鉆井用機(jī)械式防碰裝置

1、 鉆井用機(jī)械式防碰裝置 石油鉆機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過程中，需要限定大鉤的活動(dòng)范圍，以避開由于人為操作失誤，大鉤碰撞天車或砸到鉆臺(tái)面而引發(fā)重大事故，傳統(tǒng)的防碰機(jī)構(gòu)，分為電子式和觸碰式，都有明顯的缺陷，出于平安性及經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮，開發(fā)了一種全新的機(jī)械式防碰裝置，該裝置采納通用標(biāo)準(zhǔn)元件，結(jié)構(gòu)簡潔，價(jià)格低廉，平安牢靠，已投產(chǎn)并獲得了國家創(chuàng)造專利。 石油鉆機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過程中，采納絞車驅(qū)動(dòng)大鉤，完成鉆井修井等作業(yè)，由于大鉤工作時(shí)載荷大，運(yùn)行速度快，一旦遇到天車或鉆臺(tái)，將引發(fā)重大事故。 目前國內(nèi)大部分油田及鉆機(jī)生產(chǎn)廠家，普遍采納兩種防碰裝置：電子防碰儀和天車防碰閥。電子式防碰儀具有靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格昂貴，同時(shí)由

2、于井場環(huán)境惡劣，電子元件簡單失效，導(dǎo)致平安事故的發(fā)生。 觸碰式防碰機(jī)構(gòu)核心部件為一防碰閥，當(dāng)絞車滾筒纏繩達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，鋼絲繩觸碰閥桿，絞車緊急制動(dòng)，大鉤停止運(yùn)行，這種機(jī)構(gòu)只能防止大鉤碰撞天車，而無法避開大鉤碰撞鉆臺(tái)。綜上所述，以上兩種方式均存在明顯缺陷，因此開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡潔，牢靠性高、經(jīng)濟(jì)性好的防碰裝置顯得尤為必要。 機(jī)械式防碰裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理 1.1.設(shè)計(jì)依據(jù)：由于大鉤是通過絞車來驅(qū)動(dòng)的，所以掌握大鉤的運(yùn)行位置完全可以靠掌握絞車滾筒上鋼絲繩的纏繞圈數(shù)來實(shí)現(xiàn)，但是，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度很快，直接記錄鋼絲繩纏繞圈數(shù)不易實(shí)現(xiàn)，因此，我們設(shè)計(jì)了一套減速機(jī)構(gòu)，可以把滾筒的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為計(jì)量機(jī)構(gòu)的緩

3、慢旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，計(jì)量機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有觸點(diǎn)，觸點(diǎn)觸碰行程開關(guān)，絞車緊急剎車氣缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)緊急剎車，避開碰撞事故的發(fā)生。 1.2.結(jié)構(gòu)組成： 1.2.1.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：主要包括小鏈輪（1），大鏈輪（2），鏈條（3），渦輪蝸桿減速機(jī)（4）等部分；小鏈輪通過螺栓連接在絞車滾筒軸頭上，大鏈輪固定在減速器的輸入端，二者之間通過鏈條連接。 1.2.2.計(jì)量機(jī)構(gòu)：主要由限位盤一（7），限位盤二（6），壓緊螺母等組成；限位盤一安裝在減速器輸出軸上，通過壓板壓緊，限位盤二與限位盤一同軸安裝，通過壓緊螺母與限位盤一固定； 1.2.3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：主要由按鈕閥（9）及緊急剎車氣缸組成； 工作原理： 下面以本裝置在4000米鉆機(jī)上的應(yīng)

4、用為例，說明本裝置的工作原理： 4000米鉆機(jī)絞車最大纏繩高度為4層，每層纏繞圈數(shù)為33圈，即總纏繞圈數(shù)最多為n=132圈。我們選擇小鏈輪齒數(shù)為Z1=13，大鏈輪齒數(shù)Z2=39，減速器傳動(dòng)比為i 2=60，則傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： i=i1*i2=39/13*60=180 大鉤工作時(shí)，絞車滾筒軸帶動(dòng)小鏈輪做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，小鏈輪通過鏈條將運(yùn)動(dòng)傳遞給大鏈輪，大鏈輪驅(qū)動(dòng)減速器工作。經(jīng)過兩級減速以后，絞車滾筒軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闇p速器輸出軸的緩慢旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)角度最大為：=360*n / i =360*132 / 180=264 由于限位盤隨減速器輸出軸同步旋轉(zhuǎn)，即使?jié)L筒鋼絲繩全部纏繞或者下放，限位盤的

5、旋轉(zhuǎn)角度小于等于264，我們在限位盤圓周范圍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)觸點(diǎn)，再協(xié)作行程開關(guān)，便可掌握大鉤的行程，同時(shí)考慮井架和鉆臺(tái)的高度不同，大鉤工作范圍也不盡相同，設(shè)計(jì)成兩個(gè)可調(diào)觸點(diǎn)，即限位盤做成分體式，中間用壓緊螺母連接，等行程有變動(dòng)時(shí)，調(diào)整觸點(diǎn)位置便可實(shí)現(xiàn)。限位盤觸點(diǎn)到達(dá)設(shè)定位置即可觸碰按鈕閥，緊急剎車氣缸動(dòng)作，大鉤緊急剎車。 本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)： 2.1.可以通過更換鏈輪或減速器的方式來拓寬本裝置的使用范圍，也可以通過調(diào)整觸點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)小范圍的調(diào)整，所以使用范圍廣泛 2.2.減速器及鏈輪等核心部件全部為標(biāo)準(zhǔn)件，價(jià)格低廉 2.3.機(jī)械傳動(dòng)裝置平安牢靠，特殊適用于井場惡劣環(huán)境 現(xiàn)場應(yīng)用 本裝置于2021年11月份進(jìn)行試制，并在本公司鉆機(jī)上進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，效果良好，之后向海內(nèi)外廣闊