擺動絞車的排繩方法及裝置

魏立艷

（大慶石油管理局松原機械總廠，吉林 松原 138000）

撈砂車、撈油車和測井車等自帶滾筒的油田特種作業設備，需要通過滾筒用鋼絲繩起升和下放井下工具和儀器。在采油工藝措施中,采用鋼絲繩帶動膠塞在套管或油管中抽吸原油，最低成本將剩余殘油采出，極大地提高了礦產資源的采收率。絞車是這種設備的核心部件，在容繩槽中需要纏繞1000～2000m的鋼絲繩，如果出現排繩混亂，將無法正常提放鋼絲繩和起下膠塞。現有的技術解決方案有將容繩槽做窄，鋼絲繩在絞車上纏繞的直徑變大，驅動力矩增加，加大了能耗；采用機械牽引強制排繩，增加了驅動力，加劇了鋼絲繩的磨損，使設備的運行可靠行降低。針對這些問題，我們設計了一種擺動絞車的排繩方法以及相應的裝置。

1 結構組成

該裝置主要由擺動絞車、導向定滑輪、鋼絲繩三部分組成（圖1）。導向定滑輪由固定在支架上的定滑輪構成，鋼絲繩通過導向定滑輪纏繞在容繩槽上。擺動絞車由底座、動力角動箱、擺動液缸、可轉動盤、容繩槽及容繩槽支架構成。容繩槽通過轉軸裝在容繩槽支架上，容繩槽支架固定在可轉動轉盤上，可轉動盤以Z軸為軸線通過動力角傳動箱鉸接在底座上，動力角傳動箱固定在底座的下面（圖2），容繩槽在XY平面內，可繞Z軸左右擺動。

動力角傳動箱中，立軸的一端設有散齒輪組與水平軸、小鏈輪、大鏈輪及容繩槽構成運動副，立軸垂直與XY軸形成平面，與Z軸重合，立軸的另一端設有傘齒輪組成動力輸入端。也可以在轉盤上設置液壓馬達或電動機帶動小鏈輪代替動力角傳動箱，實現動力的傳遞。

2 工作原理

在圖1和圖2中，擺動絞車由底座13、動力角傳動箱14、擺動油缸9、可轉動盤11、容繩槽5及容繩槽支架10構成，容繩槽5通過轉軸15裝在容繩槽支架10上，容繩槽支架固定在可轉動盤11上，可轉動盤11以Z軸為軸線安裝在底座13上，動力角裝動箱14固定在底座13下面。容繩槽5在XY平面內，可以繞Z軸左右擺動。導向定滑輪1由固定在支架上的定滑輪組成，鋼絲繩2通過導向定滑輪纏繞在容繩槽5上（圖1）。

圖1

動力角傳動箱14（如圖2）中有在Z軸方向的立軸，立軸的兩端裝有傘齒對與X軸平行的橫軸、小鏈輪12、大鏈輪8和容繩槽5構成運動副。橫軸通過軸承固定在可轉動盤11上，可轉動盤11帶動橫軸、容繩槽2以立軸為中心線擺動。在底座上的止動滑塊3、4限制了擺動角度，經過多次實驗使擺動角與鋼絲繩左右偏移角相適應。

圖2

在底座上設有擺動油缸和左、右止動卡塊，擺動油缸的活塞桿與容繩槽支架固定連接，當鋼絲繩的拉力不足以牽引絞車擺動時，可以使用擺動油缸控制，按照鋼絲繩的排列順序，通過制動卡塊的行程控制擺動油缸的伸縮，帶動可轉動盤規則擺動，實現有序排繩。左右止動卡塊位于可轉動盤轉動的轉角范圍內，調整控制可轉動盤的擺動角度。

3 受力分析

在XY平面內，容繩槽和底座以Z軸為軸線左右擺動，擺動絞車的中線與X軸成右擺角α，鋼絲繩偏離中心線的偏角相同為α；擺動絞車的中線與X軸成右擺角β，鋼絲繩偏離中心線的偏角相同為β。在鋼絲繩拉力和擺動油缸的阻尼的作用下，擺動絞車均勻擺動，鋼絲繩從一端到另一端每一圈的排繩過程中，在鋼絲繩與容繩槽圓周切線處，鋼絲繩懸空部分始終保持和容繩槽母線垂直，鋼絲繩受力（如圖3）。這種裝置保持了從導向定滑輪到擺動絞車之間繩距最短的力學性質，排繩的阻力最小，使排繩均勻有序的進行。

圖3 外力強制排繩與轉動底盤排繩的受力分析

4 結語

這種裝置不使用機械牽引強制排繩，消除了強制排繩力，減少了鋼絲繩磨損和動力損耗，延長了鋼絲繩使用壽命，降低了設備成本，提高了撈油工作效率。

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