DS50电磁涡流刹车说明书.pdf

DS50 电磁涡流刹车 使 用 说 明 书 118 03 00 SM 兰州兰石国民油井石油工程有限公司 兰州兰石国民油井石油工程有限公司 二 五年六月 二 五年六月 目 录目 录 机械部分 机械部分 1 性能及结构说明 1 2 安装说明 2 3 作用原理 2 4 维护和使用 3 5 修理和保养 4 6 故障的排除 4 7 附图 6 兰石国民油井公司 DS50 涡流刹车说明书 118 03 00SM 1 机械部分机械部分 1 性能及结构说明性能及结构说明 DS50 型涡流刹车作为钻深为 5000 米的海洋或陆地钻机的辅助刹车 既可与绞车成 套供应 也可为矿场以经使用的钻机配套作为单独部件供应 本刹车包括下述主要部分 刹车主体 控制系统包括 三相变压器 刹车控制器和司钻开关控制装置 电缆 支架 1 1 技术规范技术规范 扭矩 在 50r min 时 60760 N m 钻井深度 用 41 2 钻杆 5000 m 作用原理 感应涡流制动 线圈个数 4 每个线圈额定电阻 20 时 6 5 线圈绝缘等级 H 级 励磁电压 310 250VDC 励磁电流 45 ADC 励磁功率 13 9 10 6 kW 需用冷却水量 285 L min 最大出水温度 当进水温度 42 时 72 重量 包括控制部分 7285 kg 1 2 结构结构 每个刹车有四个线圈 每个线圈用单玻璃丝铜线绕制 外层半迭包聚酰亚胺薄膜粘 带三次 再半迭包玻璃丝一次 经两次真空渗漆 整个线圈的绝缘等级为 H 级 其允许 的工作温度远远超出实际的运转温升 DS50 涡流刹车转子轴支在两个双列向心滚子轴承上 该轴承的允许载荷远大于实际 载荷 涡流刹车在厂内装于绞车上时经过精心调整 运转时所产生的电磁力在各个方向 上又是相等的 所以工作时轴承仅承受轴及转子重所产生的载荷 转子及定子均由高质量的磁性材料制成 并经过热处理 四个线圈由不锈钢可靠地 密封在左 右定子体上 转子轴与滚筒轴用齿式离合器相连并且部分转子表面渗泡在冷 却水中 运转时全部转子表面均能得到充分的冷却水 该冷却水由水泵强制循环 壳体两侧装有四个排除不锈钢铁护罩内冷凝水的呼吸器及两个润滑轴承的黄油嘴 兰石国民油井公司 DS50 涡流刹车说明书 118 03 00SM 2 涡流刹车输出轴端直径为 190 5mm 71 2 锥度为 1 9 6 11 4 ft 刹车的外形尺寸 为 长度 1108 mm 43 62 宽度 1730 mm 68 11 高度 1624 mm 63 94 1 3 冷却系统冷却系统 涡流刹车与绞车的滚筒共用一个水冷却系统 由一个水泵供应冷却水 流经刹车的 冷却水返回一个容积为 40m3的水箱以便散热 刹车需用的冷却水量为 285 L min 确保 涡流刹车的进出水温度在规定的范围内 冷却水系统的流程图如图二所示 水质要求含有较低的矿物质 PH 值不超过 7 7 5 与内燃机水套内的水质要求相 近 如果水质不合要求 则需进行化学处理 当刹车用于海洋时 也可以装置专门的海 水冷却器 2 安装说明安装说明 刹车本身带有支架 可直接安装于钻深为 5000 米的 ZJ50 ZJ50D 型钻机的绞车上 如果应用于其他钻机则应更换支架 刹车轴端装有齿式离合器与滚筒相联接 请注意此 处不需要也不允许用单向离合器 因刹车转子需要与滚筒一起在两个方向同步回转以保 证转子能通过冷却水得到冷却 从刹车排出的冷却水经过一个漏斗返回水箱 漏斗与排水接头稍离一段距离以保证 排水流畅 当无回水泵时 水箱安装的位置应与涡流刹车内的冷却水有足够的水位差 使冷却水能自流返回 刹车两侧各有一个 3 4 溢流管 此管不允许堵塞 以防止内腔水位 上升致使轴承锈蚀 3 作用原理作用原理 当一运动的铁导磁体通过一个固定的不均匀磁场时 则在导体内与磁场方向垂直的 平面上感应一环流电流 即为涡流 此涡流将引起一个磁场 这个磁场的极性恰好与原 固定磁场的极度性相反 两个极度性相反的磁场将反抗导体在磁场中运动 这就是涡流 刹车的工作原理 产生涡流及反磁场的必要条件是铁导体在固定磁场里运动 所以当铁导体保持静止 状态将无涡流感生 涡流刹车的转子就是铁导体 而产生固定磁场的线圈装在定子上 转子包络定子形成一空气隙构成了刹车的基本结构 线圈励磁的同时转子被绞车滚筒强 制转动 转子就产生了反抗运动的阻力矩 涡流刹车工作期间涡流将在转子内表面引起大量的热 这些热能由通过转子表面的 冷却水携带出去 冷却水在刹车内腔保持一定高度的液面 当转子旋转时全部转子表面 都能通过冷却水 从而防止了过热的危险 兰石国民油井公司 DS50 涡流刹车说明书 118 03 00SM 3 下钻作业中 绞车滚筒轴与刹车的转子轴一同旋转 这时 线圈通入直流电激磁 所产后的磁通量取决以线圈的安匝数 但线圈的匝数已经固定 故改变励磁电流的大小 就能控制一定速度下的制动力的大小 当励磁电流一定时 随着转子转速的提高 制动 力矩按特性曲线所示增大 即使在低转速下也能产生极大的制动力矩 即当转速为 35r min 时的制动力矩可达最大力矩的 75 而这样低的转速是重载下钻 钻柱 套管 柱 时常用的转速 4 维护和使用维护和使用 4 1 润滑 每次下钻前对固定在两侧的黄油嘴 打黄油一次注入量约为 50ml 参见图五说明 4 2 排凝和呼吸器 在刹车两侧的上 下部位各装有一只呼吸器直通定子各线圈所在的腔体内 它们的 功能是保持线圈内腔与外界干燥气流畅通 排除冷凝水以防止内腔积聚湿气 4 3 空气隙 用水不当时 在转子 定子表面将发生锈蚀 使气隙增大从而导致制动力矩减少 当检查气隙尺寸时 应去掉锈痕及水垢 空气隙的增大将不能提供有效的磁通道而影响 感应涡流的性能 新刹车的径向气隙在 0 73mm 1 27mm 之间 4 4 冷却系统 冷却系统工作时的调整步聚参见图二的说明 4 5 储存时的防护措施 当涡流刹车储存 运输或因某种原因在较长时间内不使用时 则应采取一些预防性 的措施防止转子因水垢 积盐锈蚀等原因而粘贴在定子表面上 储存期间应首先给两个 轴承注满锂基润滑脂 如果工作时曾经使用不合要求的水质则要通入新鲜的符合要求的 水质进行冲洗 为了抑制锈蚀积垢 可通过两端面上的六个检查孔 11 4 插入带喷嘴 的气枪向刹车内腔喷淋煤油 柴油或近似的油品 请注意不要将油基物喷入线圈 呼吸 器以防止线圈的绝缘恶化破坏 4 6 安装时的调整 涡流刹车安装到绞车上时必须注意与滚筒的找正 安装质量高时刹车轴承仅承受轴 上零件的自重负荷 如果调整的不好则将使轴承负荷增大 有可能导致早期磨损或失效 当调整刹车与滚筒的同轴度时 请按图三所示方法用百分表找正 其角度误差及偏 置误差均不应超出 0 25mm 当没有条件应用百分表检查时 可用指针在端面及径向分 四点检查其跳动量 兰石国民油井公司 DS50 涡流刹车说明书 118 03 00SM 4 5 修理和保养修理和保养 5 1 水管线的修理 涡流刹车正在运转时 如果水管线发生故障 则将转子因过热而膨胀 此时空气隙 增大从而导致制动力矩的下降 在这种情况下 司钻应控制刹车使之运转在较低的速度 下 直到水管线故障排除为止 5 2 轴承的拆卸 更换刹车外端的轴承时不需将刹车拆离绞车 而更换内端轴承时则需将刹车拆离绞 车 其步骤如下 5 2 1 拆下拧在内密封轴承盖 序号 7 上的螺丝 将锁紧螺母 序号 10 拆下 5 2 2 利用端盖 序号 5 上的 3 M16 螺孔 用拔丝孔将端盖拆下 5 2 3 拆掉轴承时 可用气割 此时应注意不要损伤轴表面 在拆换轴承的同时应检 查密封圈 如果有密封不严和密封表面破损时 则应同时更换密封圈 5 3 更换轴承及密封圈 请按下述步骤重新装入新轴承及密封圈 5 3 1 将新密封圈装入轴承盖 序号 7 并套在轴上 5 3 2 装入新轴承前将轴承在热油 约有 95 左右 内加温一个小时 然后装入 5 3 3 装上轴承的锁紧螺母及制动垫 等轴承冷却以后再检查锁紧螺母的拧紧程度 5 3 4 在密封圈的轴承盖上旋入两枚临时用的导向螺钉 5 3 5 装回端盖 序号 5 前 在轴承及密封圈处涂满黄油 清洗各密封表面轴承两 侧及端盖与定子 并涂以密封胶 此处禁止使用垫圈 因为没有足够的压力使垫圈处以密封状态 此处禁止使用垫圈 因为没有足够的压力使垫圈处以密封状态 5 3 6 端盖复位时需用工具一加长筒 序号 6 以保证转子的轴向位置 然后再用螺 栓将端盖紧固在定子的内法兰上 最后取出导向销钉 旋入螺栓 5 3 7 用黄油枪打入足够的锂基润滑脂 确保填满轴承空腔的三分之一 6 故障的排除故障的排除 6 1 轴承损坏 转子与定子表面擦碰 导致磁极间短路 6 1 1 产生的原因 与绞车滚筒轴不同轴度太大 轴承缺乏适当地润滑 刹车腔内水位过高使轴承密封工作恶化 A 进水排量过大 B 排水管被堵塞 C 排水口背压过高 兰石国民油井公司 DS50 涡流刹车说明书 118 03 00SM 5 6 1 2 排除方法 调整轴的位置 按轴承保养守则进行保养 将排水控制在 258L min 排水管直径不得小于 3 另外也不能产生刹车内腔 与水箱的位置差不够或返回水箱的排出水管线过长的现象 刹车排出管不要连接在漏斗 上 6 2 空气隙恶化 空气和铁的氧化物是不良的导磁体 稍微增加空气隙或表面沉 积锈蚀层将会在大大减少穿过转子和磁极间的磁通量 6 2 1 产生的原因 使用了高含盐量或高 PH 值 7 7 5 的冷却水造成转子和磁极表面有大量的 锈蚀层和水垢层 磁极上氧化铁层剥落 空气隙增大 6 2 2 排除方法 尽可能地保证应用干净的冷却水 加入抗锈蚀的化学药品 正确的空气隙为 0 73 1 27mm 如果空气隙增大到 2 5 3 2mm 此刹车应进 行大修 注意 测量空气隙前应除去蚀锈层和水垢层 当空气隙达到 1 8mm 时 力矩将下降 一半 6 3 刹车过热造成故障 转子内径膨胀引起空气隙增大 线圈电阻增大 从而降低了通过线圈的电流 但磁通量与安匝数成正比关系 所以磁通量也相应减少 转子因变形而翘曲 使空气隙局部增大 6 3 1 产生的原因 进水排量低于 285L min 冷却系统中水量不足 刹车在高于额定负载下运转 排水温度高于 72 转子过热没有得到充分冷却 6 3 2 排除方法 提高进水排量到推荐值 增加水箱的冷却水或增大水箱容积 在极热地区使用时应适当增大水箱容积 当转子旋转时 减缓冷却水流畅速度 6 4 一个或一个以上线圈损坏 磁通量减少 兰石国民油井公司 DS50 涡流刹车说明书 118 03 00SM 6 加在线圈上的电压过高 刹车线圈联接不正确 处理线圈内腔积聚冷凝水使线圈绝缘破坏 6 4 2 排除方法 使用正确的整流装置 参看控制系统有关章节 按图纸规定连接线圈的引接线 A 线圈内腔至呼吸器通道堵塞 清理呼吸器 B 从呼吸器排出的水份过多 说明线圈护罩已不能很好地密封 此时应进行大 修 C 消除水