ZJ钻机底座的振动测试

ZJ15钻机底座的振动测试分析ZJ15钻机是目前大庆油田钻井的主力钻机。提高钻井效率，缩短工作周期以提高效益已是广大钻井队的共同目标。要实现这一目标,提高钻井速度是常用的方法,即采用四挡钻进来代替原来的三挡钻进；另外，对于小井眼钻井来说，采用四挡钻进较经济合算。但是，该型钻机采用四挡钻进时，钻台的振动比采用三挡时更强烈，有时甚至影响正常钻进。强烈的振动会影响底座的疲劳寿命，降低钻井工作的安全性，同时对钻台面上的设备也造成不利影响。因此，寻找底座振动强烈的原因，采取合适的减振措施以降低底座的振动强度很有必要。笔者已在文献［1］里从模态分析的角度研究了底座振动强烈的原因，现以整个钻井过程的测试数据为依据，分析各种振源因素对底座振动的影响。多种振源及振动频率特征ZJ15钻机底座上的电动机、变速箱、万向轴、转盘及绞车等都是旋转设备，任何一个转动部分出现不平衡或不对中时，都会引起设备和底座的振动。在变速箱里除了齿轮轴外，还有轴承和多个相互啮合的齿轮对，由于野外钻井的工作条件和工作环境比较恶劣，这些部位容易产生故障而引起振动；变速箱与转盘之间用万向轴联接，万向轴与钻台面之间存在7°的夹角，万向轴的轴线与变速箱的输出轴和转盘的输入轴存在相同的夹角，即在两个联接处存在轴线不对中问题。根据文献［2］知，转子不对中的振动特征频率为2倍工作频率，常伴频率为工作频率和3倍工作频率；由于万向轴两端本身还存在2倍工作频率的成分，故还存在4倍工作频率和6倍工作频率的伴随频率成分。因所测方钻杆有轻微弯曲，若将方钻杆看成弓形转子，按照文献［2］，其振动特征频率为工作频率，常伴频率为2倍工作频率；若将方钻杆看成不平衡的转子，则其振动特征频率为工作频率。另外，钻杆柱的纵振和扭振，以及刮刀钻头的不平稳转动都可能对底座的振动有一定的影响。刮刀钻头在工作过程中产生的转动频率的基频为钻杆柱工作频率的3倍；钻铤纵振基波的自然频率F1和扭振基波的自然频率F2分别为(1)式中A1——钢的拉、压波速，A1=5135.94m/s；

A2——钢的剪力波速，A2=3246.16m/s；

L——钻铤长度，m。

取L=14×9=126m，利用式（1）可求得钻铤的纵振基频为10.2Hz，扭振基频为6.44Hz。现将多种振源的工作频率、常伴频率及振动方向列于表1。表1底座多种振源的工作频率及常伴频率Hz制部件怎三挡担四挡宰振动承方向馅工作棒频率锁常伴默频率胁工作驻频率愤常伴御频率集电动燕机唤12狗.3百33再24网.6择66婚12驰.3凑33援24掉.6榜66袖HH店,V菌变速戏箱

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