鉆機(jī)拖掛式機(jī)泵組的研制

鉆機(jī)拖掛式機(jī)泵組的研制

1拖掛式鉆機(jī)用機(jī)泵組隨著油田鉆機(jī)械制造技術(shù)的快速發(fā)展，鉆的集成模塊程度不斷提高。例如，包括主機(jī)底部、主機(jī)支持、泵組、機(jī)車房、水泥罐、鉆頭盒、鉆頭桿框、鉆孔通道、門坡道、各種安裝和安裝的單元，以及鉆臺(tái)地板、主機(jī)架、，乍得臺(tái)和其他獨(dú)立模塊。它不僅方便了本地機(jī)械制造的精確、快速安裝和拆卸，而且有助于快速配置機(jī)械制造的葉片。目前,鉆機(jī)上配備的機(jī)泵組一般是由一個(gè)橇或兩個(gè)橇組成,搬家時(shí)主要依靠普通車輛來(lái)運(yùn)輸,而且在機(jī)泵組裝卸時(shí)必需依靠一臺(tái)或兩臺(tái)吊車配合。然而,國(guó)內(nèi)外很多用戶要求鉆機(jī)上所配機(jī)泵組搬家時(shí)采用拖掛式運(yùn)輸,不僅節(jié)省人力物力,而且降低了鉆機(jī)搬家的費(fèi)用。鑒于此,新研制了拖掛式鉆機(jī)用機(jī)泵組,為實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)快速搬家提供了一種比較理想的機(jī)泵組型式。該型式機(jī)泵組共有三種,所用鉆井泥漿泵為TJBZ5、TJBZ8、TJBZ10三種,下面以TJBZ8機(jī)泵組為例進(jìn)行介紹。2泥漿泵站及半掛車牽引銷機(jī)泵組型號(hào)為TJBZ8;柴油機(jī)型號(hào)為CAT3412;柴油機(jī)功率為760HP;柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速為2100r/min;液力變速箱型號(hào)為ALLSIONS6610;泥漿泵型號(hào)為RGF800;泥漿泵功率為800HP;泥漿泵額定沖次為150spm;半掛車雙橋軸距1350mm;半掛車牽引銷為90#;外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為15350mm×3000mm×3300mm;最高車速為30km/h。3動(dòng)力傳動(dòng)方案TJBZ8機(jī)泵組采用半掛車結(jié)構(gòu),半掛車兼有運(yùn)輸?shù)妆P和作業(yè)底座功能,可以用牽引車拖拉整個(gè)機(jī)泵組行駛,柴油機(jī)、液力傳動(dòng)箱、角齒輪箱、皮帶傳動(dòng)部分、泥漿泵、灌注泵等依次安裝在半掛車上。作業(yè)時(shí)半掛車車架平放,半掛車主梁作為機(jī)泵組的底座,輪胎與車橋不再承載;移運(yùn)時(shí)可以利用半掛車前端的液壓支腿支起到牽引車鞍座高度,由牽引車拖走。移運(yùn)狀態(tài)如圖1所示。TJBZ8拖掛式機(jī)泵組采用CAT3412型增壓柴油機(jī)作為動(dòng)力機(jī)。該機(jī)體積小、質(zhì)量輕、效率高,功率范圍廣,燃油經(jīng)濟(jì)性好,全程式調(diào)速器對(duì)負(fù)荷變化響應(yīng)速度快。液力傳動(dòng)箱具有柔性傳動(dòng)的特點(diǎn),使整機(jī)傳動(dòng)平穩(wěn),加速、降速均勻,能夠充分發(fā)揮裝機(jī)功率,并使發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下工作,提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用率。目前泥漿泵已發(fā)展到大功率、大排量、高壓力,由于RGF系列泥漿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),因此能夠滿足各種深度鉆井作業(yè)的需要。采用RGF800三缸單作用活塞式泥漿泵,是為了滿足中等深度鉆井作業(yè)的要求。該機(jī)泵組采用角齒輪傳動(dòng)箱輸出動(dòng)力,采用皮帶傳動(dòng)裝置,使柴油機(jī)、泥漿泵的安裝方向與拖車中心線一致,滿足公路行車時(shí)寬度尺寸的要求。TJBZ8機(jī)泵組動(dòng)力傳動(dòng)路線:柴油機(jī)→液力變速箱→萬(wàn)向聯(lián)軸器→角齒輪箱→萬(wàn)向聯(lián)軸器→窄V帶→泥漿泵。其作業(yè)狀態(tài)如圖2所示。4關(guān)鍵技術(shù)4.1半懸掛車輛4.1.1半掛車懸掛系統(tǒng)額定裝載質(zhì)量為25t;最高車速為30km/h;最大爬坡度為17%;后雙橋懸掛為剛性平衡梁懸掛;后雙橋承載為13T級(jí)(單橋);輪胎為12-20×18PR;制動(dòng)系統(tǒng)為雙管路制動(dòng);牽引銷為90#;適用環(huán)境溫度為-45℃~35℃。該專用半掛車是專門為拖掛機(jī)泵組而設(shè)計(jì)的運(yùn)載車底盤。半掛車車架主要由兩根主縱梁和邊梁以及若干根橫梁焊接而成,主要采用高強(qiáng)度低溫鋼材,泥漿泵及動(dòng)力機(jī)組居中布置在半掛車上。后雙橋懸掛采用剛性平衡梁懸掛,行駛穩(wěn)定平順、簡(jiǎn)便可靠。車輛各軸載荷均勻,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定簡(jiǎn)單、維護(hù)保養(yǎng)方便,可以適應(yīng)油田各種混合路況。懸掛系統(tǒng)如圖3所示。制動(dòng)系統(tǒng)采用了雙管路氣壓制動(dòng)和放氣彈簧制動(dòng)室,不僅制動(dòng)可靠、迅速,還具備了停車制動(dòng)的功能。電路系統(tǒng)采用七芯線,24V電壓,負(fù)極搭鐵。安裝有示寬燈、后尾燈等完整的信號(hào)指示燈。半掛車前端安裝有標(biāo)準(zhǔn)的電氣接口,氣和電均由牽引車供給。4.1.3驅(qū)動(dòng)液壓站,操縱控制支承裝置為液壓式支腿油缸,該裝置安裝在主縱梁的鵝頸后面,與牽引車分離后可作為半掛車的前支點(diǎn)。在尾部安裝有小型柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓站,為液壓支腿提供液壓動(dòng)力。當(dāng)操縱控制閥時(shí),便可使液壓支腿升降。該車共安裝有二件液壓支腿承載裝置,對(duì)稱布置。需要運(yùn)輸時(shí),支起支腿到牽引所需高度,將牽引車倒入鵝頸并鎖緊牽引銷后,收回液壓支腿承載裝置就可長(zhǎng)途行駛。工作時(shí),先將液壓支腿支起,分離開(kāi)牽引車并駛出,然后收回支腿將拖車放平,即可工作。整個(gè)過(guò)程無(wú)需任何吊運(yùn)安裝,省時(shí)省力。如圖4所示。4.1.4機(jī)泵房的設(shè)計(jì)為滿足機(jī)泵組的整體要求,半掛車的寬度達(dá)3m多,能在公路上運(yùn)輸。但在鐵路上運(yùn)輸時(shí),機(jī)泵房上方就超寬了。因此,將機(jī)泵房設(shè)計(jì)為可拆式,墻體和房頂可分成若干塊,墻體插在半掛車上的專用孔內(nèi),各塊之間用螺栓聯(lián)接。這樣運(yùn)輸時(shí)機(jī)泵房可拆開(kāi),滿足了鐵路運(yùn)輸?shù)囊蟆?.2系統(tǒng)的控制和工作原理采用ALLSIONS6610型液力變速箱,它采用向心式單級(jí)三相帶閉鎖的綜合變矩器,行星齒輪式機(jī)械變速箱。行星齒輪傳動(dòng)箱為齒輪間常嚙合傳動(dòng),由液壓多片式摩擦離合器控制,能在負(fù)荷狀態(tài)下接合或脫開(kāi),實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換檔。液壓控制系統(tǒng)隨負(fù)荷變化,可自動(dòng)切換為變矩或鎖止工況,該配置既大幅度減小了體積,又可利用ALLSIONS6610型液力傳動(dòng)箱的調(diào)速特性,來(lái)滿足鉆井作業(yè)不同工況下對(duì)鉆井液排量和壓力的不同要求,該液力變速器可提供六個(gè)檔位,實(shí)際使用液力傳動(dòng)箱的I、II、III檔即可滿足工況要求,通過(guò)檔位的變換改變了單靠調(diào)節(jié)油門的傳統(tǒng)方式,節(jié)約了柴油機(jī)的油耗,運(yùn)轉(zhuǎn)更加經(jīng)濟(jì)。4.3壓力監(jiān)測(cè)和泵沖a.采用泥漿泵放噴停機(jī)技術(shù),放噴后可以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)立即熄火,避免泥漿大量放噴浪費(fèi)和污染。在泥漿泵的剪銷安全閥處設(shè)置壓力監(jiān)測(cè)傳感器,當(dāng)由于壓力過(guò)高安全閥的剪切銷剪斷后,傳感器將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)熄火裝置,使發(fā)動(dòng)機(jī)立即停機(jī)。b.監(jiān)測(cè)泥漿泵動(dòng)力端潤(rùn)滑系統(tǒng)壓力。在潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)報(bào)警;在潤(rùn)滑系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值時(shí)報(bào)警,但泥漿泵不工作時(shí)不報(bào)警。c.監(jiān)測(cè)泥漿泵的瞬時(shí)泵沖和累計(jì)泵沖。d.監(jiān)測(cè)灌注泵的排出壓力。4.4確保潤(rùn)滑和冷卻介質(zhì)正常a.車架為重載結(jié)構(gòu),選用符合低溫-45℃工作環(huán)境下適用的鋼材,并進(jìn)行低溫沖擊功測(cè)試,采用低溫焊材和低溫焊接工藝焊接。b.選用低溫環(huán)境的潤(rùn)滑介質(zhì)和冷卻介質(zhì),確保潤(rùn)滑及冷卻介質(zhì)工作正常。c.安裝發(fā)動(dòng)機(jī)水套水電加熱器,保證低溫時(shí)柴油機(jī)的冷啟動(dòng)能力。d.發(fā)動(dòng)機(jī)和液力傳動(dòng)箱油底殼,泥漿泵動(dòng)力端油池,齒輪傳動(dòng)箱油池等加裝防爆電加熱裝置,整套機(jī)泵組在拖車臺(tái)面以上安裝可拆卸保溫機(jī)泵房,安裝2臺(tái)防爆電暖器,為設(shè)備和工作人員提供保溫。e.對(duì)車架大梁內(nèi)設(shè)置蒸汽加熱管線,避免長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)與地面的凍結(jié)。通過(guò)一系列的有效措施,充分可靠地保證了機(jī)泵組低溫-45℃工作,以及低溫-60℃保存的性能要求。5俄羅斯西伯利亞地區(qū)自2007年6月第一臺(tái)TJBZ8型拖掛