【摘要】：根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式,石油鉆機(jī)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置分為電動(dòng)頂驅(qū)(電機(jī)驅(qū)動(dòng))和液壓頂驅(qū)(液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)),2種頂驅(qū)的管子處理系統(tǒng)相同,其中7000m電動(dòng)頂驅(qū)價(jià)格在150萬(wàn)美元左右,非常昂貴。為了降低頂驅(qū)成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,設(shè)計(jì)了一套1160kW的7000m液壓頂驅(qū),其成本僅為電頂驅(qū)的50%左右,具有非常強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【圖文】：

catingsystem;Largeflowhydraulicsystem誕生于20世紀(jì)80年代的石油鉆機(jī)頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置是鉆井界的重大革命性變革。目前，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，分為電動(dòng)頂驅(qū)(電機(jī)驅(qū)動(dòng))和液壓頂驅(qū)(液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng))，市場(chǎng)上的大功率頂驅(qū)幾乎都是電驅(qū)動(dòng)，其價(jià)格非常昂貴(7000m電頂驅(qū)的價(jià)格在150萬(wàn)美元左右)。為了降低頂驅(qū)成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，作者設(shè)計(jì)了一套1160kW的大功率7000m液壓頂驅(qū)，其成本僅僅為電頂驅(qū)的50%左右，將具有非常強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為:轉(zhuǎn)桿最大轉(zhuǎn)速220r/min，對(duì)應(yīng)的最大扭矩31kN·m，最大上卸扣扭矩為123圖1頂驅(qū)輸出性能曲線kN·m，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速0～20r/min。系統(tǒng)輸出性能參數(shù)如圖1所示:轉(zhuǎn)速在0～20r/min時(shí)段，為上卸扣段，最大上卸扣扭矩為123kN·m;在20～85r/min時(shí)段，為恒扭矩段，最大輸出扭矩為81kN·m，在85～220r/min時(shí)段，為恒功率段，最大輸出功率為721kW，其中頂驅(qū)90%的工作時(shí)段在80～120r/min時(shí)段。1動(dòng)力站液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1電機(jī)功率計(jì)算與分析(1)根據(jù)蒲氏公式，計(jì)算破巖功率與泥漿阻力功率。鉆頭破巖功率:N1=K·W·D頭3·n71.62×0.746(kW)式中:K為摩阻系數(shù)，取0.15;n為轉(zhuǎn)速，220r/min;D頭為鉆頭直徑，取17.8cm;W為鉆壓，28×104N。N1=K·W·D頭3·n71.62×0.746=57kW泥漿阻力功率:N2=1.15×105·γ·L·n1.6(kW)式中:γ為泥漿密度，取1.6g/cm3;L為轉(zhuǎn)柱長(zhǎng)度，取7000m;n為動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速，取150r/min。計(jì)算得:

機(jī)防爆，極大地降低了成本;采用2個(gè)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，一方便考慮如果一個(gè)電機(jī)損壞還有一個(gè)電機(jī)可以備用，防止停機(jī)影響作業(yè)，另一方面當(dāng)鉆淺層時(shí)，可以只采用單個(gè)電機(jī)作業(yè)，可提高電機(jī)和液壓泵的使用壽命。1.2液壓泵的選擇與計(jì)算1.2.1主軸轉(zhuǎn)動(dòng)液壓泵確定根據(jù)設(shè)計(jì)輸出扭矩與轉(zhuǎn)速，考慮各個(gè)環(huán)節(jié)的效率，液壓泵需要提供的功率P=2π·M·N60η=895kW，再考慮性價(jià)比，選擇6個(gè)190mL/r的ＲEXＲOTH泵(總功率可以達(dá)到1500kW)。根據(jù)頂驅(qū)的工作特性，選擇液壓泵帶恒功率控制、壓力切斷控制、電比例控制，設(shè)計(jì)的液壓泵原理如圖2所示。圖2液壓泵原理圖其中，恒功率控制閥實(shí)現(xiàn)恒功率段轉(zhuǎn)速與壓力相互協(xié)調(diào)作業(yè)、保護(hù)電機(jī)不因超載而損壞，根據(jù)計(jì)算，此系統(tǒng)的恒功率壓力點(diǎn)設(shè)計(jì)為23MPa;考慮瞬間負(fù)載壓力過(guò)高引起液壓件損壞，液壓泵帶壓力切斷閥以保護(hù)液壓元器件，切斷壓力設(shè)計(jì)為35MPa，該壓力同時(shí)保證最大上卸扣扭矩達(dá)到123kN·m;在每個(gè)泵的出口處設(shè)計(jì)有單向閥，主要考慮當(dāng)系統(tǒng)某一個(gè)泵出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能正常工作，也方便排除故障點(diǎn)，另外當(dāng)只有一組泵工作的情況下，另一組泵不會(huì)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。1.2.2液壓馬達(dá)變量控制液壓泵確定經(jīng)查詢，設(shè)計(jì)的液壓馬達(dá)排量調(diào)節(jié)所需流量為24L/min，選擇1個(gè)16mL/r的液壓齒輪泵來(lái)提供動(dòng)力。1.3散熱系統(tǒng)的選擇與計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)熱功率包括電機(jī)、分動(dòng)箱、液壓泵、變速箱、減速機(jī)、液壓馬達(dá)與管路的功率損失，可總體將發(fā)熱量分為3個(gè)部分:電機(jī)、液壓系統(tǒng)與變速箱。電機(jī)采用自帶的風(fēng)冷散熱器進(jìn)行散熱(散熱器的功率為100kW)。液壓系統(tǒng)根據(jù)效率與功率計(jì)算，有200kW的壓力損失發(fā)熱量。查散熱器型譜，選擇2個(gè)120kW的風(fēng)冷散熱器，，散熱器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)流量選擇32mL/r，壓力在5MPa，選擇散熱器的驅(qū)動(dòng)液壓泵為2個(gè)16mL/r?
【作者單位】： 遵義師范學(xué)院工學(xué)院;湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院;
【基金】：貴州省科學(xué)技術(shù)聯(lián)合基金項(xiàng)目(黔科合LH字[2015]7045號(hào);黔科合LH字[2016]7001號(hào))
【分類號(hào)】：TE92

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙志麗,張?zhí)旄?王正武;海洋鉆修機(jī)采用頂驅(qū)裝置的可行性研究[J];石油機(jī)械;2002年09期

2 張軍;韓兵奇;;頂驅(qū)電機(jī)方案研究[J];承德石油高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào);2010年03期

3 王芳;;宏華直驅(qū)頂驅(qū)通過(guò)鑒定[J];中國(guó)石油石化;2011年10期

4 張東海;陳俊;蔣誼;高杭;;直驅(qū)式頂驅(qū)的研制和應(yīng)用[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2012年01期

5 徐貴田;灤海波;陳偉;;交流頂驅(qū)條件下錄井參數(shù)的測(cè)量問題探討[J];化學(xué)工程與裝備;2012年02期

6 初德軍;;電動(dòng)頂驅(qū)電控系統(tǒng)分析[J];中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量;2012年05期

7 ;北石頂驅(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)投入運(yùn)行[J];石油機(jī)械;2012年12期

8 王天夫;;液壓頂驅(qū)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J];遼寧師專學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

9 趙大軍;隗延龍;王繼新;孫友宏;張強(qiáng);錢方;楊虎偉;;全液壓頂驅(qū)減速系統(tǒng)傳熱特性[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2012年S3期

10 ;西門子助力本土頂驅(qū)制造,提升國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[J];電氣技術(shù);2013年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 康鎧;張亦良;;石油頂驅(qū)裝置應(yīng)力測(cè)試分析[A];北京力學(xué)會(huì)第11屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2005年

2 郭誼民;彭洪林;劉儉;;頂部驅(qū)動(dòng)裝置在海洋鉆修機(jī)上的應(yīng)用研究[A];2002年晉冀魯豫鄂蒙川滬云貴甘十一省市區(qū)機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（河南分冊(cè)）[C];2002年

3 齊建雄;張軍巧;龐輝仙;謝宏峰;李美華;陜小平;;頂驅(qū)裝置平衡油缸的故障分析及解決方案[A];2009年石油裝備學(xué)術(shù)研討會(huì)論文專輯[C];2009年

4 董新旺;邵公育;袁輝;鄧昀;蒲朝陽(yáng);;煤礦建設(shè)用頂驅(qū)式鉆機(jī)研制[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)成立五十周年系列文集2012年全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議�？ㄉ希C];2012年

5 齊建雄;盧麗敏;謝宏峰;;DQ40Y頂驅(qū)裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2008年石油裝備學(xué)術(shù)年會(huì)暨慶祝中國(guó)石油大學(xué)建校55周年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 劉軍　通訊員　尹幾;造世界最好的頂驅(qū)[N];中國(guó)石油報(bào);2007年

2 記者 韓辛邋通訊員 許景秋;北石廠自主研制六種型號(hào)頂驅(qū)百臺(tái)[N];中國(guó)石油報(bào);2007年

3 首席記者 盧銀;天意 造世界最好的頂驅(qū)[N];盤錦日?qǐng)?bào);2008年

4 記者 袁英;天意公司頂驅(qū)項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)創(chuàng)效[N];盤錦日?qǐng)?bào);2006年

5 吳純忠;中美又簽頂驅(qū)銷售合同[N];中國(guó)石油報(bào);2006年

6 劉云;頂驅(qū)鉆井裝置項(xiàng)目獲百萬(wàn)科技經(jīng)費(fèi)支持[N];盤錦日?qǐng)?bào);2008年

7 潘曉艷 首席記者 呂紅麗;創(chuàng)新之路[N];盤錦日?qǐng)?bào);2008年

8 記者 劉泓波　王明毅;打造世界一流頂驅(qū)的廠長(zhǎng)劉廣華[N];中國(guó)石油報(bào);2009年

9 通訊員 李曉斌 王安軍;9000米頂驅(qū)在寶石機(jī)械研制成功[N];中國(guó)石油報(bào);2010年

10 石曉;小載荷頂驅(qū)亮相煤層氣市場(chǎng)[N];中國(guó)石化報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 朱江龍;地質(zhì)深孔電動(dòng)頂驅(qū)鉆進(jìn)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 羅銳;液壓?jiǎn)胃蠏煦@機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2015年

2 鄧怊;HTD-70液壓頂驅(qū)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 李杰;基于現(xiàn)場(chǎng)總線的頂驅(qū)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及虛擬運(yùn)動(dòng)仿真[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2014年

4 劉曉偉;石油鉆機(jī)頂驅(qū)故障診斷可視化系統(tǒng)開發(fā)[D];中國(guó)石油大學(xué)(華東);2014年

5 李艷嬌;液壓頂驅(qū)背鉗裝置研究[D];吉林大學(xué);2016年

6 蔣曉光;7000m全液壓頂驅(qū)鉆機(jī)主軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的研究[D];燕山大學(xué);2016年

7 杜鋼;C公司頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置的維護(hù)管理研究[D];山東大學(xué);2016年

8 王耀華;超深井鉆機(jī)頂驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2012年

9 陶濤;7000米頂部驅(qū)動(dòng)鉆井裝置設(shè)計(jì)計(jì)算[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

10 劉麗娜;深部大陸鉆探用鉆機(jī)頂驅(qū)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];吉林大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2535858