第二章 钻机的起升系统

第二章钻机的起升系统

钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。

第一节井架

井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。

作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。

结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。

一、概述

1、井架的基本组成

石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成：

（1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。

（5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。

2、井架的基本参数

井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。

3、井架代号

井架代号如下：

JJ

改进序号，用阿拉伯数字表示

井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架；

W--桅型井架

井架有效高度，m

井架代号

二、井架结构类型

虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。

1塔形井架

塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。

井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。此种井架的突出特点是总稳定性大，多用于海洋钻机。

2前开口井架

前开口井架又称为K型井架，我国电动钻机大多数使用该种井架。

（1）井架本体由3--6段焊接空间桁架结构组成，段与段之间采用销子定位，抗剪销、螺栓连接。钻台具有较大的面积，便于操作和存放立根，整体井架的前面是敞开的。

（2）这种井架可在地面说平拆装、整体起放和分段运输。为了满足运输的需要，井架的截面尺寸不能太大，比塔形井架的截面尺寸小。

（3）井架各段两个侧面形式安全一样，其背扇横、斜杆通过销轴与左右两个侧面连接，并可组成多种图形，以扩大司钻视野。

（4）按照使用、制造等工艺要求的不同，可以将大腿做成没有

坡度、坡度不变和坡度成折线变化（即下段没有坡度，上段坡度不变）等三种形式。

（5）为了保证井架的稳定性，井架底部桁架往往采用不同于两侧桁架的特殊桁架结构，如三角形结构和菱形结构等。

（6）总体稳定性高、拆装方便且安全，采用较高的钻台，便于安装、操作井口设备。

3.A型井架

（1）整个井架是由两个较小等截面的空间桁架结构作为大腿，贯通天车、井架上部的附件杆件、二层台至台下部与钻机底座铰接固定，两条大腿的上部与二层台连接成“A”字型结构。在井架后面配有一个用于起放井架的人字架。

（2）井架的两个大腿由3--5段焊接空间桁架结构组成，段与段之间用锥销定位，抗剪销、螺栓连接。整个井架可水平拆装、整体起放和分段运输。

4桅型井架

桅型井架由二或三段焊接结构组成的半可拆单柱式井架，桅型井架是由杆件或管柱组成的整体焊接空间桁架结构，井架的横截面为矩形或三角形，可分为整体式、伸缩式（或折叠式）。桅型井架主要用于车载钻机，并利用液压缸起放井架。

三、典型自升式井架简介

自升式井架是指伸缩式井架和整体起放井架。整体起放井架是指井架在地面拼装好，穿上钻井时用的提升系统钢丝绳和起升打绳后，再用钻机绞车把它拉起或放倒。

1、JJ450/45-K4型井架

该井架属前开口井架。目前，我国陆地石油和天然气钻井使用的深井和超深井电动钻机大多配备的是该井架。

1)井架主要结构、原理

（1）本井架设计为前开口式无绷绳井架，主要由井架主体、人自架、二层台、梯子、立管操作台、起升装置和井架附件等组成。

（2）井架主题分四段，第一段程度为16.8m，第二段、第三段、第四段长度为11.954m。第一段背部有背扇钢架。第二段有左、右片架分为五个桁格，背部有钢架和斜拉杆。采用销子耳板链接，以上结构组成井架的前开口Ⅱ型结构。

（3）本井架人字架前后支腿坐落于底座底层的左、右前下座上，组成稳定的三角形结构。井架与人字架用两个Φ100的销子连接，井架大腿坐落在人字架前腿的支座上，井架高度及左右位置采用工具油

缸加垫片调节，以便使大钩对中井眼。

（4）井架实现低位水平安装，通过钻台面上的人字架，整体起放井架。井架通过销子与人字架连接，底座在井架起升完毕后起升。井架起放动力采用钻机自身动力。

（5）在人字架大横梁上有一个导向滑轮，在井架起升时快绳绕过该滑轮，对快绳起支承和导向作用。

（6）当井架起升到位时，由固定在人字架上的缓冲液缸来完成缓冲作用。

（7)井架二层台设有四个安装高度，即：26.5m\25.4m\24.5m\22.5m.

（8）死绳固定器固定在离台面约2.45m高处的司钻对面的井架右腿上。

2）井架现场安装

（1）井架左右第Ⅰ至Ⅳ段主腿就为，然后打入Φ150大腿销子，Φ20抗剪销及Φ30别针和Φ65段与段连接双锥销，Φ65抗剪销及Φ30别针，使其成为左右大腿，并用小支架支护好。然后依次低位安装背扇钢架、钢架、斜杆、天车、梯子、立管操作台、大钳平衡重装置，起升大绳等部件。

（2）将井架从天车一端吊起，将高支架放在起升装置所规定的位置，然后安装二层台及附件

（3）用小支架将底座的坡道位置支为水平，将游钩机平衡架放置在坡道上，然后将起升大绳穿好，用销子安装在平衡架上，并把平

衡架挂在游钩上，要特别安装好抗剪销及别针。

（4）在人字架上安装井架液压缓冲缸、管路和各种控制阀，接通液压源。

（5）井架装好后，在二层台及井架Ⅳ段右前大腿上装上死绳护绳器。

3）井架的起升

（1）把井架起升到离开高支架100-200mm的位置，杀猪绞车，停留15min左右，检查应力集中的部位，如起升大绳、人字架后支架焊接连接部位、销子等处是否有异常现象，钢丝绳是否正确的穿入滑轮轮槽，指重表是否在正常工作。在一切都正常的情况下，把井架放回到高支架上，如此反复，进行三次。

(2)用绞车低速挡平稳地把井架起升至缓冲液缸伸出端接触时，缓冲液缸开始工作，配合绞车，缓慢平稳地收缩液缸，知道井架就为。

（3）井架就为后，将井架Ⅰ段上的耳座与人字架之间用两个Φ100的销子连接并插入抗剪销及别针，并将起升大绳悬挂在起升大绳悬挂器上，并用安全链锁固在钢架上，至此井架起升过程完成。

4)井架的下放

下放井架和起升操作程序相反。即先挂好游钩和起升平衡架，把高支架放到指定的位置，松开井架和人字架连接的Φ100的销子，将二层台舌台翻起并固定牢靠。然后缓冲液刚慢慢顶出，司钻应根据液缸的伸出速度操作绞车，使井架平稳地下放在高支架上。

5）井架的拆卸

井架的拆卸与井架的安装程序相反

2.JJ300/43-A型井架

该井架主要配于ZJ45J和ZJ45等钻机

1)井架的现场安装

（1）井架安装前先将底座上左、右两调节支座的斜铁调整到最高位置。

（2）拼接井架左、右大腿，用吊车把左、右大腿第一段装在底座的调节支座上，然后依次接装第二、三、四段。

（3）装井架上端两副十字连接架，对左、右两大腿初步校正，利用安装支架将井架垫平。

（4）装天车台及台车，装二层平台及第三段左、右大腿背面的加强横梁。装好二层台绷绳及其他附件，如梯子小台等。二层的安装位置应根据配备的钻杆立根长度来确定。

（5）安装人字架。先将左右人字架前腿装入人字架前支座中，斜靠在井架大腿第一段背面，然后将人字架横梁与左右前腿拼装，再用吊车将左右人字架后腿装上，并同时安装人字架前后腿之间的拉杆，然后用吊车将整个人字架提起，使人字架两后腿就位在底座上的后腿支座中。

（6）摆放游车、大钩，并装好游动系统钢丝绳，穿绳方法为花穿。

（7）安装井架的起升装置。将起升滑轮安装在左右井架大腿上，将起升平衡滑轮挂在大钩上，完成起升井架穿绳。

井架的起升与下放方法同JJ450/45-K4型井架（前开口井架）。

3.JJ225/43-KC1型井架

该井架属前开口垂直起升井架，即在井架底座上，由上至下一节一节的安装，所以井架的安装即为起升。其突出特点是井架前大门的前面不需要有很大的空间，而整体起放的井架，该空间必须大于井架的高度。

1）井架分为左右两片，每片由六节组成，上段为整体焊接结构，下段即是井架主体的一部分（支撑转盘驱动装置）。其余各段均由背横梁和斜拉杆组成一个门型结构。主要受力件由宽翼缘H型钢制造。井架四角落地，稳定性好，承载能力强。井架从底部到顶部开裆均为6m，操作空间大，视野开阔。

该井架的安装于起放方法和前面介绍的几种自升式井架不同，前面介绍的几种井架都是在钻台的前方将井架进行的面水平组装，然后整体起放。而JJ225/43-KC1型井架是在井架前面的场地上，在欲起升一段井架上安装好配件，然后用专用小车将其运到井口的地面处，在井口处已提前安装好带有导轨的左右安装支架，再用液压绞车起升该段井架至钻台面以上并固定，然后再将欲起升的井架段与已起升的井架段在钻台以上链接。这样，安装一段，起升一段，最后完成井架的安装和起升。可见，该井架并不是地面水平组装，整体起放，而是分段起放。因此，大大减少了井场占地面积，特别适合于场地受限制的场所钻井。

（1）顶段、左右两段及天车等附件的安装

①首先将井场基础摆好，起升装置安装就位。

②将底座左右下座和左右上座及井架的安装支架安装好

③将安装支架靠近井口的销孔，安装在底座上座靠近井口的第二个销孔上

④在地面安装支架上将左二段、右二段、背横梁、斜撑杆及防碰装置安装好并在前立柱上安装好工艺撑杆，将其吊装在小车上送至井口位置

⑤在就为的左右二段顶部安装顶段、天车、直梯。

⑥在就为的顶段安装登梯助力机构等相应附件。0

⑦将游车固定在天车上并穿好游动系统钢丝绳，将钢丝绳抽出60m长，以备缠滚筒用。

⑧悬挂、辅助滑轮、吊钳滑轮及其所有辅助钢丝绳，将井架上前部工艺撑杆撤掉。

⑨将左右安装支架用丝杠推至底座上的靠近井口的销孔，并用销子连接好。

⑩在地面安装支架上，将左右三段及背横梁、斜撑杆连接好，并在前立柱上安装工艺撑杆。

（2）起升顶段、左右二段及天车等附件。

将连接在动滑轮上的支架起升大绳连接在井架左二段底部的挂绳桩上，并在专人指挥下对井架安装质量和起升前的准备工作进行检查，

确认无误后，才允许进行起升，以保证人身和设备的安全。

①试起升：起升前要做好认真检查，所有安装件检查确认无误后才能试起升。起升时的风速不能超过8.3m/s。缓慢推动操作箱上的操纵杆，使井架缓慢升起，注意观察压力表的变化，观察井架和导轨间有无卡阻现象。如有卡阻现象应停止起升，并把井架放下进行检修。

②正式起升：启动液压绞车，慢速起升井架至台面上的方销支撑处，伸出方销将井架支撑好。

（3）左右三段、二层台等附件的安装于起升

1）

KP3500型全液压转盘式钻机是我国第一代全液压特大口径工程钻机

KP3500型全液压转盘式钻机是我国第一代全液压特大口径工程钻机，钻孔直径可达3.5m，深度120m。该机在国内首先采用四泵双马达组成恒功率回路驱动转盘，并采用液压缸代替卷扬机，起重量大(可达1.2 MN)，速度快，升降平稳，还可以在必要时进行加压钻进。该钻机1991年年底投入铜陵长江大桥使用，1992年通过建设部鉴定，此后又在广东虎门大桥、福建厦门海沧大桥、南京长江二桥、湖北荆沙长江大桥、浙江钱塘江三桥等国家重大工程中使用，因其效率高、工作平稳而受到施工单位一致好评，并荣获建设部科技进步二等奖和国家级新产品奖。因此，设计适用可靠的液压系统，对保证钻机的使用性能至关重要。 1液压系统设计的基本原则 利用国内外先进技术和成功经验，结合我国国情和钻机的具体使用要求。力求简单和适用，尽可能地利用最少的液压元件来实现钻机所具备的各种动作。这样，能够降低故障发生概率，提高能量利用率和钻机的可靠性，降低工人劳动强度。 2主油路系统 2.1调速方式和液压泵的选择 液压系统的调速方式有无级调速和有级调速两大类。无级调速具有调速范围大，能适应不同钻进工艺的要求，但是，变量控制回路和液压泵驱动机构较复杂。KP3500型全液压钻机采用4台A7V160LV1R恒功率变量泵和2台2QJM62-6.3B低速大扭矩液压马达组成恒功率调速系统，把有级变速和无级变速结合起来，拓宽了调速范围，而且在调速时不需要节流和溢流，能量利用比较合理，效率高而发热少。 由于钻机施工地层情况复杂，负载多变，要求钻机能随负载的变化自动调节转速和转矩，而恒功率变量系统能适应负载工况的要求，即随负载的增加，系统能够自动降低转速，增大转矩。并能最大限度地利用源动机的功率，达到最佳的钻进效果。A7V160LV1R恒功率变量泵的工作特点正在于它的排量能随负载压力的变化自动调节，以保证输入功率接近恒定值。若不计效率，则马达输出的功率N基本上等于泵输入的功率，亦为恒值，由马达的功率公式N＝Mn／974可知，N恒定时，M与n呈双曲线关系，即在恒功率变量泵的控制下，随着负载的变化，马达输出的转矩M与转速n之间按双曲线关系自动调节，可满足工况要求，其调速特性曲线如图1所示。

水平定向钻机的方案设计

水平定向钻机的方案设计 1 概述： 铺设地下管线的传统方法是在地表挖沟，然后将管线放入沟中，最后进行回填土方。随着社会的进步和经济的发展，特别是在穿越高速公路、铁路、建筑物、河流铺设供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线时，开挖施工方式显现出很大的局限性和不足之处。在20世纪70年代，非开挖技术应运而生，并逐渐成熟。近些年非开挖技术在我国作为一项新兴的施工技术也得到了突飞猛进的发展，而水平定向钻机就是实现非开挖施工的主要设备。原来我国的水平定向钻机主要靠进口，近20年我国的科研技术人员，在消化吸收了国外水平定向钻机技术的基础上逐步实现了国产化，并形成了一定的规模化生产。 水平定向钻机的施工工序是：先在施工的一侧（入土点），由水平定向钻机带动安装有导向钻头的石油钻杆，向施工的另一侧（出土点）钻出导向孔，当导向孔钻成后，再由扩孔器分级扩孔，待扩孔完毕，由钻杆连同扩孔器、成孔器、分动器以及管线沿导向孔反向拖回，直至返回入土点，管线即铺设完毕。 水平定向钻机作为施工的主要设备，产品性能以及质量的好坏，对于整个工程的成败至关重要。下面我就谈一下水平定向钻机的方案设计过程。 2 水平定向钻机的方案设计过程： 我们以50吨钻机设计为例，来讨论一下水平定向钻机的方案设计过程。水平定向钻机主要包括：履带行走底盘、桅杆、吊车、动力头、夹持卸扣器、柴油发动机及其液压系统、泥浆泵、驾驶室、操作控制系统几大部分。 2.1履带行走底盘的选定 一般采用市场上现有的挖掘机底盘，采购来后，用钻机的液压系统带动，把液

压系统用胶管连接好即可，手动操控阀安装在驾驶室内。要求挖掘机底盘要足以承载钻机的重量，左右两边的履带行走马达主油路要由两个既可手动又可电动控制的换向阀分别控制，并分别与驾驶室内的左右两个手动控制阀相连。手动控制阀可控制履带的前进或后退以及速度的快慢，左边阀与左行走马达相连，右边的阀与右行走马达相连，当单独操作一边的手动控制阀时，可实现钻机转向。 2.2 桅杆 桅杆是钢结构件，动力头、夹持卸扣器、吊车、地锚都安装在其上部，而且要求能够前后移动和自由升降，从而调整与地平面的夹角以满足施工中不同的入土角度需要。在施工中，桅杆的受力情况比较复杂，因此在设计中要求对其受力情况要进行仔细的计算，强度、刚度、旋转钻进时的扭矩力和动力头推进或回拖时的倾覆力矩都要进行校核计算。桅杆上部焊有齿条，材料可选用42CrMo。桅杆前部有施工时固定桅杆用的地锚，前部还安装有吊车，以方便装卸钻杆之用，也有把吊车安装在中部桅杆和柴油发动机之间的，那样容易造成设备超宽不便运输。如本设计方案使用长9.8米φ127的石油钻杆，小吊车选用石家庄煤矿机械有限责任公司的3.2吨的车辆用小吊车。桅杆前端安装有夹持卸扣器，夹持卸扣器要求能在整个桅杆上全程移动，防止动力头一端钻杆卸不开扣时，可将夹持卸扣器移到动力头部位卸扣。桅杆前端和后端都要求设有限位装置，以防止夹持卸扣器从桅杆前端冲出和动力头从桅杆后部冲出落下发生危险。桅杆的长度要求满足夹持卸扣器的安装尺寸，施工时钻杆的长度尺寸（10米），动力头的安装尺寸要求以及再留有1~1.5米的自由空间和缓冲距离，一般有14.5米长即可满足使用要求。 2.3动力头 动力头是钻机的主要工作部件，它是由低速大扭矩液压马达通过减速箱增大

第二章 钻机的起升系统

第二章钻机的起升系统 钻机的起升系统是钻机的核心，它主要由井架、天车、游车、大钩、游动系统钢丝绳和绞车等设备组成。本章主要介绍这些设备的结构原理、特点、使用及维护。 第一节井架 井架是钻机提升系统的重要组成部分之一。 作用：安放和悬挂游动系统、吊环、吊卡等，并承受井中钻柱重量，在起下钻作业时还要存放钻杆或套管。 结构：它是一种具有一定高度和空间的金属桁架结构.因此，井架必须具有足够的承载能力、足够的强度、刚度和整体稳定性。 一、概述 1、井架的基本组成 石油矿场上使用的各种竞价主要由以下及部分组成： （1）、井架主体：由型钢材、横、斜拉筋组成的空间桁架。（2）、天车台：用来安防天车及天车架，天车架是供安装、维修天车时起吊天车之用。天台车上有检修天车的过道，周围有护栏。（3）、二层台：是由操作台和指梁组成，是起下钻作业时井架工工作场所。塔形井架二层台在井架内部，其余井架二层台在井架外前侧。（4）、立管平台：是装拆水龙带的操作台，也是供上井架人员短暂休息的场所。 （5）、工作梯：有盘旋式和直立式两种，是井架工上下井架的通道。

2、井架的基本参数 井架的基本参数是反映井架特征和性能的技术指标，是设计、选择和使用井架的依据。 3、井架代号 井架代号如下： JJ 改进序号，用阿拉伯数字表示 井架形式：T-- 塔形井架；K--前开口井架；A--A型井架； W--桅型井架 井架有效高度，m 井架代号 二、井架结构类型 虽然用于石油矿场的井架种类繁多，但按其主体结构形式主要可分为塔形井架、前开口井架、A型井架、桅型井架等基本类型。 1塔形井架

塔形井架是一种四棱截椎体的金属空间桁架结构，其横截面为正方形，立面为梯形，井架前扇有大门，后扇有绞车大门，主体部分是一个封闭的四棱锥体桁架结构。每扇平面桁架又分成若干桁格，同一高度的四面桁格在空间构成井架的一层，因此，整个井架可看作是由多层空间桁架所组成的四棱截锥空间桁架结构。 井架的四个大腿和横、斜拉筋都是通过螺栓连接而成的，拆装繁琐，且不安全。此种井架的突出特点是总稳定性大，多用于海洋钻机。 2前开口井架

钻机盘刹液压控制系统

钻机盘刹液压控制系统 盘式刹车具有刹车力矩容量大，制动效能稳定，耐衰退性能好，制动灵敏，操作省力，更换 维修方便结构紧凑，便于专业化、系列化生产等优点，国内外各工业部门均将其视作先进的 制动技术加以研究和发展。 工作原理：盘式刹车控制系统由液压元件和气控元件组成。 液压控制系统的工作原理：液压控制系统的动力，是用2套规格相同的液压泵分别作为主液

压泵2和备用液压泵2，主液压泵由电动机驱动，备用液压泵由气马达6带动。当停电或主液压泵出现故障时，按下按钮阀7，备用液压泵2就可代替主液压泵2短时间向系统供油，不影响钻井作业。 根据液压站提供的油压是松闸或是紧闸状态，盘式制动器又可分为常闭式和常开式两种。 图3为液压控制系统工作原理图，液压系统分为4个部分：一是油液供给系统，它主要由油箱、粗滤油器1、油泵2、精滤油器3,安全阀4以及单向阀5组成。二是正常刹车部分，它主要由两个减压刹车阀6和9，二位三通换向阀7和8组成。三是安全刹车系统，它主要由二位三通换向阀7、8、14、两位两通换向阀15、蓄能器10、延时阀11、单向阀12和减压阀13组成，四是气控系统，它由1个手动二位三通换向阀和1个气控二位三通换向气阀组 成。 液压控制系统的主油路可分为正常工作部分和安全刹车部分。正常工作时,液压油经吸油管由泵2打出,经精滤器3和单向阀5由油路b、c分别进人两个叠加式减压刹车阀6和9,再经换向阀7和8到刹车钳油缸通过刹把组件可以调节叠加式减压刹车阀,即调节刹车钳油缸内油压值的大小。当刹把处于零位时,叠加式减压刹车阀出口压力最大,此时绞车处于工作状态。当需要刹车时,司钻仅需下压刹把,使其出口压力降低,便可达到刹车的目的。司钻可凭手感

浅谈国内钻机生产发展及现状

浅谈国内钻机生产发展及现状 自1994年我国成为原油净进口国以后,原油供需缺口进一步扩大, 而国内石油探明储量则增长缓慢，进口依存度从2004年的39%上升到2006年的42%。而国际油价则在地缘政治、库存、气候、战争等外界条件的影响下保持了高速增长。布伦特国际原油期货已由自2004年35美元一桶的价格飙升到如今的95美元一桶（如图1所示） 布伦特石油价格( 截至2007年10月11日) 高油价势必会吸引更多石油钻采装备的投入，从Donglas-westwood提供的图示及历史情况分析可知，全球石油钻采装备的生产与销售量与石油价格高度相关。国内石油需求的进一步提高和国际油价的不断攀高已经引发了新一轮石油勘探开发及石油钻采设备生产的热潮。(附图2 国际油价与钻机配装数量示意图)

2006年10月份全球运行的钻机数为3130台，2006年前10个月运行的钻机数的平均值为3031台，高于2005年全年平均数2746台，增幅约10.4%。 一、我国石油钻机的发展历程及现状 我国石油钻机相对美国、俄罗斯、加拿大、罗马尼亚等老牌石油国家虽然起步较晚，但是发展却极为迅速。 1959年，兰州石油化工机器厂制造成功3200米石油钻机。1974年我国自行研究、设计、制造成功“大庆I型”3200米钻机。在1978年以前，仅兰州石油化工机器总厂就制造了239台钻机。这期间我国制造的石油钻机虽然档次不高，但相应装备逐渐形成一定实力，尤其是锻炼和培养了科研设计队伍，为后来我国制造成套石油钻机打下了坚实基础。 进入20世纪，我国引进了一批国外先进的石油钻机技术如：美国ACT公司车装钻机技术、EMSCO公司泥浆泵技术、国民公司6000米和

全液压钻机液压系统的设计

全液压钻机液压系统的设计 郑州勘察机械厂 张红军 魏永辰 王慧基 马占才 顾荣森 KP3500型全液压转盘式钻机是我国第一代全液压特大口径工程钻机，钻孔直径可达3.5 m，深度120m。该机在国内首先采用四泵双马达组成恒功率回路驱动转盘，并采用液压缸代替卷扬机，起重量大(可达1.2 MN)，速度快，升降平稳，还可以在必要时进行加压钻进。该钻机1991年年底投入铜陵长江大桥使用，1992年通过建设部鉴定，此后又在广东虎门大桥、福建厦门海沧大桥、南京长江二桥、湖北荆沙长江大桥、浙江钱塘江三桥等国家重大工程中使用，因其效率高、工作平稳而受到施工单位一致好评，并荣获建设部科技进步二等奖和国家级新产品奖。因此，设计适用可*的液压系统，对保证钻机的使用性能至关重要。 1 液压系统设计的基本原则 利用国内外先进技术和成功经验，结合我国国情和钻机的具体使用要求。力求简单和适用，尽可能地利用最少的液压元件来实现钻机所具备的各种动作。这样，能够降低故障发生概率，提高能量利用率和钻机的可*性，降低工人劳动强度。 2 主油路系统 2.1 调速方式和液压泵的选择 液压系统的调速方式有无级调速和有级调速两大类。无级调速具有调速范围大，能适应不同钻进工艺的要求，但是，变量控制回路和液压泵驱动机构较复杂。KP3500型全液压钻机采用4台A7V160LV1R恒功率变量泵和2台2QJM62-6.3B低速大扭矩液压马达组成恒功率调速系统，把有级变速和无级变速结合起来，拓宽了调速范围，而且在调速时不需要节流和溢流，能量利用比较合理，效率高而发热少。 由于钻机施工地层情况复杂，负载多变，要求钻机能随负载的变化自动调节转速和转矩，而恒功率变量系统能适应负载工况的要求，即随负载的增加，系统能够自动降低转速，增大转矩。并能最大限度地利用源动机的功率，达到最佳的钻进效果。A7V160LV1R恒功率变量泵的工作特点正在于它的排量能随负载压力的变化自动调节，以保证输入功率接近恒定值。若不计效率，则马达输出的功率N基本上等于泵输入的功率，亦为恒值，由马达的功率公式N＝Mn ／974可知，N恒定时，M与n呈双曲线关系，即在恒功率变量泵的控制下，随着负载的变化，马达输出的转矩M与转速n之间按双曲线关系自动调节，可满足工况要求，其调速特性曲线如图1所示。 图1恒功率变量泵-定量马达回路调速特性曲线

水平定向钻原理

在水平定向钻机施工过程中，需要使用与钻机功率相匹配的泥浆液搅拌装置，对于钻头的钻进和壳壁的支撑保护有着十分重要的作用。下面，中国矿山机械网为您公布水平定向钻机工作原理及结构图一览。 水平定向钻机工作原理 1.1水平定向钻机结构配套的新型泥浆搅拌装置的结构 该新型搅拌装置结构简单，分为以下几大系统;汽油机泵与搅拌罐间通过软管连接系统，该系统由汽油机泵、软管、Y型过滤器、弯头等组成，其特点为：汽油机泵不断地将泥浆液通过Y型过滤器不停地搅拌;罐顶部喷管系统，该系统由内外丝接头、喷管、圆柱连接体、弯头、过滤罩、三通、管道内文丘里喷嘴、弯头、垫圈、锁紧螺母、塑料管、内衬喷嘴组成，内外丝接头固定在喷管上，喷管固定在三通上，弯头、过滤罩固定在圆柱连接体上，圆柱连接体固定在三通上，内衬喷嘴固定在管道内文丘里喷嘴上，管道内文丘里喷嘴、弯头固定在塑料管上，垫圈、锁紧螺母固定在搅拌罐上等组成，固定在搅拌罐的上面，其特点为：一方面对搅拌罐内的混合液不断搅拌，另一方面在系统循环的同时通过罐顶部喷管系统内的文丘里喷嘴而形成的负压，经进料塑料软管将膨润土自动吸入搅拌罐内，可迅速完成搅拌罐内泥浆的配比要求;下部喷管系统，该系统由罐内文丘里喷嘴、加强筋、罐内喷嘴、内锁紧螺母、软垫圈、外锁紧螺母、弯头、水管、外垫圈组成，其特点为：罐内文丘里喷嘴焊在加强筋上，由大小头、直圆管、管径扩大管组成，罐内喷嘴一端焊在加强筋上，另一端固定在内锁紧螺母上，其头端为大小头，内锁紧螺母、软垫圈、外锁紧螺母、外垫圈固定在搅拌罐上，水管固定在弯头上，弯头固定在外锁紧螺母上。 1.2水平定向钻机配套的新型泥浆搅拌装置的结构的工作原理

传统机械钻机的改造

传统机械钻机的改造 (1.内蒙古科技大学机械学院，内蒙古包头 014010； 2. 内蒙古煤田地质局151队，内蒙古包头 014040) 摘要：文章就传统机械钻机改造过程中的若干问题进行了论述，对改造其他类型的钻机具有一定的指导意义。 关键词：钻机；技术改造；液压系统 中图分类号：TH137 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(XX)15—0102—01 针对传统机械钻机使用较普遍，在施工过程中钻机卡紧需要人力，不能实现前后移车和加压或减压钻进，只能靠自重钻下，整个设备成为一体，占地面积较大，适应的钻探区域有限，拆装复杂、搬迁困难，施工过程劳动强度高，危险性大，效率低，不能进行自动升降等问题，对其设备进行了改造。改造后的钻机是机械液压钻机，重量轻、可拆性好、结构紧凑、通用化程度高，回转器承载能力高，可适应各种地质条件的钻探工作。工作人员的劳动条件得到了很大的改善，提高了工作效率和经济效益。 1 钻机的设计 1.1 技术要求 钻孔深度：1000mm

立轴行程：500mm 立轴最大起重量：120KN 立轴最大压力：80KN 钻机系统压力：8MPa 钻机前后移动行程：360mm 1.2 设备布置 改造后钻机设备布置工艺流程见图1所示。 740)this.width=740" border=undefined> 1.3 主要装置的设计 改造后的钻机是一种机械液压钻机，主要由回转器、变速箱、卷扬机、机架、动力系统、制动系统和液压装置等构成。 1.3.1 塔架 为了加大提升能力，钻机塔架采用四方交接立柱。塔架主要由三大部分组成：即钻塔底座、塔架主体和滑轮组。钻塔底座是底座和塔架主体的过渡机构，它的底端安放在底座上，作为整个塔架的回转中心，其上端面与塔架的底部相连，用以承受整个塔架部分的重量以及卷扬机工作时的外载荷；塔架主体部分由两个方笼型的立柱，顶端交接组成，塔架主体总高10m 。塔架截面为四方，下端有20°锥度的一段。塔架的最上端为三组定滑轮，工作时可根据需要来调节卷扬机的提升能力。整个架体的起落由液压系统控制，

车装石油钻机液压系统讲解

车装钻机液压系统泄露的控制及维护 总装一分厂 李湛 2007年6月

的控制及维护 摘要： “漏油”几乎是所有车装钻机的通病，经常可以在车间及试验场看到车上车下油迹斑斑，成为一项久攻不下的顽疾。液压系统的泄漏严重影响着系统工作的安全性，造成油液浪费、污染周围环境、增加机器的停工时间、降低生产率、增加生产成本及对产品造成污损。因此，对液压系统的泄漏我们必须加以控制。 关键词： 液压系统（hydraulic system）泄漏（leak）管线（pipeline）冲击（impact）振动（vibration）磨损（abrasion） 控制（control）措施（measure）维护（maintenance） 设备（Equipment） 目录： 一、装钻机的液压系统 二、液压系统存在的泄漏现象 三、液压系统泄漏的原因 四、控制泄漏的措施 五、液压设备的维护

的控制及维护 一、车装钻机的液压系统 液压系统贯穿车装钻机的各个部分，是每一台设备的重要组成，它由： （1）动力装置——液压泵； （2）控制调节装置——溢流阀、截止阀、换向伐、单向伐等伐件； （3）执行装置——液压缸、液压马达、钻杆动力钳等； （4）辅助装置——油箱、滤油器、管道接头等。 四个部分组成，它的主要部件包括：动力源系统、控制阀件、液压支腿系统、液压绞车及崩扣缸系统、井架起升系统等。 二、液压系统存在的泄露现象 “漏油”几乎是所有车装钻机的通病，经常可以在车间及试验场看到车上车下油迹斑斑，成为一项久攻不下的顽疾。液压系统的泄漏严重影响着系统工作的安全性，造成油液浪费、污染周围环境、增加机器的停工时间、降低生产率、增加生产成本及对产品造成污损。因此，对液压系统的泄漏我们必须加以控制。 三、液压系统泄漏的原因 提起泄漏的原因，可能很多人首先想到的就是安装不到位，该拧紧的地方没有拧紧或是生料带没有缠够。这些可能是造成泄漏的原因，但仅此而已吗？单单是安装失误就如此难以解决吗？问题远远不

旋挖钻机钻孔施工方案55540

汇德·万象君汇工程 旋 挖 机 钻 孔 专 项 施 工 方 案

贵州宏科建设工程有限责任公司 第一章编制依据 图纸及现场勘探资料 1 开阳县教育局地块棚户区改造项目工程基础施工图纸； 2 开阳县教育局地块棚户区改造项目工程地质勘探资料。 现行有关国家、行业、地方规范标准 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002《混凝土结构设计规范》GB50010-2002《建筑桩基技术规程》JGJ94-2008《建筑桩基检测技术规程范》JGJ106-2003《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003 《工程测量规范》GB50026-2007《建设工程文件归档整理规范》GB/T50328-2001《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-93《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001

《建筑施工安全检查技术标准》JGJ59-99《安全防范系统验收规则》GA308-2001《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94企业有关文件和标准 《建筑地基基础工程施工技术标准》 《混凝土结构工程施工技术标准》 《企业质量管理体系文件》 《企业环境管理体系文件》 《企业职业健康安全管理体系文件》

第二章工程概况 开阳县教育局地块棚户区改造项目工程因工期短，场地地质为坚硬岩层，且工程在县城中人口流动最多地段，周边建筑物密集且多数为民房，该区域不允许实施爆破开挖，采用人工挖孔桩凿坚石难度非常大，工期没法保证，且安全隐患大，为了加快工程进度，减小安全隐患，确保工程保质按期完成，经与建设单位、监理单位、地勘单位及设计单位商议采取旋挖钻机进行钻孔施工。成孔工序的施工成本结算按：施工单位负责机械成孔的费用，建设单位根据合同条件按照施工图设计大样以实际孔深（含护壁砼、护壁钢筋、人工挖孔桩土方、人工挖孔桩凿坚石）给施工单位结算。本工程为5栋2层地下室为裙楼。1#、2#、31层；3# 25层；4# 21层；5# 20层。本方案仅以该5栋楼基础图设计孔桩为编制依据，以后其它工程可考照该方案施工。5栋楼孔桩原设计为76个人工挖孔，其中有40条桩桩端有扩大头，桩数和孔径分别为12Ф1200 mm（全数桩端径1400 mm）、17Ф1300 mm（其中4条桩端径1800 mm）、19Ф1400 mm（其中桩端径1600 mm的6条，1800 mm 的5条，2100 mm的3条）、15Ф1500 mm（其中桩端径1700 mm的1条,2000 mm的3条）、12Ф1700 mm（其中桩端径2100 mm的6条）、1Ф2100 mm 进行机械成孔施工。 本工程为钻孔灌注桩施工，工程桩安全等级为一级，1#楼共计12根桩，2#楼共计16根桩，3#楼共计18根桩，4#楼共计14根桩，5#楼共计16根桩。钢筋施工图推算有效桩长4.5米至7米，实际成孔深度按实量取。 桩顶标高根据自然地面为绝对标高1243.45至持力层单桩竖向抗压承载极限值为7000KN，特征值为3500KN。混凝土强度等级均为C30，水下浇筑

钻机双升式井架及底座起升规程(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 钻机双升式井架及底座起升规程(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-3915-54 钻机双升式井架及底座起升规程(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1 总则 1.1 双升起升方式是指井架与井架底座共用一套起升系统，井架底座与井架用铰链组成一个起升整体，在起井架的同时，井架底座随井架一同起升到位。 1.2 本规程对井架起升与下放前的检查、对动力源的要求、作业过程中的注意事项、起升规程等做了要求。该规程适用于采用双升式起升井架及底座的机械钻机。 2 动力源要求 2.1 起升作业可以利用钻机配备的柴油机作为起升动力，也可以采用专门起升装置的电动机作为起升动力。在两种动力性能均良好的情况下，优先选用电动装置。

2.2 两种动力不能并机使用。在采用电动机作为起升动力时，柴油机本身离合器必须处于分离状态，气门有自锁装置的必须锁死。在采用柴油机作为起升动力时，必须将起升装置与钻机传动装置的传动路线断开，摘下并车链条。 2.3 在采用起升装置起升时，在条件允许的情况下，启动两台发电机组，一台用于起升装置供电，另一台作为备用。同时，应启动两台柴油机作为备用起升动力。 2.4 在采用柴油机起升时，必须启动两台柴油机。 2.5 动力及控制部分要求: 2.5.1 供电系统正常。 2.5.2 传动系统运转正常。 2.5.3 发电机、柴油机性能良好，正常运转2h 以上。 2.5.4 在采用柴油机起升时，转速在800r/min～1000r/min内。

液压钻机的液压系统设计设计(1)

毕业设计液压钻机的液压系统设计 摘要 水平定向钻机铺管技术是目前应用最广泛的非开挖铺管技术之一，可用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物铺设管线，具有快速、高效、不破坏环境及影响交通等突出优点。在当今中国基础设施建设如火如荼的大环境下，拥有广泛的市场前景。目前，对比与国外先进的水平定向钻机研发水平，我国的钻机研发还处于一个比较落后的水平，因此加快水平定向钻机的研发工作具有明显的社会意义和经济意义。 钻机的液压系统直接负责整机的控制和传动系统，直接影响到系统的各项性能指标，是钻机的关键技术。本文叙述了水平定向钻机液压系统设计过程。首先，比较详尽地描述了水平定向钻机的工作原理、各项性能指标、设计参数、结构组成，同时分析了各机构的工况和负载情况，为下一步液压系统的设计提供设计依据。然后根据前面分析的结果，对液压系统进行设计，并合理选择各子系统的液压元件，最后，进行液压系统的性能验算。本文设计的液压系统可以使发动机-液压系统的性能达到较好的状态，发动机功率利用率、液压系统传动效率以及钻机的作业效率也比较高。 关键词：水平定向钻机；液压系统设计；液压元件选择；性能验算

Abstract Horizontal Directional Drill pipe laying technology is currently the most widely used technique for trenchless pipe-laying can be used across the roads, rivers, buildings, obstacles such as laying pipelines, with a fast, efficient, without damaging the environment and highlight the advantages of traffic. Infrastructure construction in China today in full swing environment, have broad market prospects. At present, the comparison with foreign advanced level of research and development of horizontal directional drilling, drilling rig in China is still in a backward R & D levels, accelerate research and development of horizontal directional drilling has obvious social significance and economic significance. Drilling machine hydraulic system is directly responsible for the control and transmission system, directly affect the system performance is the key technology of drilling rig. This paper describes the design of the hydraulic system of horizontal directional drilling process. First, more detailed description of the horizontal directional cobalt machine works, the performance indicators, design parameters, structure, and analyzes the various agencies working conditions

(完整word版)石油钻采复习题

第一章 1 钻机是由哪几个部分组成的？ 钻机是由起升系统、旋转系统、循环系统、动力设备、传动系统、控制系统、井架和底座、辅助设备组成（八大系统） 2 钻机的八大件包括哪些？ 钻机的八大件包括：转盘、绞车、泥浆泵、天车、游车、大钩、底座、井架、水龙头构成。 3 钻机的三大机组包括哪些？ 起升系统、旋转系统、循环系统。 4 钻机的驱动方式有哪三种？画出驱动方案图。 钻机的驱动方式有单独驱动、统一驱动、分组驱动组成。

5钻机的主参数都有哪些？ 主参数包括最大井深，最大起重量，额定钻柱重量、钻机的总功率 6.有哪些工况可能出现钻机的最大起重量？ (1)起钻操作刚开始起动加速时钩载增加了动载,下井操作完了刹车时也有较大动载产生,静动载之和构成起下钻过程中最大钩载。 (2)处理卡钻事故时拔钻杆的拉力,它以钻杆拉断载荷为极限(此拉断载荷由钢材最小屈服强度来决定)。 (3)下套管时，大尺寸的技术套管柱重量或最深的油层套管柱重量都比钻杆柱重量大。 (4)下套管遇阻时,要上提下放套管柱以期破阻通过.此时大钩的上提载荷以套管柱断裂载荷的80%为极限。 7 转盘的功率消耗在哪些部分？ 旋转钻头破碎岩石、旋转钻杆柱和旋转地面设备（包括转盘本身、方钻杆和水龙头） 8 钻机的型号怎样表示？ 钻机代号+钻机级别+钻机特征+厂家代号及改型序号

9 代表现代水平的钻机设备主要有哪些？ (1)钻井动力水龙头(2)超深井钻机(3)海洋钻井设备(4)微型钻井设备(5)斜井、定向井、丛式井钻井技术和设备 第二章 1 检修天车时，为什么两侧的滑轮要交换？ 快绳一侧的滑轮转速要比死绳一侧的高数倍，所以当天车、游车进行检修时应将其滑轮及轴承倒换一下，以使轴承的使用寿命均衡。 2 快绳侧的钢绳为什么容易断丝？ 快绳侧的钢绳由于弯曲次数比死绳侧多出数倍，故易疲劳断丝 3 游动系统起升和下放时钢绳的拉力有哪些变化？ 起升时，由于滑轮轴承的摩擦阻力和钢绳通过滑轮时弯曲阻力，使各绳拉力发生了变化。由快绳变至死绳，其拉力依次降低。下放时情况与起升时相反 4 如何计算绞车各挡起重量和所起立根数？ 在一定绞车功率和一定起升挡速度下，绞车各挡可能起升的载荷为： 式中Q i —各挡起重量，N； N —绞车输入功率，kW； η—绞车和游动系统的总效率。

钻机起升方案

50D-3钻机起升方案 关于50D-3钻机的起升，根据生产实际需要及井场现有设备，自动化控制部经初步论证，从电控角度出发拟提出以下两种起升方案： 方案一：采用四利通SCR房及井场70D-2绞车进行起升 在该方案中需要在绞车上安装两台800KW直流电机，并将其动力线接至SCR房，绞车的刹车方式为液压盘刹和电磁涡流刹车相结合，绞车的启停、转速和电磁涡流刹车通过SCR房中现有的司钻控制台进行控制，液压盘刹可通过司钻房或自制临时控制台进行控制。 该方案所需的设备及准备情况如下： ①SCR房，使用井场备用四利通SCR房，起升前需要调试确认。 ②70D-2绞车及电磁涡流刹车，目前在井场，使用前需调试 ③800KW直流电机（附带风机），可临时使用仓库备用直流电机，使用前需上电调试 ④盘刹液压站，可使用仓库备用液压站，使用前需上电、上油调试 需要购买10芯控制电缆，10芯插接件，并用万用表一一对应找准焊接； 控制电缆到液压站控制箱需要调试对应工作钳、安全钳、驻刹和急停各个电磁阀，并反复操作运行试验； ⑤综合液压站，经确认目前厂区内无货，需采购。 ⑥电磁涡流刹车柜，可使用SCR房自带刹车柜，也可使用井场备用刹车柜。 需要自己设计制造电磁涡流刹车手柄控制台，并且原来的柜子为了伊朗70D-2项目分拆的有些损坏，需要进行修理接线调试（必要时需要更换一些特殊继电器，连接插头和电缆）， 需要购买2芯动力电缆和4芯控制电缆，对应插接件（刹车柜厂家），并用万用表一一对应找准焊接； ⑦司钻控制装置，目前厂区内没有司钻房，液压盘刹的控制成为难点，解决方案有两种： Ⅰ.购买50D-3钻机配套司钻房，该方案可将诸多问题一并解决，且保险系数高，符合钻机起升操作规范。 Ⅱ.自制临时电控装置，所需设备器件有：24V电源、转换开关、急停按钮、盘刹

定向钻穿越工艺讲解

（1）定向钻机的构造和工作原理 在管线入土点附件安设一台定向钻机，该钻机用地锚固定，钻机长15～20m，在其钢制底盘的左半部安一可以调整倾斜角度的井架，右半部设有柴油机、液压泵、压力油箱、泥浆泵、控制室、变压器、发电机等设备。 柴油机带动一台液压油泵和一台发电机。液压油泵为所有液压马达提供动力，从而控制井架的升降、卡盘的移动、带动泥浆泵和钻机配套的液压起重机。发电机提供现场照明、水泵的用电。 （2）主要配套设备 定向钻穿越河流设备除主机即定向钻外，为了完成全部施工作业，尚需一些配套设备。主要是供水系统、泥浆系统和现场施工所必须的施工机具。 1）液压起重机液压起重机主要供起下钻时吊钻杆和套管用，因此起重量很小，设备做得很轻巧，类似我们国家的少先式起重机，设备上装置全部靠液压油泵提供的液压动力而工作。 2）泥浆罐该设备全长10m，宽3m，高2m。它是泥浆罐和工具间合二为一的设施，其中泥浆罐约占总长2/3，工具间约占总长1/3，泥浆罐的前部安装供水管、阀、泵、泥浆进出管路、加干料的漏斗等设施。 3）液压单斗挖掘机现场配单斗挖掘机一台，供挖地锚坑、接头管沟和吊装。 4）推土机施工现场设推土机一台，供平整场地和拖拉重物使用。 5）火、电焊两用机施工现场有一台体形很小（约长2m，宽1m）的火、电焊两用机，供施工中使用。 6）钻杆和套管钻杆长10m，直径76 .2m，套管长10m，直径为127mm或152.4mm。其数量按穿越长度而定，堆放在钻机旁边的场地上。 （3）定向钻的控制系统 定向钻的控制系统是由若干控制仪表和电子计算机、电视机组成的，这是定向钻的神经中枢，测向仪表和造斜工具装在钻头后面的钻杆中，反映钻进方向的参数，由微波传给控制室的计算机控制机构，钻进方向由电视屏幕上显示出来。 （4）主要施工程序 定向钻穿越河流技术是油田定向钻井和铁路、公路的横钻孔机的基础上发展起来的一项河流穿越技术，它的施工程序是：先用定向钻机钻一导向孔，当钻头和套管在对岸出土后，撤出钻杆，在套管出土端连接扩孔器和穿越管段，在扩孔器转动扩孔的同时，钻台上的活动卡盘向上移动，拉动扩孔器和穿越管段前进，逐渐穿越管段就被敷设在扩大了的孔中。

ZDY6000S液压钻机钻架改造

焦煤集团科技创新成果申报表

ZDY6000S液压钻机钻架改造成果总结 1.立项背景 我矿水文地质条件及其复杂，往往存在深部含水层水位“导高”现象，并且我矿建井已久，井下很多地区存在采空区及报废巷道。为了在复杂的水文地质情况及现有巷道和施工环境下达到防治水工程的目的，往往需要施工至深部岩层（如L 灰岩以下），或者因没有合适施 2 工地点，需要距目标终孔位置远距离设计并施工钻孔。而现有的ZDY6000S钻机在施工此类孔深较深的钻孔时效率不高。因此，为了提高生产效率，我矿购置了ZDY6000S钻机。 由于ZDY6000S钻机各方面性能都较ZDY4000S液压钻机好，钻进速度快，缩短了钻孔施工工期，在施工过程中能够有效的提高生产效率。但因该钻机主轴倾角在0°～±10°之间，而大部分注浆加固钻孔倾角基本上都在-10°以上，所以根本无法施工注浆加固钻孔。因此我单位通过对该钻机钻架的改造，实现了钻机主轴倾角在+10°～-50°之间。从而扩大了ZDY6000S液压钻机的适用范围，提升了其使用价值。 2.研究开发内容 ZDY6000S液压钻机是一宽带有步履机构的钻机，但正是因为钻架下的步履结构，限制了钻机主轴的旋转范围，本次改造主要是通过改造钻机步履机构及钻架前横梁来实现主轴倾角旋转范围的更改。通过取下步履机构来实现钻机整体的高度的下落（由于我矿巷道高度的限制），为改变钻机前横梁打下基础。取下钻架下的步履机构后，将原来钻机的前横梁底座向前移，同时将钻架上固定前横量的固定卡同步向前移动，从而实现钻机前横梁的整体向前移动。经过这样改造后，钻机即可施工倾角在+10°～-50°之间的任意钻孔。 3.主要创新点 （1）去掉钻架下的步履机构，实现钻机整体高度的下降，适应我矿巷道的高度，同时减轻钻机整体重量，利于安装和运输； （2）前后横梁平距的拉升，实现了钻架更稳，施工时钻机更牢靠的功能； （3）前横梁的前移，扩大了钻机的使用范围，提升了钻机的使用价值； （4）利用ZDY6000S液压钻机优越的性能提升钻机速度，加快了工作面注浆改造工程，缩短了工期，为工作面接替节约了时间。 4.应用地点和效果 我单位经过将ZDY6000S钻机改装后，在我矿22071工作面、22081工作面等地区均有使用，经实际使用后效果好，能够大幅度提高钻机使用价值。 5.推广前景

钻机液压系统故障的诊断方法与应用

钻机液压系统故障的诊断方法与应用 发表时间：2018-10-01T14:01:56.397Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：李广鑫[导读] 摘要：通过液压故障处理方法的分析对比，结合神华准格尔黑岱沟露天煤矿在用钻机的液压实际维修经验，阐述了借助一种液压检测仪，可快速分析判断并最终确定故障发生的具体液压元件，缩短液压故障诊断时间，提高了设备液压故障维修效率。中海油能源发展装备技术有限公司模块钻机项目组天津 300452 摘要：通过液压故障处理方法的分析对比，结合神华准格尔黑岱沟露天煤矿在用钻机的液压实际维修经验，阐述了借助一种液压检测仪，可快速分析判断并最终确定故障发生的具体液压元件，缩短液压故障诊断时间，提高了设备液压故障维修效率。关键词：钻机液压；系统故障；诊断方法；应用引言神华准格尔能源有限公司所属的黑岱沟露天煤矿在 2012 年产原煤 32.26 Mt/a，成为我国首座产能超 30 Mt/a 的特大型露天矿。该矿包括煤层、岩层在内的爆破钻孔，投入生产运行的钻机共 12 台，其中有 Atlas Copco 生产的 DM -H2、DM45 钻机、Ingersoll-Rand 生产的 DM-H 钻机、Sandvik 生产的1190E 钻机。各钻机的共同特点是电机或内燃机为动力源的全液压驱动型。作为液压传动，其具有结构紧凑、功率输出比大、易实现过载保护、可快速启动制动及频繁换向等优点得到广泛应用。但是在维修方面，当出现液压故障后如何准 确、快速诊断故障点所在，已是一个的普遍性难题。结合设备现场液压维修经验，提出流量-压力的液压系统检测法，就液压故障判断方式及一种流量-压力检测仪（以下简称检测仪）在露天采矿钻机设备上的应用进行分析阐述。 1液压故障判断的一般方式液压系统中各液压元件的动作大部分处在密闭的油液里，系统内油液的流动状态和元件内部零件的运动状态看不见、摸不着。同时，液压系统的故障表现形式规律不一，对于这些故障的准确判断与排除不仅需要专业理论知识，掌握各种液压元件构造性能、液压基本回路的原理，还要有丰富的现场维修实践经验。因此，液压系统的故障诊断比一般机械、电气设备的故障诊断更为困难。传统的液压系统故障判断的方法有很多种，因现场条件、设备特点及个人经验等因素而方法不一，比如常用的因果图、实验法、区域分析法、动作循环查找法等。其中最常用的还是对系统各点压力检测后进行的系列判断。液压系统的工作压力在正常工作条件下取决于负载，但在设备的长期使用后，由于元器件配合部位磨损、密封老化等原因，造成元器件内、外部泄漏，使系统的工作压力受到影响。如果系统中某一元件损坏，就有可能造成系统压力明显下降，这也是形成液压故障判断难度之一。此外传统判断液压系统故障方法中，使用比较、隔离、替换等方法来逐步查找，其本身也存在缺点问题。比如使用比较或替换法时，必须有同类型的设备或同型号的配件，且在替换时需重复拆装，易造成元器件的损坏、液压油的浪费和对环境的污染；使用隔离法时，在液压系统中如果隔离不当，将系统保护元器件隔离后，轻者容易造成系统元器件的损坏，严重时甚至会造成事故。如果不考虑系统压力损失，则在正常工作状况下 3 个测压点的压力显示是相同的，即 P 0 = P 1 =P 2 = P。假设液压系统中的溢流阀调定压力为 20MPa，系统发生故障后对 3 个测压点分别进行测量，在液压马达工作的状态检测压力如果均明显小于20 MPa，这时我们不能明确判断究竟是液压泵、液压马达或者溢流阀当中的哪一个元件存在故障。因为液压泵如果出现内泄，会造成以上测量结果；如果液压马达内泄漏严重，也会造成系统工作压力降低；而溢流阀的泄漏或调压弹簧损坏及弹力不足以及换向阀出现内泄漏同样也能造成上述故障表象。当然也可以用排除法来排除一部分元件存在故障的可能性。操作换向阀为中位状态，则系统压力 P 0 = P 1 ，若系统压力仍明显偏低，这样也只能证明故障所在可能不是液压马达，对于液压泵或溢流阀的故障判断，具体仍需进一步检测。如果仅以液压系统压力测定的方法，是不能准确断定具体发生故障的元件，这样在排除系统故障方面也就不能提供可靠依据。 2采用检测仪判断液压故障液压系统发生故障的位置虽然只是动力源（液压泵）、控制元件（各类型控制阀）和执行元件（马达或油缸）这几方面，但维修的难点是不能准确判断元器件故障所在位置。液压泵（马达）的额定功率为其额定输出（输入）压力和流量的乘积，而系统的压力虽说取决于负载，但它也是由多方面的因素决定的，如元件的故障以及泄漏情况，而系统的流量却可体现动力元件、执行元件和控制元件的即刻工况。通过检测仪对系统中这些位置压力和流量参数的测定，从功率、压力和流量逻辑关系中我们就可快速判断出故障所在。假设该液压系统额定压力为 20 MPa，出现液压马达回转无力故障现象。若以图 1 所示方式去判断，单就压力的测定，在理论逻辑上不能明确故障点所在，因为系统中的各元件只要其中一个出现问题，则都会产生这一故障现象。对系统的故障排除中，当外观的检查（如泄漏、运转噪音等）无异常，我们使用检测仪进行故障的检测及判断。 2.1 在检测位置 1 和 2 处进行检测换向阀为中位截止状态时，若压力正常，流量为零，则可以排除换向阀和溢流阀的故障可能性；如果有一定流量显示，则换向阀存在内泄漏故障；若压力低，流量为零，则排除换向阀的故障可能性，可尝试进行溢流阀压力调整的操作；在调压无效果后，可进一步在检测位置 2 进行流量检查，在明显低于额定压力情况下，有流量显示则可明确断定溢流阀故障，如无流量显示，那便可以确定是液压泵存在故障。 2.2 在检测位置 3 处进行检测当换向阀处于上部位置接通状态时，检测仪如果显示压力偏低，流量明显低于液压泵额定流量的90%以下，则可以判断液压泵存在故障；如果压力和流量正常或者略微偏低，那对于回转无力的故障点基本可以划定为液压马达，只是再需进一步的验证。 2.3 在检测位置 4 和 5 处的检测液压马达在正常工作状态下，内泄流量正常为小于额定流量的 5%或者近于零。在基本确定马达为故障点后，可在检测位置 4 和 5 进行准确诊断。将检测仪接入液压马达回油管路即位置 4 处，开启换向阀后，将此处检测仪流量显示值与马达进油管路流量值进行比对，其数值差即为液压马达内泄漏的流量，或者说这个数值差也就是检测位置 5 的流量显示值。流量-压力检测仪的使用，在液压系统中通过对压力及流量参数的测定，以及功率、压力、流量及泄漏量之间的计算和液压元件额定参数进行对比的方式，我们就可以明确判断出故障位置所在。这种方法应用对于液压系统闭式回路或多回路系统的故障诊断则更为有效。还有更重要的一点是，在对各元件的实际参数测定后，该液压元件目前使用的性能和内部磨损状况我们也可以做到准确掌握。结语