DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機(jī)研制與應(yīng)用

郭冬，朱林，劉遠(yuǎn)波，嚴(yán)敏消，郭小燕，付瑩

（1.西安石油大學(xué)；2.寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721002）

DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機(jī)研制與應(yīng)用

郭冬1,2，朱林1，劉遠(yuǎn)波2，嚴(yán)敏消2，郭小燕2，付瑩1,2

（1.西安石油大學(xué)；2.寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721002）

針對目前快速移運(yùn)鉆機(jī)移運(yùn)特性設(shè)計了DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機(jī)，鉆機(jī)在移運(yùn)過程中游吊系統(tǒng)隨井架一體移運(yùn)，因此倒繩機(jī)可與井架或底座連接與游動系統(tǒng)一體移運(yùn)，同時由于快速移運(yùn)鉆機(jī)極少進(jìn)行抽、穿繩作業(yè)，倒繩機(jī)不配備引繩滾筒，結(jié)構(gòu)簡化重量輕易于布置。另外，倒繩機(jī)配備剎車系統(tǒng)，產(chǎn)品安全性能得到提升。

快速移運(yùn)鉆機(jī)；一體移運(yùn)；倒繩機(jī)；剎車裝置

隨著石油鉆機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，快速移運(yùn)鉆機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，適應(yīng)快速移運(yùn)鉆機(jī)的配套設(shè)備也不斷更新，倒繩機(jī)作為石油鉆機(jī)必不可少的容繩設(shè)備，為適應(yīng)快速移運(yùn)鉆機(jī)特性也有了針對性設(shè)計。目前大部分倒繩機(jī)采用單獨(dú)撬裝形式，放置于鉆機(jī)底座下方側(cè)面的配套方案，且倒繩機(jī)多采用雙滾筒設(shè)計，這種倒繩機(jī)在常規(guī)鉆機(jī)中廣泛應(yīng)用，但在快速移運(yùn)鉆機(jī)中則不適應(yīng)快速移運(yùn)要求。由于快速移運(yùn)鉆機(jī)在搬家過程中采用大模塊整體移運(yùn)，多采用井架直立與底座整體移運(yùn)或井架、底座分體移運(yùn)。然而無論采用以上那種移運(yùn)方式，游吊系統(tǒng)與井架均一體移運(yùn)，鉆井鋼絲繩不從游吊系統(tǒng)抽出，而是與井架一體移運(yùn)，針對這樣的移運(yùn)特性便研制了可隨井架或隨井架與底座一體移運(yùn)的倒繩機(jī)。該產(chǎn)品當(dāng)鉆機(jī)移運(yùn)采用井架直立與底座整體移運(yùn)時固定在底座下側(cè)，當(dāng)鉆機(jī)移運(yùn)采用井架、底座分體移運(yùn)時，則固定于井架臥倒?fàn)顟B(tài)的后側(cè)。同時由于移運(yùn)時鉆井鋼絲繩不從游動系統(tǒng)抽出，重新組裝時則不需要穿繩，極大的減少了穿繩的次數(shù)，因此該倒繩機(jī)不配備引繩滾筒。

1 倒繩機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)

DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機(jī)如圖1所示，主要由底座、支撐軸、齒輪減速裝置、減速箱、交流電機(jī)、剎車裝置、控制箱、護(hù)罩等構(gòu)成。

圖1 DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機(jī)結(jié)構(gòu)圖

底座是所有部件安裝的基礎(chǔ)，同時底座上設(shè)計有與鉆機(jī)底座或井架連接的耳板，從而便于倒繩機(jī)隨井架或底座整體移運(yùn)。支撐軸是支撐鋼絲繩輪的部件，將鋼絲繩輪安裝于支撐軸后，支撐軸一端安裝于底座U型槽中，另一端安裝于大齒輪端部U型槽中，鋼絲繩輪和支撐軸可相對轉(zhuǎn)動。齒輪減速機(jī)構(gòu)和減速機(jī)構(gòu)成傳動鏈，大齒輪上設(shè)置有撥叉機(jī)構(gòu)，將動力輸出給鋼絲繩輪。動力源由交流電機(jī)提供。剎車裝置固定在底座上，剎車鼓設(shè)置在大齒輪側(cè)面。

1.2 工作原理

鋼絲繩輪與支撐軸組裝后安裝于底座上，交流電機(jī)驅(qū)動減速箱，減速箱又將動力傳動給齒輪減速裝置，齒輪減速裝置的大齒輪上設(shè)置有撥叉機(jī)構(gòu)，撥叉伸入大繩繩輪輪輻，攪動大繩繩輪轉(zhuǎn)動將動力輸出。控制箱為防爆控制箱，控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鋼絲繩輪收、放繩。倒繩機(jī)上設(shè)置有與井架和底座連接的耳板，當(dāng)鉆機(jī)移運(yùn)采用井架直立與底座整體移運(yùn)時倒繩機(jī)與底座連接，當(dāng)鉆機(jī)移運(yùn)采用井架、底座分體移運(yùn)時倒繩機(jī)與井架連接。

其特點(diǎn)為：（1）倒繩機(jī)與井架或井架、底座一起移運(yùn)，滿足游吊系統(tǒng)與井架一體移運(yùn)，無需抽出鋼絲繩要求。（2）鉆機(jī)搬家不需要抽繩，極大的減少了穿繩的次數(shù)，因此倒繩機(jī)不配備引繩滾筒，減少了倒繩機(jī)的重量和體積，便于該設(shè)備在鉆機(jī)中布置安裝。（3）倒繩機(jī)配備了剎車機(jī)構(gòu)，提高了設(shè)備安全性。

1.3 技術(shù)參數(shù)

倒繩機(jī)型號：DDJ-10；輸出扭矩：10000 N·m；輸出轉(zhuǎn)速：7.3r/min；電機(jī)功率：11kW；中心高：1220mm；最大承載：15000kg。

1.4 總體計算

1.4.1 齒輪傳動部分

大齒輪Z大=175，模數(shù)m=8；

小齒輪Z小=20，模數(shù)m=8；

齒輪減速比：

本齒輪傳動為“加工齒的開式齒輪傳動(干油潤滑)”，效率η齒=0.94。

1.4.2 電機(jī)部分

粗算可得倒繩機(jī)功率：

根據(jù)倒繩機(jī)的使用工況，倒繩機(jī)運(yùn)行時間選擇間斷運(yùn)行3h/日，沖擊為中等沖擊，其工況系數(shù)ζ選1.0。減速機(jī)擬采用一級擺線減速機(jī)，傳動效率η減=0.9。

選擇電機(jī)功率：

1.4.3 減速箱部分

減速箱輸入轉(zhuǎn)速：

n入=電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1460 r/min

減速箱輸出轉(zhuǎn)速：

減速箱減速比：

減速箱采用一級擺線減速機(jī)，傳動效率η減=0.9。

轉(zhuǎn)矩計算：

最終輸出扭矩：

=71.6×23×0.9×8.75×0.94=12190.4 N·m＞10000 N·m

滿足設(shè)計要求。

2 應(yīng)用情況

2.1 應(yīng)用情況

DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機(jī)在阿聯(lián)酋沙漠快速移運(yùn)鉆機(jī)上應(yīng)用了幾十套，實(shí)踐證明該倒繩機(jī)滿足快速移運(yùn)鉆機(jī)使用要求。

2.2 結(jié)論

（1）倒繩機(jī)與井架或底座整體移運(yùn)，滿足快速移運(yùn)鉆機(jī)要求且安裝方便。（2）采用單滾筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單且重量輕，便于在井架或底座布置，且操作簡單方便。（3）配備剎車系統(tǒng)，使用更加安全，設(shè)備安全性能提升。

[1]王濤.BDSJ8型雙滾筒變速倒繩機(jī)的研制與應(yīng)用 [J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010, 23: 8.

[2]陳如恒，沈家駿. 鉆井機(jī)械的設(shè)計計算[J]. 石油工業(yè)出版社，1995.

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