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石油模块钻机用升降机的研制

技术应用 | 来源:中国输送带网 | 作者:[db:作者] 发布日期:2016-02-27 查看次数:486

核心提示:  国内外陆地石油模块钻机通常使用K形井架,由于作业要求,井架有效高度通常在43m以上。为方便井队专职人员作业、维护保养和巡检,井架本体两侧设有通往二层台、油管台及天车平台的梯子。由于井队专职人员需经

  国内外陆地石油模块钻机通常使用K形井架,由于作业要求,井架有效高度通常在43m以上。为方便井队专职人员作业、维护保养和巡检,井架本体两侧设有通往二层台、油管台及天车平台的梯子。由于井队专职人员需经常上下井架(以7 000m钻机为例,每个钻井月操作人员上下井架达40多次)不但存在一定危险,而且费时费力,每次上下井架工人需要佩戴防坠装置及助爬装置;另外,在天气状况较恶劣时,操作人员上下梯子则更加不方便和不安全;如果需要进行维修,携带零部件登高操作则危险性更大。

  针对现有模块钻机井架梯子使用不便的问题,2007年江汉石油管理局第四机械厂(以下简称四机厂)以现有民用建筑用施工升降机为基础,结合石油钻机的使用要求,开发了适用于不同模块钻机井架、底座形式的升降机,实现了式的一次突破。

  1技术分析1.1结构目前,模块钻机井架有2种主流形式,一种是井架主体在钻台以上部分均为斜段,另一种是井架主体在钻台面上为直段加斜段形式。针对此种情况,开发了2种型式的升降机,分别如(S0Q50型)、(S0Q150型)所示。

  2种类型钻机专用升降机主要包括底盘、导轨架、附着系统、吊笼、传动机构、防坠安全器、电缆导向装置、限位开关系统、电气控制系统等部分,如所示。

  升降机主要组成件1导轨;2附着系统;3传动机构;4吊笼;5底盘。

  1.2工作原理2种类型钻机专用升降机通过如下技术方案实现与井架的集成:在井架各段上通过U形螺栓及连接架,将升降机的导轨架附着于井架各段。在井架低位时安装,随井架整体起升,SOQ150型升降机在井架起升后还需安装钻台面至地面的导轨架。

  升降机吊笼在钻台起升后吊装。吊笼与导轨架间采用齿轮齿条啮合驱动,吊笼在滚轮的约束下沿导轨运行。电动机、减速器、防爆开关、接线盒等放置在防爆箱内,固定在吊笼顶部,随吊笼一起升降。

  在升降机吊笼的正面及侧面开门,SOQ50型实现升降机从钻台面到天车的升降,C150型实现从地面到天车的升降。

  1.3主要技术参数2种类型升降机主要技术参数如表1所示。表1 2种类型升降机主要技术参数升降机型号额定承载质量/kg额定运行速度/安全限速器速度(m.s1)整机质量/kg从表1数据可知,SCQ50型升降机主要用于载人,SOQ150型升降机除载人外,还可替代现有模块钻机配备使用率低的1. 5t夜压升降机。

  1.4安全设计石油钻机使用中对设备安全要求较高,升降机与井架集成一体在安全方面需进行以下几项研究:①设备如何满足井场防爆要求;②如何保障升降机安全升降及安全收放电缆;③由于作业载荷变化较大,造成井架弹性频繁变形时,如何确保导轨使用可靠性。

  针对上述技术关键点,笔者通过研究采取如下措施来保障升降机的使用安全性。

  1设备满足防爆要求升降机需满足钻机井场防爆区域划分要求,其电控系统结构简单,使用元器件少,可靠性高,易实现整体防爆。电控系统由以下防爆部分组成:下电箱、过渡箱、上电箱、操作按钮盒、坠落试验按钮盒、照明灯以及各种安全保护装置。采用防爆电动机升降吊笼;操作按钮置于防爆上电箱门上;选用防护良好、适应性满足要求的电缆。

  2安全装置齐全升降机带有齐全的安全装置,保证任何工况下,升降机乘坐者都处于被保护状态,防止发生意外。安全装置包括:各种电气限位、安全限速器、机械防冒顶、安全钩等。

  吊笼传动机构中带常闭式电磁制动器,保证吊笼启动、制动平稳,在断电的情况下,升降机的刹车自动锁死,吊笼不能运行(手动解除后,通过防坠安全器可安全下行)吊笼导轨顶节的最上端没有安装齿条,防止在双道电气限位装置出现问题时吊笼冒顶。

  吊笼配有防坠安全器,又称限速器,保证吊笼出现不正常超速运行时及时动作,将吊笼制停(手动解除后,通过防坠安全器可安全下行)在升降机底部设有底盘,底盘上安装有弹簧,可以减缓吊笼坠地的冲击力。

  电缆随动采用电缆筒方式,电缆筒固定在底部标准节上,护架固定在导轨架上,以保护随行电缆有序地运行而不被损坏,如所示。

  导轨架由多节标准节通过高强度螺栓连接而成,作为吊笼上下运行的导轨。导轨架由4根立柱管和角钢框架组焊而成。标准节结构如所示。

  标准节结构示意标准节立柱管(60 2齿条;3角钢框架;4标准节连接螺栓。

  为了保证导轨架及齿条间定位稳定以保证吊笼安全升降,导轨架间采用定位管,齿条间采用弹簧定位销。依据国家标准,导轨架间定位精度低于齿条间定位精度,其定位管与导轨管间定位精度小于0. 8mm弹簧定位销定位精度小于0.3mm导轨架间用定位管定位方便可靠,精度及经济性满足使用要求;齿条间用弹簧定位销,既便于齿条间的安装,又能确保齿条间精确过渡,保证齿轮齿条间的可靠运行。导轨架定位模式如所示。

  准节24齿条15弹簧定位销;6齿条2导轨架通过附着系统与井架相连,保证了整体结构的稳定性。升降机附墙装置属直接附着,根据井架的实际使用情况,采用3种不同的附着方式,如所示。


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