ZJ70D型石油钻机双滚筒绞车设计

为满足钻井工艺和运输要求,通常把绞车设计成多轴传动、分体运输,这样不仅使系统复杂,还增加了成本和安装工作量。为此,对绞车的传动方案、动力输入方式和绞车架结构做了开创性工作,重新设计了ZJ70D型双滚筒绞车。该绞车主要由底座、绞车架、滚筒轴、捞砂滚筒轴、传动轴驱动箱、盘式刹车、防碰天车装置、主刹车机构和自动送钻装置等组成,动力输入轴与传动轴之间换挡采用机械换挡,传动轴与滚筒之间的换挡采用气胎离合器换挡,拥有4个正挡、4个倒挡。运用有限元软件对滚筒轴进行了模拟分析和强度、刚度校核。分析与校核结果表明,绞车滚筒和机架设计合理,满足实际工作要求。     

国外钻机绞车发展情况

本评论中载有外国绞车滚筒和刹车轮网的尺寸分析。研究了连接滚筒轴用的各种型式气离合器以及各轴安装方法和绞车的运输安装方案。特别注意了带刹车的操纵问题。     

深水A＆R绞车动力滚筒牵引力计算及有限元强度分析

深水铺管用收放（A＆R）绞车的动力滚筒与钢丝绳之间力的传递关系是影响滚筒结构参数设计的关键因素。分析了工作状态下钢丝绳在双动力滚筒结构出入端的张力变化,建立了钢丝绳张力与钢丝绳和双滚筒之间的摩擦因数、钢丝绳在卷筒上的包角、双滚筒缠绳层数（绳槽数）等参数之间的关系式,并综合考虑动力滚筒受力进行了ABAQUS有限元强度分析。为深水铺管绞车的设计和校核提供了参考。     

9000m海洋绞车滚筒轻量化设计分析

现代海洋平台设计,轻量化是一个重要的设计理念。为保证海洋绞车滚筒轻量化设计后的可靠性,利用有限元分析软件ANSYS,对9000m海洋绞车滚筒的3种不同结构形式进行强度和刚度的仿真分析。分析结果表明,在最大钩载时,筒体加周向筋板的强度和刚度较其他2种结构形式好,在滚筒外表面的Von-Mises应力值为120～245MPa,滚筒内表面的Von-Mises应力值为210～320MPa,滚筒的最大变形为1.1346mm。因此,筒体可采用增加周向筋板的办法来增加滚筒的强度和刚度,同时减少筒体的壁厚,实现绞车滚筒的轻量化设计。     

滚筒式智能抽油机设计

为了更好地实现节能目标, 在满足油田采油工艺要求的前提下, 在原有电动机换向智能抽油机的基础上, 改进设计了滚筒式智能抽油机。该机工作执行机构是 4根钢丝绳与内减速摩擦滚筒组成的摩擦传动机构。电动机正反向转动, 驱动同轴连接的内减速摩擦滚筒也正反向转动,实现抽油杆柱上下往复运动抽汲油液。该机设计要点有 3个方面: (1) 采用交流变频控制器, 不仅提高了电控系统的可靠性及稳定性, 而且调整参数准确快捷; (2) 内减速摩擦滚筒在滚筒轴上为悬挂式结构, 受力复杂, 故对滚筒轴强度、刚性和热胀冷缩后的变形等做了详细设计计算;(3) 将内减速摩擦滚筒设计为双层结构, 内外层筒体之间有足够的间隙, 便于散热。     

用于深水海管铺设的双滚筒绞车设计研究

针对大牵引力的收放绞车国内相关研究文献很少的现状,开展了双滚筒牵引绞车的设计研究。设计的收放绞车最大牵引力4 000 kN,储缆绞车容绳量3 500 m,结构采用牵引绞车外加1个储缆绞车的形式。双滚筒绞车的2个滚筒均为动力滚筒,共由8台电动机驱动,借助钢丝绳与滚筒绳槽之间的摩擦来传递运动和动力。有限元强度分析表明,绞车滚筒和机架设计合理,其强度可满足牵引4 000 kN载荷的要求,保证了使用的可靠性和安全性。     

钻井绞车滚筒体整体绳槽设计

针对钻井绞车滚筒体绳槽板加工完绳槽后焊接时存在结构复杂,工艺性不好,滚筒体整体强度低以及排绳不整齐等问题,对32 mm钢丝绳所使用的绞车滚筒体进行了分析,并进行了整体绳槽设计。设计过程包括钢丝绳爬坡时行程的设计计算和反转楔的焊接及加工尺寸设计。通过计算与分析,最终得到实际加工操作的完整经验公式。整体绳槽设计及加工技术在JC28、JC30、JC50和JC70等绞车的实际应用中,效果良好,解决了钻井绞车使用中的各种问题。     

双折线开槽滚筒的设计

双折线开槽滚筒因可以有效降低钢丝绳的磨损而被广泛应用在石油钻井绞车和重型起重机械中。以工程实践为基础,介绍了双折线滚筒的设计原理与原则;分析了不同结构形式下滚筒爬坡段的绳槽结构,推导出该段主要结构参数的计算公式,实现了双折线滚筒的全参数化设计。     

基于ANSYS的绞车滚筒结构强度分析及优化设计

对绞车滚筒进行结构优化,不但可以提高其使用性能,而且能达到降低能耗的目的。首先建立基于ANSYS的绞车滚筒结构有限元模型,根据绞车的实际工况确定其载荷形式并进行受力分析,然后在此基础上对绞车滚筒结构进行优化设计,再运用拓扑优化的方法对滚筒结构做进一步改进,从而在满足绞车使用性能的情况下有效地减轻了滚筒的质量,使制造材料得到充分利用,降低了生产成本,并为今后绞车滚筒的结构优化设计提供了参考。     

气控水冷盘式离合器在修井机上的应用

气控水冷盘式离合器主要由安装法兰、轴齿套、摩擦盘、压力盘、推力盘、气缸、复位弹簧等组成。它安装在修井机绞车机架上 ,其摩擦盘通过轴齿套由绞车的滚筒轴带动 ,靠调节气缸进气压力来控制管柱下落速度或制动。与其它结构的刹车相比 ,具有传动简单、刹车可靠、操作方便、能实现重载低速或零速下的刹车等优点。这种离合器容易实现在管柱重力和滚筒刹车之间建立自动控制关系 ,实现修井机起下作业的自动控制。     

6000hp石油钻井绞车技术分析

为了满足国内第1台钻深12000m钻机的配套需要,研制开发了4410kW(6000hp)石油钻井绞车。介绍了6000hp石油钻井绞车的传动方案及结构形式,对绞车提升性能进行了分析,同时分析了绞车模块化、高速大功率齿轮减速箱、超大型绞车滚筒体、液压盘式刹车以及电动机等关键技术。厂内试验表明,该绞车滚筒转速最高为250r/min,噪声低于90dB,轴承温升及油池温升均不高于40℃,无漏油现象,控制阀件灵敏可靠。试验结果基本达到最初的设计要求。     

钻修机绞车滚筒的有限元分析

绞车是钻机、修井机的核心部件,绞车的核心部件是滚筒,滚筒作为油田钻修井设备的主要传动部件,在整个传动系统中有举足轻重的地位。利用有限元法对绞车滚筒进行分析与研究,为绞车滚筒的设计和校核提供了参考。以650型钻修机绞车为例,进行了具体的有限元分析。     

JC-30新型石油钻井绞车总体方案研究

新研制的JC-30型石油钻井绞车在传动方案、整体结构形式等方面做了改进。文章结合其结构论述其特点，并列出了主要技术参数。提出了滚筒不要冷却装置、钻机底座不设计绞车梁的设计思想；还指出了新型绞车的加工难点及滚筒开槽新工艺。     

绞车滚筒轴密封结构改进

针对绞车滚筒轴漏油问题,分析了传统密封结构的缺点,设计了结构简单、无机械磨损、经久耐用的新型迷宫式机械密封结构。现场使用表明,密封性能可靠,能够有效解决绞车滚筒轴漏油问题,使钻井作业满足HSE要求。     

JC90D型绞车滚筒强度分析

滚筒是绞车中的关键零部件,其可靠性关系到整个绞车的可靠性。讨论了滚筒有限元分析时载荷的处理形式;引入欧拉公式分析了钢丝绳拉力的衰减状况。将钢丝绳对滚筒的压力以按缠绕圈数逐圈递减的形式,施加在滚筒绳槽表面进行了滚筒的强度分析。滚筒的强度和刚度都满足使用要求。     

钻机绞车滚筒轴疲劳强度校核

针对钻机滚筒轴的结构,运用疲劳损伤理论,对钻机绞车滚筒轴疲劳强度校核公式进行了推导,得到了滚筒轴疲劳强度校核通式,并给出了疲劳强度校核电算框图,适用于目前现场所有绞车滚筒轴的疲劳强度校核。     

JC30DB-WZ型单轴绞车结构设计及起升系统特性分析

针对我国传统绞车存在传动复杂、效率低、送钻不均匀、钻压不稳定等缺点,介绍了一种新型电机直驱单轴绞车结构型式———JC30DB-WZ型交流变频电驱动单轴绞车,并对起升系统的特性进行了分析。该绞车采用2台大功率、低速、大扭矩变频电机从滚筒轴两端直接驱动滚筒,形成电机外置与滚筒一体化单轴绞车结构型式,具有结构简单新颖、调速范围宽、适应能力强等优点,可满足恒扭矩、恒功率等多种工况要求。     

钻机绞车滚筒轴的可靠性设计

钻机绞车滚筒轴的传统设计方法带有盲目性和片面性,其结果不是偏于危险就是偏于保守。在叙述了机械强度可靠性设计的基本理论后,以ZJ-130钻机绞车滚筒轴为例,讨论了可靠性设计的一般步骤,得出了“将轮径适当减小是可行的”结论,并就可靠性设计方法的推广提出了建议。     

JC-15D直驱绞车的研制及应用

研制的JC-15D绞车主要由绞车架、滚筒轴、320 kW电动机、液压盘式刹车、电气控制系统和润滑系统等组成。该绞车采用主电动机直接驱动滚筒轴,整个变速过程完全由主电动机交流变频控制系统操作实现,具有提升和下放钻具、取心和处理事故等功能;主电机还可实现恒钻速或恒钻压自动送钻,主刹车采用主电动机能耗制动,辅助刹车采用液压盘式刹车。试验情况表明,在井架上段的起升和下放及正常钻井过程中绞车运行平稳,润滑充分,密封及连接可靠;主电动机连续调速、能耗制动减速及零速悬停功能良好,主电动机恒钻压(恒钻速)自动送钻速度和扭矩能满足钻井工艺要求;滚筒缠绳整齐有序;液压辅助刹车灵敏可靠。截止到2011年7月5日,JC-15D绞车已无故障累计运行700 h。     

新型JC70DB型绞车研制

研制了一种新型JC70DB型绞车,该绞车采用2台860kW交流变频电机驱动,通过1台两挡齿轮减速箱驱动滚筒,在滚筒轴另一侧安装有液压盘式刹车和电磁涡流刹车。绞车刹车采用主电机能耗制动、液压盘式刹车和电磁涡流刹车共同作用。电磁涡流刹车刹车力矩通过PLC程序控制,由控制系统根据动力模型自动投入。液压盘式刹车采用全常闭钳结构,控制方式为电控液,液压站安装在绞车上。