因此能够满足各种深度钻井作业的需要。采用RGF800三缸单作用活塞式泥浆泵,是为了满足中等深度钻井作业的要求。该机泵组采用角齿轮传动箱输出动力,采用皮带传动装置,使柴油机、泥浆泵的安装方向与拖车中心线一致,满足公路行车时宽度尺寸的要求。TJBZ8机泵组动力传动路线:柴油机→液力变速箱→万向联轴器→角齿轮箱→万向联轴器→窄V带→泥浆泵。其作业状态如图2所示。4关键技术4.1半悬挂车辆4.1.1半挂车悬挂系统额定装载质量为25t;最高车速为30km/h;最大爬坡度为17%;后双桥悬挂为刚性平衡梁悬挂;后双桥承载为13T级(单桥);轮胎为12-20×18PR;制动系统为双管路制动;牵引销为90#;适用环境温度为-45℃~35℃。该专用半挂车是专门为拖挂机泵组而设计的运载车底盘。半挂车车架主要由两根主纵梁和边梁以及若干根横梁焊接而成,主要采用高强度低温钢材,泥浆泵及动力机组居中布置在半挂车上。后双桥悬挂采用刚性平衡梁悬挂,行驶稳定平顺、简便可靠。车辆各轴载荷均匀,结构稳定简单、维护保养方便,可以适应油田各种混合路况。悬挂系统如图3所示。制动系统采用了双管路气压制动和放气弹簧制动室,不仅制动可靠、迅速,还具备了停车制动的功能。电路系统采用七芯线,24V电压,负极搭铁。安装有示宽灯、后尾灯等完整的信号指示灯。半挂车前端安装有标准的电气接口,气和电均由牵引车供给。4.1.3驱动液压站,操纵控制支承装置为液压式支腿油缸,该装置安装在主纵梁的鹅颈后面,与牵引车分离后可作为半挂车的前支点。在尾部安装有小型柴油机驱动液压站,为液压支腿提供液压动力。当操纵控制阀时,便可使液压支腿升降。该车共安装有二件液压支腿承载装置,对称布置。需要运输时,支起支腿到牵引所需高度,将牵引车倒入鹅颈并锁紧牵引销后,收回液压支腿承载装置就可长途行驶。工作时,先将液压支腿支起,分离开牵引车并驶出,然后收回支腿将拖车放平,即可工作。整个过程无需任何吊运安装,省时省力。如图4所示。4.1.4机泵房的设计为满足机泵组的整体要求,半挂车的宽度达3m多,能在公路上运输。但在铁路上运输时,机泵房上方就超宽了。因此,将机泵房设计为可拆式,墙体和房顶可分成若干块,墙体插在半挂车上的专用孔内,各块之间用螺栓联接。这样运输时机泵房可拆开,满足了铁路运输的要求。4.2系统的控制和工作原理采用ALLSIONS6610型液力变速箱,它采用向心式单级三相带闭锁的综合变矩器,行星齿轮式机械变速箱。行星齿轮传动箱为齿轮间常啮合传动,由液压多片式摩擦离合器控制,能在负荷状态下接合或脱开,实现动力换档。液压控制系统随负荷变化,可自动切换为变矩或锁止工况,该配置既大幅度减小了体积,又可利用ALLSIONS6610型液力传动箱的调速特性,来满足钻井作业不同工况下对钻井液排量和压力的不同要求,该液力变速器可提供六个档位,实际使用液力传动箱的I、II、III档即可满足工况要求,通过档位的变换改变了单靠调节油门的传统方式,节约了柴油机的油耗,运转更加经济。4.3压力监测和泵冲a.采用泥浆泵放喷停机技术,放喷后可以实现柴油机立即熄火,避免泥浆大量放喷浪费和污染。在泥浆泵的剪销安全阀处设置压力监测传感器,当由于压力过高安全阀的剪切销剪断后,传感器将监测到的信号传递到发动机熄火装置,使发动机立即停机。b.监测泥浆泵动力端润滑系统压力。在润滑系统油压超过设定值时报警;在润滑系统压力低于设定值时报警,但泥浆泵不工作时不报警。c.监测泥浆泵的瞬时泵冲和累计泵冲。d.监测灌注泵的排出压力。4.4确保润滑和冷却介质正常a.车架为重载结构,选用符合低温-45℃工作环境下适用的钢材,并进行低温冲击功测试,采用低温焊材和低温焊接工艺焊接。b.选用低温环境的润滑介质和冷却介质,确保润滑及冷却介质工作正常。c.安装发动机水套水电加热器,保证低温时柴油机的冷启动能力。d.发动机和液力传动箱油底壳,泥浆泵动力端油池,齿轮传动箱油池等加装防爆电加热装置,整套机泵组在拖车台面以上安装可拆卸保温机泵房,安装2台防爆电暖器,为设备和工作人员提供保温。e.对车架大梁内设置蒸汽加热管线,避免长时间作业与地面的冻结。通过一系列的有效措施,充分可靠地保证了机泵组低温-45℃工作,以及低温-60℃保存的性能要求。5俄罗斯西伯利亚地区自2007年6月第一台TJBZ8型拖挂