k60車裝鉆機(jī)上起升絞車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

k60車裝鉆機(jī)上起升絞車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0持鉆具、換當(dāng)、液壓該系統(tǒng)是原油鉆孔的三大主要工作設(shè)備之一，在孔工作中發(fā)揮著非常重要的作用。一般鉆井工藝對(duì)絞車的要求主要有以下幾方面:(1)絞車要有足夠的提升檔數(shù),最好能無級(jí)調(diào)速,以適應(yīng)起重量的變化,以便提高功率利用率,節(jié)省起下鉆時(shí)間;(2)可在任意位置以任意的力懸持鉆具,以確保在鉆井作業(yè)中,能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)鉆壓,均勻送進(jìn)鉆具,在下鉆過程中能隨意控制下鉆速度,制動(dòng)準(zhǔn)確可靠;(3)換當(dāng)、調(diào)速應(yīng)柔和;(4)操作要集中、省力。國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)絕大多數(shù)為機(jī)械傳動(dòng),起升系統(tǒng)一般只有4～6個(gè)機(jī)械擋,以一臺(tái)3000m(相當(dāng)于120個(gè)立根)的鉆機(jī)為例,起鉆過程中每次只能卸下一個(gè)立根(長(zhǎng)25m左右),鉆柱長(zhǎng)度由3000m逐漸縮短,對(duì)應(yīng)的鉆柱重量逐漸減小。顯然,6個(gè)起升擋速度不能與起重量很好地匹配,導(dǎo)致起升功率利用率較低。如果采用恒功率調(diào)速,雖然能滿足功率利用率最高、起升時(shí)間最短的要求,但當(dāng)鉆柱重量變得很小時(shí),速度會(huì)升的過高,操作不安全。因此不宜全程采用液壓隨動(dòng)恒功率控制。為了能有效地控制鉆柱的起升、下放速度,并使?jié)L筒在鉆井過程中保持有任意的懸持力矩,在進(jìn)口的K650車裝液壓鉆機(jī)上采用了如下的液壓控制系統(tǒng),使該鉆機(jī)的起升系統(tǒng)較好地滿足了鉆井工藝要求。1壓力控制如圖1所示。該系統(tǒng)的主油路采用閉式回路,用一臺(tái)液壓隨動(dòng)變量泵1驅(qū)動(dòng)一臺(tái)絞車油馬達(dá)8。主油泵1的排量由液壓隨動(dòng)調(diào)排量機(jī)構(gòu)的先導(dǎo)閥3及隨動(dòng)閥2控制。主油泵1、操縱油泵6、補(bǔ)油泵5、控制油泵4均由同一臺(tái)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng);手動(dòng)組合閥13對(duì)主泵實(shí)現(xiàn)短距離的變量遙控;三位四通換向閥12控制剎車缸10;閥11為單向液阻器,可控制剎車缸的緩松速度;換向閥9控制液壓馬達(dá)進(jìn)回油路的通斷。2工作原則該系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過控制臺(tái)上的一個(gè)手動(dòng)組合閥13對(duì)主泵實(shí)現(xiàn)短距離的變量遙控,從而方便地控制絞車的正反轉(zhuǎn)、停車以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。(1)u3000中閥的工作原理圖1中手動(dòng)組合閥13是三位四通換向閥同溢流閥的組合,其結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。其主要組件有操作手柄1,滑閥滑動(dòng)支點(diǎn)2、滑動(dòng)鉸鏈3、滑閥4、溢流閥閥座5、溢流閥閥芯6、溢流閥彈簧7、閥體8、溢流閥調(diào)壓螺釘9等組成。當(dāng)向左扳手柄1時(shí),滑閥閥芯4右移,閥13左位工作,P與A油口相通,B與O油口相通,同時(shí)帶動(dòng)溢流閥閥座5右移,壓縮溢流閥彈簧7和閥彈簧10。當(dāng)向右扳手柄時(shí),滑閥閥芯4左移,閥13右位工作,P與B油口相通,A與O油口相通,同時(shí)帶動(dòng)閥彈簧座11左移,壓縮溢流閥彈簧7和閥彈簧10。手柄扳動(dòng)的角度越大,溢流閥彈簧的壓縮量就越大,溢流壓力就越高,即P油口壓力就越高。因此,手柄扳動(dòng)角度的大小決定了控制油壓的大小,扳動(dòng)角度大,則為圖1中閥3提供的控制油壓也大。當(dāng)松開手柄時(shí),閥彈簧10將閥芯4推至中位,即圖示位置。閥13手柄扳動(dòng)的方向決定了閥3控制油的流動(dòng)方向,如閥13處于左位時(shí),控制油進(jìn)入閥3的上端,閥3下端回油,使閥3閥芯下移,上位工作。操縱泵6來的壓力油一路直接進(jìn)入隨動(dòng)閥2下腔,另一路經(jīng)先導(dǎo)閥3進(jìn)入隨動(dòng)閥2上腔,使隨動(dòng)閥2的活塞差動(dòng),隨先導(dǎo)閥3下移。當(dāng)閥13處于右位時(shí),控制油進(jìn)入閥3的下端,閥3上端回油,使閥3閥芯上移,下位工作。操縱泵6來的壓力油直接進(jìn)入隨動(dòng)閥2下腔,隨動(dòng)閥2上腔的油回油箱,使隨動(dòng)閥2的活塞隨先導(dǎo)閥3上移。由上述可見,圖1中閥13決定了閥3的控制油的流動(dòng)方向和壓力的大小,也即決定了雙向變量泵1的供油方向和排量的大小。(2)油馬達(dá)調(diào)整閥控制油如圖1所示,當(dāng)手動(dòng)組合閥13處于中位時(shí),控制泵4的排油和回油路相通,液動(dòng)換向閥12(為液阻并聯(lián)閥)處于中位,剎車缸10由于彈簧力的作用剎住絞車滾筒;與此同時(shí),液動(dòng)換向閥9亦處于中位,油馬達(dá)進(jìn)出油路相通,主油泵1卸荷,油馬達(dá)不轉(zhuǎn)。當(dāng)手動(dòng)組合閥13處于左位時(shí),液阻并聯(lián)閥12亦處于左位,控制油進(jìn)入剎車缸10下腔,克服彈簧力,緩松剎帶;同時(shí),閥9處于右位,切斷油馬達(dá)進(jìn)出口通路,油馬達(dá)即可正轉(zhuǎn)。當(dāng)手動(dòng)組合閥13處于右位時(shí),閥9處于左位,切斷油馬達(dá)進(jìn)出口通路,油馬達(dá)即可反轉(zhuǎn)。此時(shí),液阻并聯(lián)閥12亦處于右位,控制油進(jìn)入剎車缸10上腔,與彈簧力一起,拉剎帶,以一定的制動(dòng)力矩控制下鉆速度。由上述分析已知,手動(dòng)組合閥13是一個(gè)換向閥和壓力閥的組合閥,它的手柄扳動(dòng)的方向決定了控制油的流動(dòng)方向,手柄扳動(dòng)角度的大小決定了控制油壓的大小,扳動(dòng)角度大,則控制油壓也大?？刂朴蛪旱拇笮∮譀Q定了變量泵先導(dǎo)閥3的移動(dòng)距離,而先導(dǎo)閥3的移動(dòng)距離又決定了隨動(dòng)活塞2的移動(dòng)距離。隨動(dòng)活塞2的移動(dòng)距離又決定了主泵1斜盤的傾角,即決定了主泵的流量。因此,手動(dòng)組合閥13的手柄扳動(dòng)角度的大小就決定了主泵流量的大小。手柄扳到極限位置時(shí),主泵1的流量也達(dá)到最大值。在圖1中,序號(hào)6為操縱泵,用來給主油泵變量調(diào)節(jié)油缸供油。序號(hào)7為雙溢流閥,作為系統(tǒng)中的高壓保護(hù)。序號(hào)5為補(bǔ)油泵,它與雙向溢流閥7兩者配合,又可實(shí)現(xiàn)對(duì)閉式回路補(bǔ)充冷油,替換熱油,起油溫調(diào)節(jié)作用。閥9決定油馬達(dá)8的進(jìn)出口油路是否短路,當(dāng)起升馬達(dá)8不工作時(shí),可使主油泵1卸荷。另外,液控三位四通閥9為液阻并聯(lián)閥,它可以根據(jù)需要,將由單向閥和可調(diào)節(jié)流閥組成的單向液阻器并聯(lián)到回路中去,當(dāng)外載帶動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)(例如下放鉆柱)時(shí),液阻器可限制馬達(dá)轉(zhuǎn)速,也即限制鉆柱下放速度,起到限制剎車的作用。3節(jié)能特點(diǎn)在進(jìn)口的K650車裝鉆機(jī)上采用上述液壓系統(tǒng),因絞車馬達(dá)的換向、變速、停止與制動(dòng)所有控制都集中在手動(dòng)組合閥13的手柄上,因而具有操作集中、省力的特點(diǎn);同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和過載保護(hù),省去了繁瑣的機(jī)械變速機(jī)構(gòu),使整個(gè)起升系統(tǒng)具有功率利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單