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钻井绞车基础知识,,Basic Knowledge of Drawworks,,第一部分 钻井绞车原理及结构,,目 录,第三部分 钻井绞车保养要求,第四部分 钻井绞车故障分析与处理,第二部分 钻井绞车操作规程,第一部分 钻井绞车原理及结构 一、概述：绞车是起升系统的重要设备，也是一部钻机的核心设备，是钻机的三大工作机之一 1、绞车的功用 1）在钻进过程中悬挂钻具，送进钻柱、钻头，控制钻压 2）在起下作业中起下钻具和下套管 3）利用绞车的猫头机构紧、卸钻具丝扣和起吊重物 4）作为转盘的变速机构和中间传动机构 5）对于自升式井架钻机，用来起放井架 6）利用绞车的捞砂滚筒，进行提取岩心筒、试油等项工作2、绞车型号及技术规范,,,,二、现代绞车的结构方案 钻井绞车种类繁多，但最能体现其结构特点的是绞车中轴的数目，下面按绞车轴数对各种绞车进行简单归纳和分析 1、单、双轴绞车 ： 最初钻机的绞车是单轴绞车，这种绞车仅有一根滚筒轴，绞车的变速由绞车前边独立的一台四档-倒档的齿轮变速箱实现，这种绞车的特点是，猫头转速偏高，位置过低，操作不方便为了克服单轴绞车的缺点，而研制了双轴绞车，即把猫头单独装配在一根轴上，就成了双轴绞车。

单、双轴绞车一般适用于浅井或中深井 2、三轴和多轴绞车 ： 为了满足深井和超深井钻井的需要，三轴和多轴绞车相继问世，四轴以上的绞车为多轴绞车，现代重型和超重型绞车属于此种类型的绞车如大庆Ⅱ型钻机绞车JC-14.5和ZJ40/2250CJD钻机的JC40-3都是三轴绞车ZJ45J和ZJ45L钻机的JC-45是五轴绞车,3、独立猫头轴-多轴绞车 ： 由于重型和超重型绞车外形尺寸大、重量大（一般20~30t）、搬家安装困难，尤其是现代深井和超深井钻机钻台较高（一般6~11m），为了避免绞车上高钻台非自升式井架），近年来又研制了独立猫头轴-多轴绞车此种绞车的结构方案为：①独立猫头轴和转盘传动装置构成一个单元，置于钻台上，担负接、卸钻具丝扣和提升一般重物，还可充当转盘中间传动装置②主绞车置于钻台下面后台上或联动机底座上，担负起、下钻具、下套管、处理事故等提升任务，可避免长的上钻台链条此种绞车的滚筒、猫头机构以及转盘都单独有各自的档速、制动机构，这样它们都能根据所需，获得较优的工作特性ZJ32J-1、ZJ50/3150L、ZJ40/2250JLD、ZJ70/4500LD等钻机的绞车均属于这种类型,4、电驱动绞车 ： 由于直流电驱动和交流变频电驱动钻机的问世，结构更为简单的电驱动绞车应运而生。

此种绞车利用直流电机或交流变频电机为动力，分别驱动滚筒轴和猫头轴因电动绞车的结构较简单，一般猫头轴不分设单元，和主绞车构成一整体 三、典型绞车结构（一）JC50DB绞车,1、总述： 绞车基本形式为单轴绞车，其结构主要由滚筒轴、齿轮减速箱、转盘传动箱、绞车架及润滑、气控、水冷却系统等组成其传动形式为，电机通过齿轮减速箱直接传动滚筒轴钻台上配有液压猫头，以满足钻进和起下作业的要求绞车的主刹车为液压盘式刹车，两个刹车盘集中布置在轴左端；辅助刹车既可用能耗制动，也可用336WCB型伊顿盘式气刹车转盘由独立驱动电机通过链条传动箱、锥齿轮箱及万向传动轴来驱动，独立驱动电机置于钻台面上，并与绞车电机通过右侧伊顿CH1250离合器连接，这样既可实现两电机并车传动绞车，也可在一个电机出故障时相互替换使用，以提高绞车和转盘的可靠性 计算机程序控制西门子全数字矢量变频器,驱动YJ型低基频大扭矩变频调速电机，可实现带载起动及零转速输出最大扭矩,一体化司钻控制室，司钻控制室主要包括控制、显示和监视三大功能,,JC50DB,2、绞车的特点 1）滚筒轴是由一台交流变频电机通过齿轮减速箱驱动的，特殊情况下，可由两台电机并车驱动。

滚筒提升速度，通过电机实现无级变速 2）减速箱中间轴上装有伊顿CH1940离合器，以满足下放空吊卡和起下钻点动操作 3）下钻时电动机反转，则变成发电机，可充当绞车的辅助刹车进行能耗制动实现对电网能量反馈，减少制动装置的能量损耗，节约能源根据需要也可在滚筒轴右端安装一个伊顿336WCB2盘式气刹车作为绞车的第二辅助刹车,能耗制动原理 在钻具整个下放过程中，绞车滚筒以反力矩拖动绞车电机反转，绞车电机这时处于“发电”工况，产生电磁制动力矩，使游动系统和钻具的下放以给定值运行系统通过总线方式实时采集绞车电机的相关电气参数，通过PLC系统把实际速度与设定速度的差值发送到变频系统，通过软件动态控制绞车电机的下放速度，实现绞车的数控能耗制动,4）采用双联电动齿轮油泵装置，对齿轮减速箱强制润滑 5）减速箱采用收缩盘式结构与滚筒轴相连，安全可靠，减小轴向尺寸 6）主刹车采用液压盘式刹车，两个刹车盘集中布置在轴左端，每个刹车盘上装有两个工作钳和一个安全钳，由司钻房集中控制 7）装有过卷阀式和数码式防碰装置，使起下作业安全可靠 8）油气水管线布置于铺板下易于检修的地方,3、绞车提升能力： 如表ZJ50/3150DB-1钻机的最大钩载3150kN，此时，必须两台电机并车。

当单电机超载1.5倍时的提升能力：大钩载荷1857kN，提升速度0.7m/s交流变频电机额定转速803rpm，额定转矩11876Nm,,JC50DB绞车提升曲线,,,4、绞车主要部件 1）滚筒轴总成 滚筒轴总成主要由水气葫芦、两个刹车盘、滚筒体、轴和轴承等组成两个刹车盘直径￠1400mm，厚度75mm，刹车盘内有冷却水道、进、排水口和放水口开槽滚筒体由三段铸、焊而成，滚筒体直径￠790mm，缠绳部位长度1555.6mm，总长度2108mm滚筒轴轴承规格23052CC/W33（260×400×104）滚筒轴的动力由两台型号为YJ31F（1000kW，800rpm）交流变频电机通过3H215.04绞车齿轮减速机传至滚筒轴,2）绞车齿轮减速机 该减速机的作用是将绞车电机（型号为YJ31F（1000kW，800rpm）交流变频电机）的动力通过减速器输入轴与绞车电机之间的齿式联轴器传至滚筒轴，绞车电机也可以通过CH1250伊顿离合器并车共同驱动滚筒轴所以减速机是JC50DB单轴绞车的外变速机构该减速机为二级平行轴直齿圆柱齿轮减速器，第一级小齿轮齿数35，大齿轮齿数69，第二级小齿轮齿数34，大齿轮齿数75，齿数比4.394，额定功率1840kW，输入转速803~1800rpm。

齿轮箱齿轮和轴承由电动油泵循环润滑系统强制润滑和冷却，润滑油为N220为了保证润滑油能正常工作，在环境温度低于0℃时启动设备应对润滑油进行预热，预热温度≥8℃润滑油工作温度为5~85，最大工作温升≤45℃，齿轮箱的工作环境温度为-40~45℃润滑油应3~9个月检查油质一次,3）转盘链条箱和角传动箱 其作用是将转盘电机的动力通过LT500/250T离合器和齿式联轴器传给角传动箱，链传动副采用2″3排链条（140-3×64），小链轮Z21，大链轮Z27角传动箱中的主动锥齿轮Z25m16左旋，被动锥齿轮Z26m16右旋，每根锥齿轮轴采用两个不同型式的轴承支撑，靠近锥齿轮端的轴承是22326CC/W33（130×280×93）双列调心滚子轴承，远离锥齿轮端的轴承是NU326（130×280×58）主要承受径向载荷的短圆柱滚子轴承，角传动箱通过一根1574mm的传动轴和两根W51.5×870万向轴传动转盘，三根轴共采用三个22224C/W33（120×215×58）双列调心滚子轴承支撑 （二）JC45绞车,绞 车,第二章,返回,气控箱,刹把,支撑系统（框架式支架或密闭箱壳式座架）,传动系统（由绞车轴、轴承、链轮、齿轮、链条）,XSZF-40司钻控制房,ZJ40CJD液压起升系统操纵箱,控制系统（牙嵌、齿式、气动离合器，司钻操作台、控制阀）,轮毂式离合器,支撑系统,,6、转盘,（1）组成：由壳体、转台、负荷轴承、防跳轴承、水平轴、大小锥齿轮等组成。

转盘,水龙头,第二部分 钻井绞车操作规程 1）启动绞车主电机之前，先启动润滑油泵电机，待润滑油循环正常后，再启动主电机，并可挂合滚筒离合器（CH1940），进行绞车作业 2）当空吊卡下放遇阻或上卸钻柱时需要点动操作时，可操作CH1940离合器合主盘刹来完成 3）为满足减速箱中间轴上的CH1940离合器的要求，司钻控制房内总气压表压力应达到0.7~0.8Mpa当起升最大负荷时压力不低于0.75Mpa4）下钻过程中由于电机的特性自动实现能耗制动严禁不挂辅助刹车将钻柱自由落体下放，然后用主刹车猛刹建议正常下钻作业时，开始就使用能耗制动，以减少下钻动能，使之匀速下钻 5）处理事故时，可以操作转盘离合器和转盘惯性刹车，以实现转盘点动或停止在某一位置转盘离合器和转盘惯性刹车的气控阀是联锁的，在作业中相互切换时，必须在放气位置即中间的“分”位上停留2~4秒，使 挂合的离合器有充足的时间放气，以防止过快磨损摩擦片或烧坏橡胶气胎,第三部分 钻井绞车保养要求 1）脂润滑 采用汽车通用锂基脂ZL-1和ZL-2，环境温度在-29~5℃时，应采用ZL-1，环境温度在0~52℃时应采用ZL-2，要以润滑点的标牌指示、润滑日期为准进行正确润滑。

2）稀油润滑 绞车的减速箱采用双联电动齿轮油泵进行喷油润滑正常打钻，用一套油泵进行润滑，另一套备用两套油泵有各自的吸入虑清器和排出虑清器，油液经1″排出管排出到齿轮箱，润滑齿轮和轴承当需要清洗排出虑清器时，先将两个直通路阀打开（正常工作时二者关闭），将排出虑清器前后的阀关闭，即可清洗、更换虑清器润滑油为N220，加入量约540公斤，润滑油压0.2~0.3MPa,3）角传动箱及链条箱润滑调试 连接好润滑系统所有的管线后，在未加载前先对润滑系统进行调试，调试前先将油箱加油至油标尺的第一刻度处，启动转盘电机700rpm左右，运行20分钟，调节溢流阀，使工作油压在0.2~0.3Mpa之间，此时检查管线的渗漏、油压波动、各管路附件、入虑清器及管路滤油器等情况，并检查动态油面高度，如低于第三刻度则再注油，高于第二刻度则可适当放出部分油,一、绞车的维护保养规程 1、日常检查及维护保养 1）每班检查项目: (1)绞车同底座连接螺栓是否齐全不松动 (2)快绳绳卡压板螺栓是否齐全不松动 (3)刹车机构固定螺栓是否齐全不松动；摩擦块与刹车盘的问隙是否合适 (4) 油池油面是否在刻度范围内 (5)齿轮油泵压力是否在0.1 -0.4MPa之间。

(6)各链条是否润滑良好，松紧适合 (7)每个轴端轴承温升情况 (8)每个轴端、轴承盖及箱盖等处是否漏油 (9)气胎离合器最低气压为0.7Ma (10)各种气阀，气管线，接头等是否漏气,(11)润滑管线是否漏油，各喷嘴有无堵塞，喷嘴方向是否正确 (12)各传动处是否有异常现象 (13)水气葫芦、辅助刹车密封是否可靠，冷却水路应畅通无泄漏 (14)直流电机运转平稳无异响 2）定期检查 当绞车运行一段时间后，会产生运转部分磨损，连接部分松动，管路不畅，密封件老化等情况，若继续发展对设备的使用产生不良影响因此，除了上述的日常检查，一般的维护保养之外，尚需进行定期的检查与修理这种检查应有专业机修人员参加，较大的修理(例如更换某部件的轴承)应在维修站点或机修厂进行3）每季的定期检查 (1)打开窗口及护罩上的盖板(门)检查链条的状态，链条、链销、滚子、开口销要逐一检查根据检查结果，判断是否能继续使用，当磨损较为严重时，应予以更换 (2)检查刹车摩擦块的磨损情况，必要时予以更换 (3)检查气胎离合器气囊是否老化，摩擦块磨损严重的应予以更换 (4)检查摩擦猫头的工作间隙，必要时调整垫片(或更换摩擦片)。

(5)检查各刹车盘的磨损状况，必要时予以更换 (6)检查齿式离合器内外齿的磨损情况7)检查伊顿刹车摩擦盘、摩擦片磨损状况，必要时予以更换 (8)油路检查下述部件，根据情况予以清洗、更换、检修或调整: ①油箱; ②过滤器；③油管线；④润滑脂管线；⑤链条润滑喷嘴；⑥压力表；⑦密封件 4）每年的定期检查 (1)检查所有的连接件的螺钉螺母，松动时，要予以紧固，开口销、锁固铁丝等如有丢失、损坏要予以复原 (2)检查各轴承的磨损情况，过度磨损的轴承应予以更换 (3)检查全部润滑油、脂管线应无泄漏及堵塞 (4)检查离合器机构，更换磨损件。