第六章鉆機(jī)驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)

石油鉆機(jī)設(shè)計機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程系許志uzhiqian1013@163.com第六章鉆機(jī)驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)驅(qū)動類型，典型驅(qū)動方案；工作機(jī)對驅(qū)動特性要求；柴油機(jī)驅(qū)動特性，柴油-液力驅(qū)動特性；電驅(qū)動特性：直流電動機(jī)機(jī)械特性，交流電動機(jī)機(jī)械特性；傳動系統(tǒng)的變速設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容和課程基本要求第六章鉆機(jī)驅(qū)動設(shè)備與傳動系統(tǒng)6.1石油機(jī)械常用動力裝置6.2石油鉆機(jī)液力傳動裝置6.3柴油機(jī)驅(qū)動鉆機(jī)工作特性6.4電驅(qū)動鉆機(jī)工作特性6.5傳動系統(tǒng)及其部件設(shè)計6.6傳動系統(tǒng)的變速設(shè)計6.1石油機(jī)械常用動力裝置(1)驅(qū)動設(shè)備的特性指標(biāo)①

適應(yīng)性系數(shù)KsMmax——動力機(jī)穩(wěn)定工作狀態(tài)時的最大扭矩；Me——動力機(jī)額定（標(biāo)定）功率時的扭矩。Ks值大小表明動力機(jī)適應(yīng)外載變化的能力。值大，表明動力機(jī)過載能力大。②速度范圍Rnmax——動力機(jī)最高穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速；nmin——動力機(jī)最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速。同一根軸上

③動力機(jī)比質(zhì)量定義：每單位功率（kW）的質(zhì)量，用KG表示：(kg／kW)G——動力機(jī)（包括必備的附件）的質(zhì)量，kg；Ne——額定功率，kW。④燃料（能源）的經(jīng)濟(jì)性指提供同樣功率時所消耗的燃料費(fèi)用。柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，以耗油率來表征；電動機(jī)則以耗電量、功率因數(shù)來表征。⑤使用經(jīng)濟(jì)性

除已特別指明的燃料經(jīng)濟(jì)性之外，使用經(jīng)濟(jì)性尚應(yīng)包括：對工作地區(qū)的適應(yīng)性、啟動性能、控制操作的靈敏程度、工作的可靠性、安全性、持久性及維護(hù)保養(yǎng)難易性等。表6-1石油機(jī)械常用驅(qū)動設(shè)備的適應(yīng)性系數(shù)和調(diào)速范圍的參考數(shù)值類型柴油機(jī)（中、高速）1.05～1.151.3～1.8柴油機(jī)-變矩器1.5～3.51.5～2.5直流電動機(jī)1.6～4.01.5～2.5交流電動機(jī)1.5～2.2（短期）1.5（2）柴油機(jī)驅(qū)動的特點(diǎn)

柴油機(jī)是石油機(jī)械使用最廣泛的動力機(jī)械，主要是因為它具有以下的特點(diǎn)：①

不受地區(qū)限制，具有自持能力。無論寒帶、熱帶、高原、山地、平原、沙漠、沼澤、海洋，自帶燃料都可工作，這對勘探和開發(fā)新油田是非常重要的。②

產(chǎn)品系列化后，不同級別鉆機(jī)，可采用所謂“積木式”，即增加相同類型機(jī)組數(shù)目，以增加總裝機(jī)功率，從而減少柴油機(jī)品種。③在性能上，轉(zhuǎn)速可平穩(wěn)調(diào)節(jié)，能防止工作機(jī)過載，避免出設(shè)備事故。裝上全制式調(diào)速器，油門手柄處于不同位置時，即可得到不同的穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速。當(dāng)外載增加超過時，柴油機(jī)便超過外特性；④作為鉆機(jī)動力機(jī)，它也有不足之處，如：扭矩曲線較平坦，適應(yīng)性系數(shù)?。ǎ?，過載能力有限；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍窄（）；噪音大，影響工人健康；與電驅(qū)動比較，驅(qū)動傳動效率低，燃料成本高等。(3)柴柴油機(jī)機(jī)驅(qū)動特特性柴油機(jī)驅(qū)驅(qū)動特性性就是柴柴油機(jī)自自身的特特性，包包括外特特性、負(fù)負(fù)荷特性性、調(diào)速速特性和和通用特特性。。①外特性油泵齒條條固定于于供油量量最大位位置時外特性是是正確選選擇及合合理使用用發(fā)動機(jī)機(jī)的基礎(chǔ)礎(chǔ)Z12V190B型柴柴油機(jī)外外特性曲曲線②負(fù)荷荷特性定轉(zhuǎn)速下下，ge,GT,tr,pk隨功率Ne而變化的的規(guī)律，，稱負(fù)荷荷特性，，其中GT為每小時時油耗。。依據(jù)負(fù)荷荷特性，，可確定定動力機(jī)機(jī)在定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下工工作時的的經(jīng)濟(jì)負(fù)負(fù)荷，即即耗油率率最小的的功率范范圍。由由坐標(biāo)原原點(diǎn)引射射線與ge曲線相切切，切點(diǎn)點(diǎn)所對應(yīng)應(yīng)之功率率即最經(jīng)經(jīng)濟(jì)的功功率，因因為該點(diǎn)點(diǎn)Ne與ge比值最大大。Z12V190B型柴柴油機(jī)負(fù)負(fù)荷特性性曲線。。③調(diào)速速特性在調(diào)速器器起作用用時，保保持調(diào)速速手柄位位置一定定，柴油油機(jī)性能能指標(biāo)隨隨轉(zhuǎn)速或或負(fù)荷變變化的關(guān)關(guān)系。由調(diào)速特特性知，，裝有全全制式調(diào)調(diào)速器的的柴油機(jī)機(jī)，負(fù)荷荷可以在在很大范范圍內(nèi)變變化，而而轉(zhuǎn)速則則可維持持＜5％％的變化化。調(diào)節(jié)節(jié)油門手手柄位置置，可得得到一系系列形狀狀類似的的調(diào)速線線。在選擇匹匹配和操操作使用用柴油機(jī)機(jī)肘，都都應(yīng)讓它它在調(diào)速速線上工工作。若若外載超超過Me點(diǎn)，發(fā)發(fā)動機(jī)將將在超負(fù)負(fù)荷工況況下運(yùn)行行，動力力性和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性指指標(biāo)都會會變壞，，這是不不利的。。④通用用特性最內(nèi)層的的等油耗耗率曲線線表明發(fā)發(fā)動機(jī)最最經(jīng)濟(jì)的的工作范范圍。Z12V190B柴油油機(jī)的通通用特性性曲線(4)石石油機(jī)機(jī)械常用用柴油機(jī)機(jī)①Z190系列鉆鉆機(jī)柴油油機(jī)濟(jì)南柴油油機(jī)廠研研制生產(chǎn)產(chǎn)的Z190系系列柴油油機(jī)包括括有Z8V190，，Z8V190-1，，Z8V190-2和和Z812V190B，Z12V190B-1，，Z12V190B-2等基基本機(jī)型型及相應(yīng)應(yīng)的配套套機(jī)座（（即帶有有風(fēng)扇、、水箱和和底架的的動力機(jī)機(jī)組，如如PZ12V190B）。此此外，還還發(fā)展有有能適應(yīng)應(yīng)不同環(huán)環(huán)境、滿滿足不同同性能要要求的專專用機(jī)型型。Z190系列柴柴油機(jī)是是國產(chǎn)鉆鉆機(jī)用動動力機(jī)，，也可用用于固定定發(fā)電、、船舶、、內(nèi)燃機(jī)機(jī)車及其其他工程程機(jī)械。。Z190系列柴柴油機(jī)基基木型號號與規(guī)格格、主要要技術(shù)參參數(shù)②電驅(qū)驅(qū)動用柴柴油機(jī)為滿足電電動機(jī)對對動力——柴油機(jī)機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組的需需要，濟(jì)濟(jì)南柴油油機(jī)廠研研制了一一種新型型1000kW的柴油油機(jī)A12V190ZL。并并以該機(jī)機(jī)為原動動機(jī)，開開發(fā)了柴柴油發(fā)電電機(jī)組。。我國除卡卡特3500系系列柴油油機(jī)外，，還大量量使用底底特律（（DDC）公司司的4000系系列柴油油機(jī)。6.2石石油油鉆機(jī)液液力傳動動裝置石油鉆機(jī)機(jī)傳動裝裝置有機(jī)機(jī)械式的的也有其其他形式式的，機(jī)機(jī)械式如如螺旋、、齒輪、、皮帶、、鏈條、、萬向軸軸等。石石油機(jī)械械功率大大，工況況特殊，，有些制制定了專專用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，如套套筒滾子子鏈，石石油鉆機(jī)機(jī)用萬向向聯(lián)軸器器等。但但這些傳傳動裝置置與一般般機(jī)械相相同。除此外，，石油機(jī)機(jī)械還常常用液力力傳動裝裝置如液液力變矩矩器，液液力偶合合器等，，本節(jié)主主要介紹紹這些傳傳動裝置置。(1)液液力偶偶合器液力偶合合器的主主動軸經(jīng)經(jīng)離心泵泵將能量量傳給工工作液，，工作液液又經(jīng)渦渦輪將能能量傳給給從動軸軸，即：：因此，液液體通過過它在離離心泵和和渦輪機(jī)機(jī)中的循循環(huán)流動動，實現(xiàn)現(xiàn)運(yùn)動的的連續(xù)傳傳遞和能能量的連連續(xù)轉(zhuǎn)換換。液力偶合合器主要要由泵輪輪，渦輪輪、外殼殼和輸入入輸出軸軸組成。。柴油機(jī)－－偶合器器驅(qū)動主主要優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是：傳傳動柔性性，可吸吸收震動動與沖擊擊；渦輪輪軸可隨隨外載變變化而自自動變速速，可防防止工作作機(jī)過載載，即使使外載增增加導(dǎo)致致渦輪制制動，動動力機(jī)（（主動軸軸）仍可可以某一一轉(zhuǎn)速工工作而不不熄火。。扭矩的計計算式為為：——泵輪輪扭矩系系數(shù)，一一般由試試驗求得得；——偶合合器中傳傳能工作作介質(zhì)密密度；D———偶合合器循環(huán)環(huán)圓直徑徑；g———重力力加速度度；nB——泵輪輪轉(zhuǎn)速。。偶合器渦渦輪轉(zhuǎn)速速與泵輪輪轉(zhuǎn)速的的比值以以表示，，稱轉(zhuǎn)速速比，即即：偶合器輸輸出功率率與輸入入功率之之比值，，稱作偶偶合器效效率，即即偶合器只只能在高高轉(zhuǎn)速比比（即））工工況下工工作，否否則效率率過低，，功率損損失大。。液力偶偶合器只只能傳遞遞扭矩，，不能變變矩，因因此又稱稱液力聯(lián)聯(lián)軸器。。(2)液液力變變矩器（（渦輪變變矩器））變矩器結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖所示。。導(dǎo)輪與與外殼相相連，是是不轉(zhuǎn)動動的，葉葉片大都都為空間間扭曲形形狀。與與偶合器器相比，，多了一一個固定定不動的的導(dǎo)輪，，性能便便大不相相同。當(dāng)當(dāng)泵輪扭扭矩MB一定時，，導(dǎo)輪可可改變渦渦輪輸出出扭矩MT，使得MT可以小于于、等于于或大于于MB。變矩器泵泵輪扭矩矩公式與與偶合器器相同，，為：變矩器渦渦輪扭矩矩公式為為：λT——渦輪輪扭矩系系數(shù)；變矩器輸輸出扭矩矩與輸入入扭矩的的比值稱稱變矩系系數(shù)：變矩器輸輸出功率率與輸入入功率的的比值為為變矩器器的效率率：液力變矩矩器依結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)可分為為：a、按渦渦輪級數(shù)數(shù)分：單單級，如如國產(chǎn)WB型；；多級，，如羅馬馬尼亞CHC型型（3級級）。b、按渦渦輪內(nèi)液液流流向向分：離離心式、、向心式式、軸流流式。液力變矩矩器類型型圖（a）離離心式（（b）向向心式（（c）軸軸流式Y(jié)B900液力力變矩器器YB900變矩矩器是北北京石油油勘探開開發(fā)研究究院機(jī)械械所、大大連內(nèi)燃燃機(jī)車研研究所和和四川石石油管理理局共同同研制的的單級充充油調(diào)節(jié)節(jié)離心液液力變矩矩器，與與PZ12V190B-1柴柴油機(jī)匹匹配，用用以取代代CHC750變矩器器、MB820Bb柴柴油機(jī)，，作為F320鉆機(jī)動動力機(jī)組組及國產(chǎn)產(chǎn)深井、、超深井井機(jī)械驅(qū)驅(qū)動鉆機(jī)機(jī)如ZJ32J-5和ZJ60L的動動力機(jī)組組。YB900變矩矩器技術(shù)術(shù)特性輸入功率/kW（馬力）610（830）補(bǔ)償壓力/MPa0.13～0.25輸入轉(zhuǎn)速/（r/min）1200冷卻系統(tǒng)最大散熱量/（kCal/h）170000最高效率/%88～90輸出制動扭矩/Nm26000啟動變矩系數(shù)/K6.4工作油溫/℃70～100℃循環(huán)圈有效直徑/mm900外型尺寸/mm-6.3柴柴油油機(jī)驅(qū)動動鉆機(jī)工工作特性性（1）絞絞車、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、鉆鉆井泵負(fù)負(fù)載特點(diǎn)點(diǎn)及對驅(qū)驅(qū)動特性性的要求求①絞車車按絞車工工作特點(diǎn)點(diǎn)，對動動力機(jī)組組的要求求是：a、能無無級變速速，以充充分利用用功率，，速度調(diào)調(diào)節(jié)范圍圍5～10。b、具有有短期過過載能力力，以克克服啟動動動載、、振動沖沖擊和輕輕度卡鉆鉆。c、絞車車工作時時起停交交替，要要求動力力傳動系系統(tǒng)有良良好的啟啟動性能能和靈敏敏可靠的的控制離離合裝置置。綜上，絞絞車驅(qū)動動需要的的是具有有恒功率率調(diào)節(jié)、、能無級級變速并并具有良良好啟動動性能的的柔性驅(qū)驅(qū)動。②轉(zhuǎn)盤盤鉆井工藝藝對轉(zhuǎn)盤盤的工作作有以下下要求：：a、轉(zhuǎn)速速調(diào)節(jié)范范圍R＝＝5～10。b、能倒倒轉(zhuǎn)、能能微調(diào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速以處處理事故故。c、有限限制扭矩矩裝置，，防止過過載扭斷斷鉆桿。。轉(zhuǎn)盤配備備的功率率是一定定的，具具有恒功功率調(diào)節(jié)節(jié)、能無無級變速速的柔性性驅(qū)動、、能充分分利用功功率，但但鉆井工工藝有時時要求恒恒轉(zhuǎn)矩調(diào)調(diào)節(jié)。③鉆井井泵鉆井泵一一般都在在額定沖沖次附近近工作，，負(fù)載的的波動幅幅度也不不大，因因此對驅(qū)驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)的要求求比絞車車、轉(zhuǎn)盤盤都簡單單。主要要要求是是：速度度調(diào)節(jié)范范圍R=1.3～1.5，以以充分利利用功率率；允許許短期過過載，以以克服可可能出現(xiàn)現(xiàn)的蹩泵泵。（2））柴油油機(jī)-機(jī)械械傳動動鉆機(jī)機(jī)工作作特性性①機(jī)機(jī)械傳傳動方方案統(tǒng)一驅(qū)驅(qū)動、、分組組驅(qū)動動和單單獨(dú)驅(qū)驅(qū)動a、單單獨(dú)驅(qū)驅(qū)動方方案轉(zhuǎn)盤、、絞車車、鉆鉆井泵泵三個個工作作機(jī)組組，各各由不不同的的動力力機(jī)一一對一一或二二對一一地進(jìn)進(jìn)行驅(qū)驅(qū)動，，電驅(qū)驅(qū)動鉆鉆機(jī)大大都采采用單單獨(dú)驅(qū)驅(qū)動方方案。。單獨(dú)驅(qū)驅(qū)動，，傳動動系統(tǒng)統(tǒng)簡單單、效效率高高；工工作機(jī)機(jī)間無無機(jī)械械形式式的聯(lián)聯(lián)系，，便于于鉆機(jī)機(jī)在井井場進(jìn)進(jìn)行平平面布布置。。但裝裝機(jī)功功率利利用率率低，，動力力機(jī)不不能互互濟(jì)。。b、統(tǒng)統(tǒng)一驅(qū)驅(qū)動方方案這種方方案是是轉(zhuǎn)盤盤、絞絞車、、鉆井井泵三三工作作機(jī)由由2～～4臺臺動力力機(jī)并并車統(tǒng)統(tǒng)一驅(qū)驅(qū)動。。統(tǒng)一驅(qū)驅(qū)動裝裝機(jī)功功率利利用率率高，，可并并車調(diào)調(diào)劑各各工作作機(jī)不不同的的功率率需要要，動動力機(jī)機(jī)有故故障時時動力力可互互濟(jì)。。但驅(qū)驅(qū)動系系統(tǒng)復(fù)復(fù)雜，，傳動動效率率低，，安裝裝找正正困難難。c、分分組驅(qū)驅(qū)動方方案典型的的分組組驅(qū)動動，將將三個個工作作機(jī)分分成兩兩組，，絞車車、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤為為一組組，鉆鉆井泵泵為另另一組組，由由動力力機(jī)（（柴油油機(jī)或或電動動機(jī)））分別別驅(qū)動動，也也稱為為二分分組驅(qū)驅(qū)動。。分組驅(qū)驅(qū)動的的目的的主要要是：：i、、兼有有統(tǒng)一一驅(qū)動動利用用率高高和單單獨(dú)驅(qū)驅(qū)動傳傳動簡簡單、、安裝裝方便便的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)；；ii、、現(xiàn)現(xiàn)代深深井、、超深深井鉆鉆機(jī)采采用7～9m高高鉆臺臺，分分組驅(qū)驅(qū)動可可實現(xiàn)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤盤、輔輔助絞絞車（（貓頭頭軸））在高高鉆臺臺上，，而主主絞車車不上上高鉆鉆臺的的方案案；iii、滿滿足足叢式式井鉆鉆機(jī)對對工作作機(jī)平平面布布置的的要求求：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、、絞車車在鉆鉆臺上上并可可隨鉆鉆臺一一起作作縱橫橫方向向的移移動，，而鉆鉆井泵泵組不不必移移動。。因此此轉(zhuǎn)盤盤、絞絞車同同鉆井井泵組組不能能有任任何機(jī)機(jī)械傳傳動方方面的的聯(lián)系系，必必須進(jìn)進(jìn)行兩兩分組組驅(qū)動動。②機(jī)機(jī)械傳傳動鉆鉆機(jī)的的特點(diǎn)點(diǎn)鉆機(jī)機(jī)機(jī)械驅(qū)驅(qū)動方方案一一般采采用統(tǒng)統(tǒng)一驅(qū)驅(qū)動或或分組組驅(qū)動動。這這需要要將幾幾臺柴柴油機(jī)機(jī)的動動力合合在一一起，，這就就是并并車，，機(jī)械械驅(qū)動動的鉆鉆機(jī)采采用皮皮帶并并車，，早期期使用用E型型三角角膠帶帶，現(xiàn)現(xiàn)在廣廣泛使使用的的是窄窄V三三角膠膠帶。。機(jī)械驅(qū)驅(qū)動鉆鉆機(jī)的的傳動動方案案依據(jù)據(jù)鉆機(jī)機(jī)的用用途、、鉆井井深度度、所所采用用的驅(qū)驅(qū)動類類型及及主傳傳動元元件的的不同同而異異。但但是，，任何何一種種鉆機(jī)機(jī)其傳傳動系系統(tǒng)的的基本本組成成和所所承擔(dān)擔(dān)的任任務(wù)卻卻具有有共性性，都都主要要是由由并車車、倒倒車、、減速速增矩矩、變變速變變矩及及轉(zhuǎn)換換方向向等幾幾部分分所構(gòu)構(gòu)成，，將一一臺或或幾臺臺驅(qū)動動機(jī)組組的動動力及及運(yùn)動動單獨(dú)獨(dú)地或或統(tǒng)一一地傳傳遞給給各工工作機(jī)機(jī)，以以滿足足鉆井井工作作的需需要。。a、并并車現(xiàn)代機(jī)機(jī)械驅(qū)驅(qū)動鉆鉆機(jī)都都采用用兩臺臺以上上驅(qū)動動機(jī)組組，因因此存存在并并車問問題。。廣泛泛采用用的并并車方方式是是：柴柴油機(jī)機(jī)直接接驅(qū)動動，膠膠帶并并車傳傳動，，如ZJ32J-2，ZJ45J；柴柴油機(jī)機(jī)一液液力驅(qū)驅(qū)動，，鏈條條并車車傳動動，如如F-320，ZJ45，，ZJ60L。。b、倒倒車轉(zhuǎn)盤需需要倒倒車，，絞車車一般般不需需要倒倒車。。倒車車方案案，花花樣繁繁多，，但究究其實實質(zhì)，，不外外以下下幾種種：i、齒齒正正車、、鏈倒倒車（（齒輪輪傳動動正車車、鏈鏈傳動動倒車車）大大慶慶130鉆鉆機(jī)就就是齒齒正車車、鏈鏈倒車車，但但1號號機(jī)組組本身身不能能倒車車。有有的鉆鉆機(jī)，，齒正正車傳傳動副副和鏈鏈倒車車傳動動副安安置在在同一一傳動動箱的的兩根根平行行軸上上。ii、、雙雙錐齒齒輪正正倒車車這這種方方案適適用于于轉(zhuǎn)盤盤單獨(dú)獨(dú)倒車車，需需一個個單獨(dú)獨(dú)的正正倒車車箱，，齒輪輪鉆機(jī)機(jī)常采采用該該方案案。如如ZJ130-3鉆鉆機(jī)。。iii、錐錐齒輪輪倒車車，短短萬向向軸水水平傳傳動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，，可使使鉆臺臺面寬寬敞；；缺點(diǎn)點(diǎn)是增增加了了一付付角傳傳動。。iiii、、鏈正車車、齒倒車車鏈條鉆機(jī)機(jī)必須采用用齒傳動倒倒車，如ZJ45鉆鉆機(jī)等，倒倒車齒輪副副即置于鏈鏈條變速箱箱中，可不不必另設(shè)倒倒車箱。c、減速與與變速鉆機(jī)動力機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速高，，而工作機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速低，，從動力機(jī)機(jī)到工作機(jī)機(jī)一般要經(jīng)經(jīng)過3～5次減速。。另外，絞絞車和轉(zhuǎn)盤盤要求調(diào)速速范圍為5～10。。為充分利利用功率，，一般應(yīng)設(shè)設(shè)4～6個個機(jī)械擋，，柴油機(jī)一一變矩器驅(qū)驅(qū)動時，也也應(yīng)設(shè)3～～4個機(jī)械械擋。動力機(jī)至鉆鉆井泵無需需變速，除除泵本身已已有一次減減速外，在在傳動系統(tǒng)統(tǒng)中再設(shè)1～2次減減速即可。。③機(jī)械驅(qū)驅(qū)動鉆機(jī)的的起升特性性對于機(jī)械驅(qū)驅(qū)動的鉆機(jī)機(jī)，不能無無級調(diào)速，，只能由機(jī)機(jī)械檔變換換速度，考考慮到傳動動的復(fù)雜程程度和操作作要求，起起升絞車一一般設(shè)6個個檔，前兩兩個檔用于于處理事故故，后4個個檔用于正正常鉆井。。（3）柴油油機(jī)—液力力驅(qū)動鉆機(jī)機(jī)工作特性性①柴油機(jī)機(jī)和變矩器器的聯(lián)合工工作特性②柴油機(jī)—液液力驅(qū)動鉆鉆機(jī)的工作作特點(diǎn)柴油機(jī)-變變矩器驅(qū)動動具有的下下述優(yōu)越性性：a、隨外載載變化能自自動無級地地變速變矩矩，驅(qū)動絞絞車時，可可明顯提高高鉆機(jī)起升升工效。b、使柴油油機(jī)始終維維持在經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理的工工況運(yùn)行，，即使外載載增大，導(dǎo)導(dǎo)致渦輪軸軸處于制動動狀態(tài)時，，柴油機(jī)也也不會被蹩蹩滅火。c、K值大大，使機(jī)組組適應(yīng)外載載變化能力力大大增強(qiáng)強(qiáng)，例如在在高效區(qū)范范圍內(nèi)K>2，（柴柴油機(jī)本身身K<1.5）；在在重載時，，K值可高高達(dá)3.5～4.0，解除事事故、負(fù)載載啟動能力力強(qiáng)，操作作平穩(wěn)。d、調(diào)速范范圍展寬，，在高效工工作區(qū)內(nèi)，，在重載、、輕載都可可以工作，，只不過效效率較低些些。為了提提高效率，，設(shè)3～4個機(jī)械變變速擋即可可，這就簡簡化了傳動動，又方便便了操作，，檔間還是是無級調(diào)速速，可充分分利用設(shè)備備功率。e、傳動平平穩(wěn)柔和，，吸收沖擊擊振動，延延長機(jī)械設(shè)設(shè)備壽命。。f、減少并并車損失，，柴油機(jī)-變矩器并并車比柴油油機(jī)用膠帶帶直接并車車要減少功功率損失約約3％，這這是很可觀觀的。液力變矩器器主要不足足之處是效效率偏低，，最高效率率一般為85％～90％，且且效率隨渦渦輪軸轉(zhuǎn)速速在很大范范圍內(nèi)變化化；純鉆進(jìn)進(jìn)驅(qū)動泵時時工效明顯顯低于機(jī)械械傳動。此此外，結(jié)構(gòu)構(gòu)比較復(fù)雜雜，還需要要一套補(bǔ)償償和散熱冷冷卻系統(tǒng)。。③柴油機(jī)機(jī)一變矩器器驅(qū)動鉆機(jī)機(jī)的提升曲曲線根據(jù)柴油機(jī)機(jī)-變矩器器聯(lián)合工作作的外特性性及鉆機(jī)所所配備的機(jī)機(jī)械變速擋擋數(shù)，便可可繪出鉆機(jī)機(jī)提升載荷荷與提升速速度之間的的關(guān)系曲線線，稱提升升特性曲線線或鉆機(jī)牽牽引特性曲曲線。一般般鉆機(jī)說明明書6.4電電驅(qū)動鉆鉆機(jī)工作特特性（1）電驅(qū)驅(qū)動設(shè)備的的一般工作作原理電驅(qū)動設(shè)備備有直流電電動機(jī)和交交流電動機(jī)機(jī)兩大類，，其控制方方式也有很很大的差別別。直流電動機(jī)機(jī)有著很好好的速度控控制特性，，在石油機(jī)機(jī)械領(lǐng)域中中有著廣泛泛的應(yīng)用，，一般采用用SCR控控制。交流流電動機(jī)則則因為不易易調(diào)速，其其應(yīng)用受到到一定的限限制，如今交流變變頻技術(shù)的的出現(xiàn)，使使交流電動動機(jī)得到了了快速的發(fā)發(fā)展。①直流電電動機(jī)a、直流電電動機(jī)的固固有工作特特性由電工學(xué)知知，直流電電機(jī)的轉(zhuǎn)速速與電機(jī)扭扭矩的表達(dá)達(dá)示為：式中：U為為電源電壓壓，Re為電樞電阻阻，φ為電機(jī)磁通通，Ce、CM為常數(shù)。并激串激復(fù)激b、直流電電動機(jī)的調(diào)調(diào)速特性i、電電樞串電阻阻調(diào)速在在電樞樞電路中串串入電阻ii、降降壓調(diào)速iii、弱弱磁調(diào)速實際上，常常用綜合的的方法，在在低速段4，采用降降壓調(diào)速，，為恒扭矩矩調(diào)速，在在高速段5，采用弱弱磁調(diào)速，，為恒功率率調(diào)速。②交流電電動機(jī)a、交流電電動機(jī)固有有機(jī)械特性性同步電動機(jī)機(jī)具有特硬硬特性，異異步電動機(jī)機(jī)也具有硬硬特性。b、交流電電動機(jī)變頻頻調(diào)速的機(jī)機(jī)械特性應(yīng)用AC變變頻技術(shù)，，通過變頻頻器向交流流電動機(jī)提提供頻率可可調(diào)的交流流電源，改變電源頻頻率，可得得到人為特特性-變頻頻調(diào)速機(jī)械械特性，精精確控制調(diào)調(diào)節(jié)交流電電動機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，滿足鉆井裝裝備工作機(jī)機(jī)對調(diào)速性性能的要求求。（2）直流流電驅(qū)動鉆鉆機(jī)采用直流發(fā)發(fā)電機(jī)-電電動機(jī)組或或可控硅整整流電源供供電的直流流電動機(jī)可可聯(lián)合應(yīng)用用降壓法與弱弱磁法，以以擴(kuò)大調(diào)速速范圍。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)勵磁可降降低電動機(jī)機(jī)電樞供電電電壓，使使轉(zhuǎn)速自額額定轉(zhuǎn)速往往下降；減減弱電動機(jī)機(jī)勵磁，可可使轉(zhuǎn)速自自額定轉(zhuǎn)速速往上升。。全波可控硅硅整流電源源向電樞繞繞組供電，，可實現(xiàn)降降壓調(diào)速。。不可控硅硅整流電源源向勵磁繞繞組供電，，可實現(xiàn)弱弱磁調(diào)速。。與機(jī)械驅(qū)動動（MD））相比較，，可控硅整整流驅(qū)動（（SCR））具有如下下優(yōu)越性：：i、直流電電動機(jī)具有有人為軟特特性。調(diào)速速范圍寬，，R一般為為2.5～～5。超載載能力強(qiáng)，，超載系數(shù)數(shù)K一般為為1.6～～2.5。。因具有無無級調(diào)速的的鉆井特性性，可提高高鉆井效率率。ii、極大大地簡化了了機(jī)械傳動動系統(tǒng)，提提高了傳動動效率，如如從動力機(jī)機(jī)軸到絞車車輸入軸的的傳動效率率可達(dá)86％，比MD驅(qū)動約約高11％％。iiii、、柴油機(jī)交交流發(fā)電機(jī)機(jī)組中的柴柴油機(jī)始終終處于最佳佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況況（額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、載荷荷自動均衡衡分配），，比MD可可節(jié)省燃料料18％～～20％；；大修周期期延長80％，柴油油機(jī)使用壽壽命延長。。v、并聯(lián)驅(qū)驅(qū)動，動力力可互濟(jì)，，動力分配配更靈活合合理。vi、SCR驅(qū)動便便于鉆機(jī)的的平面和立立體布置，，且維護(hù)費(fèi)費(fèi)用僅為MD驅(qū)動的的30％；；自動化程程度較高，，使用更安安全可靠。。（3）交流流變頻鉆機(jī)機(jī)AC-AC是鉆機(jī)最最早采用的的驅(qū)動方式式。由于交交流電動機(jī)機(jī)具有硬特特性，不能能滿足鉆機(jī)機(jī)工作機(jī)對對調(diào)速的要要求，隨著著DC-DC和SCR驅(qū)動型型式的發(fā)展展，使AC-AC驅(qū)驅(qū)動型式失失去了競爭爭力。隨著電力電電子技術(shù)的的發(fā)展，交交流變頻調(diào)調(diào)速已發(fā)展展成為一門門成熟的交交流變頻技技術(shù)，已使使交流電動動機(jī)的調(diào)速速控制性能能達(dá)到了直直流電動機(jī)機(jī)調(diào)速控制制性能的水水平。此外，和直直流電動機(jī)機(jī)相比，交交流電動機(jī)機(jī)沒有整流流子、碳刷刷等活動部部件，防爆爆要求低，，無須維護(hù)護(hù)，安全可可靠；單機(jī)機(jī)容量大，，體積小、、質(zhì)量輕，，價格便宜宜等明顯優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。因此，隨著著交流變頻頻調(diào)速技術(shù)術(shù)的發(fā)展，，先進(jìn)、成成熟的交流流變頻器系系列產(chǎn)品的的問世和應(yīng)應(yīng)用，使AC變頻驅(qū)驅(qū)動鉆機(jī)和和頂驅(qū)鉆井井系統(tǒng)，比比SCR直直流電驅(qū)動動型式具有有明顯優(yōu)勢勢，必將成成為電驅(qū)動動鉆機(jī)的發(fā)發(fā)展方向。。①交流變頻電電驅(qū)動基本本工作原理理交流電動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系系式為，，改變變p、s或或f都可以以改變轉(zhuǎn)速速，但最好好調(diào)速方法法是改變輸輸入的電源源頻率f。。為此，需要一個輸輸出頻率及及電壓均可可調(diào)，并具具有良好控控制性能的的變頻電源源。交流變頻電電驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)由交流電電源、交流流變頻器和和交流電動動機(jī)組成。。對于石油鉆鉆機(jī)，交流流電源主要要是柴油機(jī)機(jī)交流發(fā)電電機(jī)發(fā)出的的交流電（（380V～600V）。②交流變變頻電驅(qū)動動的特點(diǎn)a、能精確控控制電動機(jī)轉(zhuǎn)