20dx斜井动力钳.doc

关于20DBX斜井钻机液压动力钳的一些问题摘要:本文就20DBX斜井钻机的液压大钳在上下运动时出现的失衡问题进行了定性的分析从缩小累积误差增大误差范围两点入手提出了一些改进意见 关键词:斜井钻机 液压大钳 多级油缸 允许误差 20DBX斜井钻机是利用井架倾斜一定角度后由地面开始钻斜井适用于钻定向井、浅层水平井等井型。钻机属于车载拖装钻机,与常规钻机相比,可减少井场占地面积和钻机的移运时间。20DBX斜井钻机用途广泛,是我公司开发可用于海洋、海滩和陆地的斜井、直井、斜定向井、丛式井施工还可用于钻地热井开发地热资源等。 20DBX斜井钻机的另一突出特点就是其井口工具利用液压原理的高度自动化。液压机械手液压式排管架液压大钳,气动卡瓦这些井口工具完全可以在司钻房内实现一体化操作,大大提高了起下钻、钻杆上卸扣的效率,也提高了其安全性能。高度液压自动化的同时也出现了一些问题,比如液压大钳的上下运动的问题。液压大钳是在石油钻机上使用的一种工具主要是用液压驱动进行管类钻具紧扣、松扣作业的拧卸工具。液压大钳又称动力大钳或钻杆动力钳,其动力是气动或电动。液压大钳分为上钳、下钳两部分,下钳只卡紧下部管体或接头上钳卡紧上部管体或接头后能够正转、反转,可代替普通大钳及旋绳器完成拧卸操作,安全、减轻体力劳动。 20DBX斜井钻机采用的是江苏如石机械有限公司所生产的TZQ340/100Y型液压动力钳,主钳由液压马达驱动,经过齿轮减速带动钳头旋转,实现夹紧和旋转管柱,背钳由液压缸驱动夹紧,主钳与背钳通过连杆机构和升降液压缸连接可调节之间的距离。同时,出于上卸扣的需要,大钳整体也通过四个小型液压缸在大钳四个端角处连接到井架,可整体沿轨道前后上下移动。在进行大钳的整体上下移动时发现大钳此功能无法实现,在给出缩缸和出缸的信号后,大钳不能上下移动。在排除了液压管线的问题和电磁阀的故障可能性后,问题只有可能出现在四个多级液压缸上。在给出缩缸的信号后,液压管线明显有动静,司钻房压力表也显示有压力,可是四个多级缸没有动作。一种可能性是油缸拉力不够 根据上图油缸铭牌可知油缸外径85mm,活塞外径即油缸内径55mm,额定压力21MPa由此可知此油缸最小拉力 F125.498675514.341/12122 所以四个多级油缸的最小提升力为NFF5.199468125.4986744总 而液压大钳的总质量是3200kg即32000N由此可见液压缸拉力远大于液压大钳的重量拉力是足够大的。此种可能性排除。 经过反复多次试验和仔细观察发现四个油缸中在同一侧的两个其实是有微量的收缩量其余两个没有丝毫收缩。收缩的两个油缸一侧的轨道和井架之间缝隙较大而未收缩的两个油缸一侧的轨道和井架之间几乎没有缝隙两侧轨道的提升量有差别。用水平仪测出液压大钳在油缸收缩起升时确实不平衡由此得知是因为起升时大钳不平衡导致大钳卡在轨道上。正常起升时轨道和井架之间的间隙只有2-3毫米大钳只要有少许倾斜就会卡在轨道上不能正常运作。而导致大钳倾斜的直接原因就是四个多级油缸的不同步性或者说同步性不够由于四个端角的液压缸位置不同从而导致液压管线长度不一就会造成油缸少量的不同步性。四个油缸分布在大钳四个端角每一个油缸的同步性都不一致从而导致四个端角的起升时机存在一定误差一个端角一点误差四个端角的综合误差就会比较大同时因为轨道之间的间隙较小配合较紧密本来就不能允许太大的误差所以就导致了大钳的卡在轨道上上下动作不能实现。为了解决这个问题就要从两个方面入手一方面尽量减少油缸的累积综合误差另一方面加大大钳轨道的误差允许量使其允许误差量大于油缸的综合误差量。考虑到四个油缸的累积综合误差较大可以适当减少油缸数量将四个端角的油缸位置移到两侧的中间位置从而大大降低综合误差量。但是减少了油缸的数量总的提升力也会相应减少为了增加提升力只能选择行程较大的单级油缸。这样四个端角的多级油缸换成两侧中间位置的单级油缸从而减少了油缸的累积综合误差。同时在油缸管线分流处设置一个比例调节补偿阀在油缸进油口处安装流量传感器时刻监测两路液压油分流量大小通过PLC闭环控制系统进行补偿调节这样就会大大减少两个油缸的同步误差。另一方面采用中间双缸相比较四个端角的四缸结构而言其轨道之间的误差允许范围大大增大。 轨道之间的误差范围增加油缸的同步性累积误差减少当轨道之间的允许误差范围大于油缸的同步性误差时液压大钳的上下动作问题迎刃而解。 其实20DBX斜井钻机中出现的好多问题都是基于液压方面的问题纷繁复杂的液压系统是一个令人很头疼的问题。设计者的意图很很明显就是打造一套高度机械自动化、人性化的钻机可是这就需要很多高科技产品和一套庞杂的液压系统越是复杂的东西越是容易出现问题而且出现问题后一般非专业人员很难发现并解决。所以解决目前20DBX斜井钻机所出现问题的一切指导思想就是简化在尽量不损失其功能的前提下进行优化一条液压线路上能用一个换向阀不用七个实现同一个功能的线路越少越好一些可有可无的辅助功能可以适当弃用。还有在设计和拟制一项功能时应适当考虑现有的加工技术和水平并不是越精密越好的只要达到其功能水平就可以了适当考虑其经济适用性。 20DBX斜井钻机的前景非常广阔我们现在的主要任务就是使得我公司自主研发的首套2000m斜井钻机顺利、保质保量的出厂去井队展现自己的耀眼光辉。为了这样的目标我们现在要排除万难想尽一切办法去克服和解决钻机在调试过程中出现的一系列问题。为以后研发的更多更先进更人性化的钻机取得宝贵的经验.感谢 本文的顺利完成要感谢参与安装调试20DBX斜井钻机的各位现场的师傅们以及我们的技术员他们的很多想法给了我很大的启发也感谢井队来厂验收的客户提出了很多宝贵的意见很多的改进措施都是基于他们提出的建议在此一并感谢。 参考文献 1. 杨世