CN106586867A - 一种石油钻井绞车 - Google Patents

Abstract

本发明为一种石油钻井绞车，包括滚筒，滚筒的两侧对称地、且自近及远地顺序连接有动力装置和制动器，各动力装置分别通过一离合器与滚筒连接，各动力装置均包括一变速箱，变速箱的一端与离合器连接，变速箱的另一端连接有驱动电机，驱动电机为双出头的交流变频电机，驱动电机的另一端连接制动器。该石油钻井绞车，克服现有技术中存在的装置体积大、制动复杂、安全性差等问题，实现了整体结构简化、制动简单且安全性高的目的。

Description

一种石油钻井绞车

技术领域

本发明涉及石油钻井装备技术领域，尤其涉及一种石油钻井绞车。

背景技术

石油钻井绞车用于钻井作业时钻柱的起升和下放，是钻机的核心设备之一。现有绞车主要由主电机、变速箱、滚筒、盘式刹车、自动送钻系统等组成，滚筒上缠绕钢丝绳。其中，变速箱主要以外啮合圆柱齿轮箱为主，盘式刹车安装在滚筒两侧轮毂上。其工作过程为，主电机作为动力源提供驱动力，经变速箱变速，驱动滚筒正、反向旋转，从而使滚筒上的钢丝绳带动钻机游吊系统起升和下放钻柱。盘式刹车用于实现绞车的制动。现有绞车存在以下不足：1)整体体积大，质量重；2)滚筒轮毂上安装盘式刹车装置，结构复杂，尺寸较大，成本较高；3)安全冗余不足：当绞车的电机或是变速箱出现故障时，无法将钻柱从井内起出，钻柱长时间停滞在井内，容易引起卡钻事故。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种石油钻井绞车，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油钻井绞车，克服现有技术中存在的装置体积大、制动复杂、安全性差等问题，实现了整体结构简化、制动简单且安全性高的目的。

本发明的目的是这样实现的，一种石油钻井绞车，包括滚筒，所述滚筒的两侧对称地、且自近及远地顺序连接有动力装置和制动器，各所述动力装置分别通过一离合器与所述滚筒连接，各所述动力装置均包括一变速箱，所述变速箱的一端与所述离合器连接，所述变速箱的另一端连接有驱动电机，所述驱动电机为双出头的交流变频电机，所述驱动电机的另一端连接所述制动器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述变速箱为单输入变速箱，所述单输入变速箱的一端通过所述离合器与所述滚筒连接，所述单输入变速箱的另一端连接有一个驱动电机，所述驱动电机的另一端连接一个所述制动器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述变速箱为双输入变速箱，所述双输入变速箱的一端通过所述离合器与所述滚筒连接，所述双输入变速箱的另一端连接有两个能同步转动的驱动电机，两个所述驱动电机的另一端分别连接一个所述制动器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述制动器为盘式制动器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述制动器为带式制动器。

由上所述，本发明提供的石油钻井绞车具有如下有效果：

本发明提供的石油钻井绞车的驱动电机采用双出头结构，制动器安装在远离滚筒的电机的尾端，所需制动扭矩减小，制动器可选范围宽，制动器简单，尺寸减小，成本降低；本发明提供的石油钻井绞车的滚筒两侧均设置一组动力装置和制动器，两侧的动力装置均通过离合器与滚筒连接，当某一侧的动力装置或制动器出现故障时，将该侧的离合器分离，另一侧的动力装置可以单独驱动滚筒，以较高的效率起升钻柱，避免滚筒上连接的钻柱长时间停滞井内导致卡钻事故，有效提高安全性；本发明提供的石油钻井绞车的驱动电机为交流变频电机，能够通过变频调速实现石油钻井绞车的工作制动；本发明的石油钻井绞车整体结构简化，降低重量和成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的石油钻井绞车的一具体实施例的结构示意图。

图2：为本发明的石油钻井绞车的另一具体实施例的结构示意图。

图3：为本发明的盘式制动器的结构示意图。

图4：为本发明的带式制动器的结构示意图。

图中：

100、石油钻井绞车；

1、滚筒；

11、轴承座；

2、动力装置；

21、离合器；

22、变速箱；

221、单输入变速箱；

222、双输入变速箱；

23、驱动电机；

3、制动器；

31、盘式制动器；

311、第一刹车盘；

312、刹车钳；

32、带式制动器；

321、第二刹车盘；

322、刹车带；

323、刹车操作杆。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，本发明提供的石油钻井绞车100，包括滚筒1，在本实施方式中，滚筒1中沿轴向穿设有中心轴，滚筒1的两侧分别设置有底部固定的轴承座11，中心轴位于滚筒1外侧的两个端部分别转动穿设通过两侧的轴承座11，两侧的轴承座11对滚筒1进行转动支撑；滚筒1上缠绕有与钻柱连接的钢丝绳，滚筒1的两侧对称地、且自近及远地顺序连接有动力装置2和制动器3，两侧的动力装置2能够同步开启和转动，两侧的制动器3能够同步的松开和制动。两侧的动力装置2分别通过一离合器21与滚筒1连接，在本实施方式中，离合器21的一端通过键连接和过盈配合的方式与滚筒1的中心轴的端部固定连接，离合器21的开合状态通过离合器气缸驱动控制(现有技术，图中未示出)。如图1、图2所示，各动力装置2均包括一变速箱22，变速箱22的一端与离合器21连接，在本实施方式中，变速箱22的一端通过键连接和过盈配合的方式实现与离合器21的连接；变速箱22的另一端连接有驱动电机23，驱动电机23为双出头的交流变频电机，根据交流变频电机的变频调速特性，石油钻井绞车100可以采用电机能耗制动方式实现工作过程中的工作制动，即用于送钻和起下钻等需要控制速度的工况的制动；驱动电机23的另一端连接制动器3，制动器3用于实现石油钻井绞车100的驻车制动(现有技术，指司钻暂时离开操作位置时的停车制动)和安全紧急制动(现有技术，指游吊系统到达上碰下砸极限位置和突发紧急情况需要尽快停止游吊系统的制动)。两侧的离合器21在正常工作状态下均为接合状态，当某一侧的变速箱22或驱动电机23发生故障无法正常工作时，制动器3进行安全紧急制动，将发生故障一侧的离合器21分离，然后松开制动器3，使用另一侧的动力装置2驱动滚筒1，从井内起升出钻柱，避免滚筒1上连接的钻柱长时间停滞井内导致卡钻事故，有效地提高安全性。制动器3安装在驱动电机23远离滚筒1的尾端，这种连接布局可以利用变速箱22变速变扭的特性，实现以较小的制动扭矩满足石油钻井绞车100的驻车制动和安全紧急制动要求，进而实现制动器3的结构简化，利于石油钻井绞车100尺寸的减小，降低重量和成本投入。

本发明提供的石油钻井绞车100的驱动电机采用双出头结构，制动器3安装在动力装置2远离滚筒1的尾端，所需制动扭矩减小，制动器可选范围宽，制动器简单，尺寸减小，成本降低；石油钻井绞车100的滚筒1两侧均设置一组动力装置2和制动器3，两侧的动力装置均通过离合器与滚筒连接，正常工作状态下，两侧的动力装置2同步动作，两侧的制动器3同步动作，当某一侧的变速箱22或驱动电机23发生故障无法正常工作时，制动器3进行安全紧急制动，将发生故障一侧的离合器21分离，然后松开制动器3，另一侧的动力装置2可以单独驱动滚筒1，以较高的效率起升钻柱，避免滚筒1上连接的钻柱长时间停滞井内导致卡钻事故，有效提高安全性；本发明提供的石油钻井绞车的驱动电机为交流变频电机，能够通过变频调速实现石油钻井绞车的工作制动；石油钻井绞车100整体结构简化，降低重量和成本。

进一步，变速箱22可以为单输入变速箱221也可以为双输入变速箱222。

如图1所示，当变速箱22为单输入变速箱221时，单输入变速箱221的一端通过离合器21与滚筒1连接，单输入变速箱221的另一端连接有一个驱动电机23，在本实施方式中，单输入变速箱221的另一端通过联轴器(现有技术，图中未示出)连接驱动电机23，驱动电机23的另一端连接一个制动器3，在本实施方式中，驱动电机23的另一端通过花键连接方式实现与制动器3的连接。

如图2所示，当变速箱22为双输入变速箱222时，双输入变速箱222的一端通过离合器21与滚筒1连接，双输入变速箱222的另一端连接有两个能同步转动的驱动电机23，在本实施方式中，双输入变速箱222的另一端通过联轴器(现有技术，图中未示出)连接驱动电机23，两个驱动电机23的另一端分别连接一个制动器3，在本实施方式中，驱动电机23的另一端通过花键连接方式实现与制动器3的连接。

进一步，制动器3用以实现石油钻井绞车100的驻车制动(现有技术，指司钻暂时离开操作位置时的停车制动)和安全紧急制动(现有技术，指游吊系统到达上碰下砸极限位置和突发紧急情况需要尽快停止游吊系统的制动)，本发明的制动器3安装在驱动电机23远离滚筒1的尾端，其所需的制动扭矩较现有技术中所需制动扭矩大幅减小，其具体比较如下：设定驱动电机23输出的驱动扭矩为T，经变速箱22减速增扭后(变速箱减速比为i，i＞1)，驱动滚筒1工作的扭矩为T1＝T*i，如果制动器3按照现有技术的设置方式，安装在滚筒1的两侧，那么制动器3的制动扭矩为T1，但是按照本发明的石油钻井绞车100的结构布局连接，制动器3连接于驱动电机23的另一端，则需要的制动扭矩为T，制动扭矩大幅度减小，较小的制动扭矩使得制动器3可以选用多种结构形式，如图3所示，制动器3为盘式制动器31，盘式制动器31包括第一刹车盘311和刹车钳312，如图4所示，制动器3也可以为带式制动器32，带式制动器32包括第二刹车盘321、刹车带322和刹车操作杆323，制动器3还可以是其他制动力矩合适的制动器。

本发明的石油钻井绞车100使用前，首先将滚筒1两侧的离合器21接合，调整两侧驱动电机23，保证其能同步驱动滚筒1转动，将滚筒1上缠绕的钢丝绳与钻机的游吊系统(现有技术，图中未示出)连接，再将钻机的游吊系统与钻柱(现有技术，图中未示出)连接。启动驱动电机23，驱动电机23输出的动力经变速箱22、离合器21传递给滚筒，带动滚筒1正、反旋转，进而带动钻柱的起升和下放。工作过程中，当某一侧的变速箱22或驱动电机23发生故障无法正常工作时，制动器3进行安全紧急制动，将发生故障一侧的离合器21分离，然后松开制动器3，使用另一侧的动力装置2驱动滚筒1从井内起升出钻柱，避免滚筒1上连接的钻柱长时间停滞井内导致卡钻事故，有效地提高安全性。工作过程中，通过交流变频电机实现工作制动，通过制动器3实现石油钻井绞车100的驻车制动和安全紧急制动。

本发明提供的石油钻井绞车的电机采用双出头结构，制动器安装在远离滚筒的电机的尾端，所需制动扭矩减小，制动器可选范围宽，制动器简单，尺寸减小，成本降低；本发明提供的石油钻井绞车的滚筒两侧均设置一组动力装置和制动器，两侧的动力装置均通过离合器与滚筒连接，当某一侧的动力装置或制动器出现故障时，将该侧的离合器分离，另一侧的动力装置可以单独驱动滚筒，以较高的效率起升钻柱，避免滚筒上连接的钻柱长时间停滞井内导致卡钻事故，有效提高安全性；本发明提供的石油钻井绞车的驱动电机为交流变频电机，能够通过变频调速实现石油钻井绞车的工作制动；本发明的石油钻井绞车整体结构简化，降低重量和成本。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种石油钻井绞车，包括滚筒，其特征在于，所述滚筒的两侧对称地、且自近及远地顺序连接有动力装置和制动器，各所述动力装置分别通过一离合器与所述滚筒连接，各所述动力装置均包括一变速箱，所述变速箱的一端与所述离合器连接，所述变速箱的另一端连接有驱动电机，所述驱动电机为双出头的交流变频电机，所述驱动电机的另一端连接所述制动器。

2.如权利要求1所述的石油钻井绞车，其特征在于，所述变速箱为单输入变速箱，所述单输入变速箱的一端通过所述离合器与所述滚筒连接，所述单输入变速箱的另一端连接有一个驱动电机，所述驱动电机的另一端连接一个所述制动器。

3.如权利要求1所述的石油钻井绞车，其特征在于，所述变速箱为双输入变速箱，所述双输入变速箱的一端通过所述离合器与所述滚筒连接，所述双输入变速箱的另一端连接有两个能同步转动的驱动电机，两个所述驱动电机的另一端分别连接一个所述制动器。

4.如权利要求1所述的石油钻井绞车，其特征在于，所述制动器为盘式制动器。

5.如权利要求1所述的石油钻井绞车，其特征在于，所述制动器为带式制动器。