开题报告-DSL1100-00型动力水龙头的设计

开题报告题目：DSL1100-00动力水龙头学生姓名：院（系）：专业班级：指导教师：完成时间：研究意义

液压动力水龙头是以液压马达为动力的试修作业钻井设备，在试修作业中替代转盘驱动钻具旋转，广泛用于试修作业的冲砂，钻塞，浅层油气钻井及煤气钻井作业。动力水龙头液压站为柴油发动机驱动，采用整体撬装式机构，便于运移及安装调试．也可以根据需要另外选配发电机驱动．动力水龙头液压驱动，无级调速，低转时扭矩大。用于轻负荷或特殊作业(不是普通钻大并眼)时，动力水龙头可以代替普通钻井水龙头，转盘、方补心以及方钻杆。在修井机上的动力水龙央能承担大多数旋转设备的工作。任何修井机的动力水龙头，在处理事故中，对于磨铣、切割落鱼和打捞工作来说，都是一个很有用的辅助设备。对于小井眼钻井和长筒取心作业，动力水龙头也是很受欢迎的。水龙头大多为液压驱动的，配套在液压钻机中，可以省去转盘和方钻杆以及方钻杆、旋扣器。在修井设备中、液压水龙头由于比较轻便，所以应用得更为广泛一些。水龙头是把吊升系统和钻具连接起来的一个环节，在正常的情况下装在方钻杆之上。它的用途有下列两点：1.它保证悬挂在吊升系统上的钻具能自由旋转，而吊升系统不转。2．可将高压的泥浆经水龙带和钻杆柱送入井底。水龙头研究的意义在于：(1)钻进时悬挂并承受井内钻柱的全部重量。尽管钻柱在井筒内的泥浆中由于浮力作用重量会减轻一些。(2)改变运动方式。在钻进过程中，游动滑车、大钩和水龙带都是不能旋转的，而转盘要驱动钻柱旋转，从不旋转到旋转正是通过水龙头将它们连接起来的。（3)作为循环泥浆的通道。水龙头与水龙带连接，这样就使来自泥浆泵的高压泥浆经高压管汇、水龙带、水龙头、钻柱和钻头到达井底，以便保证钻进的正常进行。国内外的研究现状2.1国内的研究现状动力水龙头于20lO年7月在中原油田采油五厂投产应用，主要用于钻塞作业施工，应用中能够承受较大的负载，运转平稳，可实时调整速度和扭矩，在换单根时，无需停车，减少了停、开车次数。截止11月份，共在14口钻塞施一『=井上使用，累计运转了575．5小时，累计进尺6609．57m，平均每小时进尺11．48m，其中钻塞面516小时进尺4549．07m，平均每小时进尺8．82m，扩眼59．5小时进尺2060．5m。分别将动力水龙头钻塞和螺杆钻钻塞的情况进行了统计对比，与使用螺杆钻钻塞相比，动力水龙头具有钻速快、钻塞一次成功牢高、生产时效高等优点，克服了螺杆钻钻塞存在的多种问题。存在的问题：1)当井深在2500m以后，因磨阻较大，在允许的马力和扭矩下，转速减慢；当扭矩较大，：I：作压力超过lOMPa时，动力装置存在耗油量大、配件磨损严重的现象；2)受井场条件限制，当井场小或规划不合理时，出现扭矩杆挂绷绳和抽油机驴头的现象；3)水龙头盘根易被磨损造成漏油；4)在运转过程中，存在水龙头卡子挂水龙带的现象。动力水龙头装置已经经历了60年的发展过程，尽管一些制造企业已经停产，但是在现场使用中，仍然有很强的生命力，如Venturetech公司除生产XK系列动力水龙头外，至今仍向全球提供各种动力水龙头的配件和维护服务，说明动力水龙头装置的应用十分广泛。此外。动力水龙头装置在不断向顶部驱动装置方向发展，National--oilwell公司在Bowen动力水龙头基础上开发了小型液压项驱，加上收购的Varco公司的项驱装置已经覆盖了所有顶驱型号．Venturetech公司也以自己的动力水龙头技术为主，积极开发小型液压顶驱，这种发展趋势一方面表明动力水龙头装置向复杂化高端化方向发展，另一方面反映出石油工程技术方面的需求和市场状况，由此．对我国未来同类产品研发和定位提供了有益的借鉴。

2.2国外的研究现状国外先后开发生产动力水龙头装置的厂家有：Baash-Ross、Bowen、Homco、King和Venturetech几家公司，其中以Bowen公司生产的动力水龙头装置最为著名。早期(1948年)的动力水龙头装置多采用齿轮泵、叶片泵和马达，因此系统压力小，输出扭矩有限，多用于修浅井或简单的旋转修井作业。过后（1964年）Bowen公司开发出了S-2（承载能力85ton）、S-3（承载能力120t）两种动力水龙头装置，液压系统采用柱塞式液压马达，系统压力达到3000psi，使动力水龙头装置的输出扭矩得到了提高。在1972年Bowen公司对S-2、S-3两种动力水龙头进行了升级改型，推出了S-2.5、S-3.5两种机型。该产品对齿轮减速箱、液压系统等关键部位进行了改进，提高承载能力及输出扭矩，以柱塞泵作为主泵，系统工作压力达到5000psi。这两种型号的动力水龙头投入使用后对修井能力得到提高，并且能进行侧钻大修。但是这种设计还存在着一个明显的不足，采用了柱塞变量泵后的液压系统抗污染能力较差，现场使用中往往因液压油的污染造成设备故障。2000年Bowen公司并入National-oilwell公司，取消了Bowen商标，将动力水龙头装置改造为轻便型液压顶驱，现在National-oilwell公司拥有多种型号的以Bowen动力水龙头为基础的液压顶驱装置。除了Bowen公司的动力水龙头外，1960年Baash-Ross公司先后开发了65ton和100ton动力水龙头，1980年又进行了改进，推出了ps-85和PS-130两种型号，90年代初该公司被Varco公司收购，停止了动力水龙头装置的生产开发。设计的主要内容1.准备工作（1）搜索大量相关资料,对本课题有一个整体的理解和思路。（2）筛选搜集的资料，对本课题的国内外研究动态有一个大致了解，自己形成一个设计大纲。书写开题报告和外文翻译。2.工艺计算DSL1100-00动力水龙头的结构和类型、操作条件的选择和操作方式选择。3.主要受压元件强度计算DSL1100-00动力水龙头的中心管、载荷、扭矩，最高转速和工作压力的确定，液压马达的选择,齿轮、轮轴的计算及校核，键联接的计算。4.计算机绘图及说明书的编写利用AutoCAD软件绘制出DSL1100-00动力水龙头的装配图及各个零件图,并编写说明书。4.所采用的方法、手段以及步骤等(1)动力水龙头的参数计算确定中心管内径、最大静载荷、最大工作扭矩、最高转速、管内泥浆的压力。(2)传动方案的拟定及液压马达的选择工作扭矩、转速和允许载荷的确定，为选择何种规格的马达提供依据。(3)水龙头的零部件计算齿轮的设计、轮轴的设计、滚动轴承的选择、键联接的选择。(4)强度，刚度，稳定性设计校核计算各部件尤其是受压部件应力、变形、稳定性等，核对是否在许用工作范围内。5.阶段进度计划第一周：进行准备工作。罗列相关标准，文献，期刊，杂志等，进行查找；确定课题相关外文资料；进行开题报告准备。第二周：外文资料翻译；通读标准，熟悉设计思路。第三周：撰写开题报告。第四周：根据任务书进行动力水龙头设计。第五周：动力水龙头技术性能参数的确定及液压马达的的选择。第六周：齿轮的设计及尺寸计算。第七周：轴的设计计算及轮轴轴强度校核。第八周：滚动轴承的选择及键联接的选择。第九周：箱体进行设计计算，核对是否有误。第十周：准备绘图。查找绘图时所需零件详细尺寸，撰写记录，确定绘图流程。第十一周：绘图。第十二周：撰写设计说明书。第十三周：检查整体资料，确定是否有遗漏问题。第十四周：准备答辩。第十五、十六周：参与答辩等收尾工作。参考文献[1]李铭巍，浅议国外动力水龙头装置的发展，化学工程与装备，2008,（5）[2]杜玉珍，周猛，THT-3.5型动力水龙头应用分析，甘肃科技，2012，（14）[3]华东石油学院矿机教研室编.石油钻采机械上.北京：石油工业出版社,1980.06.[4]玉门石油工人技术学校；独山子石油工人技术学校编.钻井工人中级读本上.北京：石油工业出版社,1960.02.[5]王锡光编.