1、鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2013年年7月月鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案學學習習目目標標1. 理解工作機組對驅動與傳動系統的要求2. 了解典型驅動方案3. 掌握驅動設備的特性指標 4.掌握鉆機驅動與傳動類型5.掌握柴油機的特性6.掌握PZl90系列柴油機型號編制的含義7.掌握電驅動鉆機的類型重點：驅動設備的特性指標重點：驅動設備的特性指標 難點：柴油機的特性難點：柴油機的特性鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 鉆機的動力與傳動系統關系到鉆機的總體布置和主要性能。 驅動設備：也稱為動力機組，由它為工作機提供所需要的動力和運動。 傳動系統：將動力機與各工作機聯系起來，傳遞動力和運動并分配給

2、各工作機。 機械系統的動力裝置(驅動裝置或原動機)是機械系統的重要組成部分。它是執行系統的動力來源，它的性能的優劣直接決定著機械系統的工作性能和構造特征。因此，合理選擇機械系統的動力裝置的型式，是機械設計中考慮的重要問題之一。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 根據動力裝置與執行機構之間的聯系，分為直接驅動和間接驅動兩類。 直接驅動是把原動機的運動和動力直接或通過傳動裝置傳遞給執行系統，這是機械系統中一般采用的方式。 間接驅動是在原動機與執行機構之間，先將原動機輸出的機械能轉換為其它能量，例如電能或液能，然后再將這種能量轉換為機械能

3、直接或通過傳動裝置傳遞給執行機構。如柴油機液力驅動鉆機，電驅動鉆機都是間接驅動的實例。根據能量轉換方式，分電力驅動，內燃機驅動，復合驅動等。 為了簡化鉆機傳動系統，改善鉆機的驅動性能，鉆機也采取復合驅動的型式，如內燃機電力驅動的電驅動鉆機，內燃機液力驅動的鏈條鉆機等。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.1.1 5.1.1 工作機組對驅動與傳動系統的要求工作機組對驅動與傳動系統的要求1.1.絞車絞車1）絞車功率利用情況分析 鉆井絞車的工作特點是載荷大，而且載荷變化也大。 圖5-1所示，是大鉤提升載荷Q

4、h與提升速度V的關系曲線。 若大鉤提升速度V隨大鉤提升載荷Qh，而相應地按QhVC的規律變化，即按圖5-1中的等功率曲線1變化，這是最理想的情況，動力機提供的起升功率利用最充分。絞車載荷隨起鉆過程中立根數目的逐漸減少而呈階梯狀連續下降，若提升速度V也能隨立根數的每一次減少而增加，即按曲線2工作時，絞車功率利用也很充分。但在機械變速為有限檔的條件下，只有在動力驅動裝置能自動變速時才能實現。曲線3是柴油機直接驅動，機械傳動分級變速時的起升曲線，功率利用不充分，陰影三角面積是未被利用的功率。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-1 5-1 大鉤提升載荷與提升速度的關系曲線大鉤提升載荷與提升速度的

5、關系曲線 11理想功率曲線理想功率曲線( (等功率曲線等功率曲線) )22速度無限檔功率曲線速度無限檔功率曲線33速度有限檔功率曲線速度有限檔功率曲線鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2）絞車對動力機組的要求（1）能無級變速，以充分利用功率；（2）速度調節范圍，RVmax/Vmin=510；（3）具有短時過載能力，以適應啟動動載、振動沖擊及克服輕度卡鉆的需要；（4）啟動性能好，有靈敏可靠的控制與離合裝置。2.2.轉盤轉盤 在鉆進過程中，隨著井深及巖層的變化，需要及時改變鉆壓及轉速。 轉盤要求動力系統的力矩及轉速調節范圍R=510。 在處理事故時，要求能細微調節轉速，又能倒轉。當鉆具遇卡時，為了防

6、止扭斷鉆桿，需要設置限制力矩裝置，當達到限定力矩值時能自動停止旋轉。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案3.3.鉆井泵鉆井泵 鉆井泵一般利用變換缸套的辦法來調節排量。但在更換缸套之前，亦利用減速來調節排量，以便使功率利用比較充分。 為此要求動力傳動系統具有一定的調速范圍，R=1.31.5即可滿足要求。 鉆井泵一般為無載啟動，啟動不頻繁，對啟動轉矩、超載能力的要求低于絞車，但為了克服鉆井過程中可能出現的蹩泵，要求動力傳動系統具有短時過載能力。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.1.2 5.1.2 典型驅動方案典型驅動方案 鉆機的驅動方案可分為：單獨驅動、統一驅動、分組驅動。1.1.單獨驅動方案單獨驅

7、動方案 轉盤、絞車、鉆井泵三大工作機組，各由不同的動力機實行一對一或二對一的驅動。 單獨驅動的優點是：傳動系統簡單，傳動效率高，安裝方便，總體布置靈活性大。 其缺點是：裝機功率利用率低，動力機組間動力不能互濟。 電驅動鉆機大都采用單獨驅動方案。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案u單獨驅動單獨驅動o各工作機與柴各工作機與柴油機進行一對油機進行一對一驅動的方法一驅動的方法叫單獨驅動；叫單獨驅動；o電動鉆機常用電動鉆機常用單獨驅動方案。單獨驅動方案。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2.2.統一驅動方案統一驅動方案 轉盤、絞車、鉆井泵三大工作機組，由24臺動力機并車統一驅動。統一驅動的優點是：裝機功率利

8、用率高，整個動力機組可以同時進行工作，安全可靠性強，動力可以互濟。 其缺點是：傳動系統復雜，傳動效率低，工作機組間相互干擾大，安裝找正困難 。 柴油機直接驅動和柴油機加變矩器驅動廣泛采用統一驅動方案。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案u統一驅動統一驅動o各工作機由各工作機由多臺動力機多臺動力機并車驅動的并車驅動的方法叫統一方法叫統一驅動；驅動；o機械傳動鉆機械傳動鉆機常用統一機常用統一驅動方案。驅動方案。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案3.3.分組驅動方案分組驅動方案 典型的分組驅動是：將三臺工作機分成兩組，絞車和轉盤兩個工作機由同一動力機組驅動，鉆井泵由另一動力機組驅動。這種分組驅動方案稱為二

9、分組驅動。 分組驅動的特點是：既有單獨驅動的傳動簡單、安裝方便的優點，也有統一驅動的裝機功率利用率高的優點。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案u分組驅動分組驅動o轉盤和絞車分為轉盤和絞車分為一組由同一柴油一組由同一柴油機組并車驅動，機組并車驅動，泵由另一柴油機泵由另一柴油機組單獨驅動的方組單獨驅動的方法叫分組驅動；法叫分組驅動；o電動鉆機常用電動鉆機常用分組驅動分組驅動鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆機的傳動裝置 由動力機到工作機的傳動系統，有的很簡單，比如單獨驅動；有的則相當復雜，比如統一驅動的鉆機。如圖5-2所示，統一驅動的傳動系統要將數臺動力機的動力合并，并分配給各工作機，同時為滿足絞車

10、和轉盤對動力的要求，要解決變速變矩及反轉等問題。 為此，鉆機的傳動系統具有各種不同的并車、減速、變速、倒車機構，而形成了多種傳動方案。多臺動力機的并車傳動是鉆機傳動的一個特點。一般地，采用鏈條并車傳動的稱為鏈條鉆機，采用皮帶并車傳動的稱為皮帶鉆機，而電驅動鉆機，則是將兩臺電動機裝在同一輸入軸的左右兩端實現并車。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-2 5-2 統一驅動鉆機統一驅動鉆機鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案1.1.鏈并車鏈并車 盡管統一驅動的柴油機臺數只有24臺，當采用有確定傳動比的鏈條并車裝置時，由于不可能把所有柴油機調成同一轉速，為了均衡各柴油機的負載，必須在柴油機輸出軸上聯接

11、一臺液力變矩器。 統一驅動的深井鉆機以三臺柴油機并車較為典型，如國產ZJ45鉆機，羅馬尼亞的F320-3DH型鉆機等。它們都是三臺柴油機經過三臺變矩器，使其輸出轉速從柴油機的11001200rmin降至750850rmin ，以保證并車鏈條線速度低于1620ms，(鏈條傳動的最高線速度限制)。因為并車鏈條線速度仍然較高，故必須采用小節距多排鏈條傳動。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 鏈并車與皮帶并車相比，由于鏈傳動在密封箱中采用油泵強制潤滑，壽命較皮帶長；在現場檢修拆換鏈條比拆換皮帶方便；鏈傳動效率較皮帶傳動為高。 中深井鉆機配兩臺柴油機，并車鏈傳動比較簡單。 而超深井鉆機如ZJ60L配四臺柴

12、油機，并車傳動鏈裝置比較復雜，安裝工作量大。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2.2.皮帶并車皮帶并車 柴油機直接驅動的鉆機采用皮帶并車是我國鉆機的一大特色。主要是因為皮帶傳動結實簡單，允許一定的傳動打滑和具有超載時自動打滑的特性，起到了安全保護作用，所以一直為我國油田工人所接受。缺點是：采用常規V V型皮帶大功率傳動時根數較多，結構不緊湊，壽命不長。 由于柴油機輸出速度過高，而需要在并車前增加減速箱(如圖5-3所示)，以滿足皮帶傳動線速度不宜過高的要求。 采用新型窄V型聯組膠帶(如圖5-4所示)并車，由于強度高，比普通V V帶傳遞功率提高3040，帶輪尺寸減小2535，且傳動效率提高。所以可取

13、消并車前的減速器，使皮帶鉆機結構更為緊湊。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-3 5-3 皮帶并車前的減速箱皮帶并車前的減速箱鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-4 5-4 新型窄新型窄V V型連組膠帶型連組膠帶鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案3.3.電動機并車電動機并車 電驅動鉆機主要采取單獨驅動，但一臺電動機的功率往往不能滿足絞車或鉆井泵的功率需要，故電驅動鉆機大都采取由二臺電動機并車驅動絞車和鉆井泵。 如圖5-5所示，并車方式是在絞車輸入軸兩端各聯接一臺電動機，或是兩臺電動機各采用一副鏈條分別從鉆井泵或絞車的輸入軸兩端同時輸入動力。由此可見電動機并車十分簡單。鉆井機械電子教案鉆井

14、機械電子教案圖圖5-5 5-5 絞車輸入軸兩端各聯接一臺電動機絞車輸入軸兩端各聯接一臺電動機鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.1.3 5.1.3 驅動設備的特性指標驅動設備的特性指標 各類動力機有一些共同的技術經濟指標，可借以評價它們的動力性和經濟性。（5-1）e鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 通常所說的柔特性，是指K K值大的同時R R值亦大。即隨外載變化時動力機自動增矩減速或減矩增速的范圍寬。 而硬特性則是K K值大而R R卻小，即外載變化很大時，動力機速度變化很小。 現代鉆機用動力機的適應性系數K和調速范圍R的參考數據見表5-1。（5-2）鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆井機械電子

15、教案鉆井機械電子教案3.燃料(能源)的經濟性 指的是提供同樣功率時所消耗的燃料(能源)費用。對柴油機、燃汽輪機以耗油率來表征； 電動機則以耗電量，功率因素來表示。（5-35-3） 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 5.使用經濟性 除已特加指明的燃料經濟性之外，使用經濟性還包括：對工作地區的適應性；啟動性能；控制操作的靈敏程度：工作的可靠性；安全性；持久性及維護保養的難易性能等。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.1.4 鉆機驅動與傳動類型 按照鉆機采用的動力設備不同可分為：機械驅動、電驅動和復合驅動三大類。1.機械驅動 機械驅動 以柴油機為動力機，統一驅動轉盤、絞車、鉆井泵三大工作機組。 按驅

16、動機組驅動特性不同，機械驅動可分為兩種形式：柴油機驅動機械傳動、柴油機液力驅動機械傳動。（1）柴油機驅動機械傳動： 以24臺柴油機為動力，經V帶或齒輪、鏈條及萬向軸等機械傳動元件的多種組合，實現并車、減速增矩、換向倒車，以驅動絞車、轉盤和鉆井泵。這種傳動為硬特性傳動，工作機能獲得的速檔及調速范圍很有限。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（2 2）柴油機）柴油機液力驅動機械傳動：液力驅動機械傳動： 以以2 24 4臺柴油機為動力，柴油機首先與液力變矩器組臺柴油機為動力，柴油機首先與液力變矩器組合，組成為柴油機合，組成為柴油機液力驅動機組，再經機械傳動元件液力驅動機組，再經機械傳動元件進行多種形式的

17、組合，實現并車、減速增矩、換向倒車，進行多種形式的組合，實現并車、減速增矩、換向倒車，以驅動絞車、轉盤和鉆井泵。由于液力變矩器可以變速、以驅動絞車、轉盤和鉆井泵。由于液力變矩器可以變速、變矩，故這種傳動為柔性傳動。變矩，故這種傳動為柔性傳動。2.2.電驅動電驅動 電驅動電驅動以直流或交流電動機為動力機，單獨驅動轉以直流或交流電動機為動力機，單獨驅動轉盤、絞車、鉆井泵三大工作機組。盤、絞車、鉆井泵三大工作機組。 電驅動常用的形式有兩種：可控硅直流電驅動電驅動常用的形式有兩種：可控硅直流電驅動(AC-(AC-SCR-DC)SCR-DC)和交流變頻電驅動和交流變頻電驅動(AC-VFD-AC)(AC-

18、VFD-AC)。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（1 1）可控硅直流電驅動）可控硅直流電驅動(AC-SCR-DC)(AC-SCR-DC)： 采用可控硅整流器（簡稱采用可控硅整流器（簡稱SCRSCR），將發出的交流電變換為可控），將發出的交流電變換為可控的的直流電，控制直流電動機，驅動絞車、轉盤及鉆井泵等。直流電，控制直流電動機，驅動絞車、轉盤及鉆井泵等。 （2 2）交流變頻電驅動）交流變頻電驅動(AC-VFD-AC)(AC-VFD-AC) ： 采用變頻器（簡稱采用變頻器（簡稱VFDVFD），將交流發電機發出的交流電變換為），將交流發電機發出的交流電變換為可大范圍調整頻率的交流電，控制交流變頻電

19、動機，驅動絞車、可大范圍調整頻率的交流電，控制交流變頻電動機，驅動絞車、轉盤及鉆井泵等。轉盤及鉆井泵等。3.3.復合驅動復合驅動 復合驅動是根據三大工作機組的工作特點和性能要求，靈活選復合驅動是根據三大工作機組的工作特點和性能要求，靈活選用相適應的動力驅動方式，從而以最經濟的動力配置，獲得最佳用相適應的動力驅動方式，從而以最經濟的動力配置，獲得最佳的工作性能。的工作性能。 復合驅動的形式主要有兩種：機電復合驅動和交直流電復合驅復合驅動的形式主要有兩種：機電復合驅動和交直流電復合驅動。動。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（1 1）機電復合驅動）機電復合驅動( (主要包括兩種形式主要包括兩種形式)

20、 )： 柴油機加偶合器驅動鉆井泵和絞車，同時帶動一臺柴油機加偶合器驅動鉆井泵和絞車，同時帶動一臺交流發電機發出交流電，再經變頻器控制交流變頻電動交流發電機發出交流電，再經變頻器控制交流變頻電動機驅動轉盤。機驅動轉盤。 柴油機驅動交流發電機發出交流電，通過變頻器控柴油機驅動交流發電機發出交流電，通過變頻器控制交流變頻電動機驅動絞車和轉盤；鉆井泵獨立采用機制交流變頻電動機驅動絞車和轉盤；鉆井泵獨立采用機械驅動。械驅動。 （2 2）交直流電復合驅動：）交直流電復合驅動： 采用采用柴油機驅動交流發電機，發出的交流電分為兩路：柴油機驅動交流發電機，發出的交流電分為兩路：一路通過變頻器，控制交流變頻電動機

21、驅動絞車和轉盤；一路通過變頻器，控制交流變頻電動機驅動絞車和轉盤；另一路通過另一路通過可控硅整流器，將交流電變換為可直流電，可控硅整流器，將交流電變換為可直流電，控制直流電動機驅動控制直流電動機驅動鉆井泵。鉆井泵。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 柴油機驅動機械傳動鉆機 (1)(柴油機直接驅動) ，是指以柴油機為動力，通過膠帶實現并車，將各柴油機動力集中起來，然后經齒輪、鏈條、萬向軸、膠帶等機械元件的多種形式的組合，實現減速增矩、換向、倒車，從而帶動絞車、轉盤和鉆井泵。驅動特性就是柴油機本身的特性，工作機只能實現有級調速。(2)柴油機+液力裝置驅動 柴油機輸出軸直接連液力變矩器(或偶合器)，經

22、鏈條并車，將各柴油機動力集中起來，然后再經鏈條、齒輪、萬向軸、膠帶等機械傳動元件的多種形式的組合，實現減速、換向、倒車，從而帶動絞車、轉盤和鉆井泵。驅動特性是柴油機液力變矩器聯合輸出特性，能自動變速變矩，屬柔性驅動。根據主傳動副的類型可分為：齒輪鉆機、V帶鉆機和鏈條鉆機。 我國石油礦場在用鉆機的大多數，皆為柴油機直接驅動的鉆機。其特點是采用柴油機統一驅動，V帶并車傳動的機械傳動鉆機，在現場上通稱為皮帶鉆機。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.2.1 5.2.1 柴油機的類型與特性柴油機的類型與特性1.柴油機驅動特點（1）不受地區限制，具有自持能力。無論寒帶、熱帶、高原、山地、平原、沙漠、沼澤

23、、海洋，自帶燃料都可工作，這對勘探和開發新油田是非常重要的；（2）不同級別鉆機，可用增加相同機組數目的辦法以增加總裝機功率，即所謂“積木式”，可減少柴油機品種，有利于使用和維修；（3）柴油機工作較穩定，可平穩調節，能防止工作機過載，避免出設備事故。柴油機裝有全制式調速器，油門手柄處于不同位置時，即可得到不同的穩定工作轉速。當外載突然增大而超過Mmax時，柴油機便越過外特性上穩定工作點而滅火，可避免各機械設備因過載而損壞；鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（4 4）結構緊湊，體積小，重量輕，便于移運，適合于）結構緊湊，體積小，重量輕，便于移運，適合于野外流動作業；野外流動作業；（5 5）傳動效率較

24、柴油機）傳動效率較柴油機- -液力變矩器驅動高。液力變矩器驅動高。 （6 6）作為鉆機動力機，其不足之處是：適應性系數小）作為鉆機動力機，其不足之處是：適應性系數小(1.05(1.051.15)1.15)；轉速調節范圍窄；轉速調節范圍窄(1.3(1.31.8)1.8)；過載能力；過載能力有限；與電驅動相比，驅動傳動效率低；燃料成本高；有限；與電驅動相比，驅動傳動效率低；燃料成本高；噪音大，影響工人健康；維護使用費用較電動機驅動高；噪音大，影響工人健康；維護使用費用較電動機驅動高；絞車起升功率利用率低等。絞車起升功率利用率低等。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 2.2.柴油機的特性柴油機的特性

25、柴油機的特性，就是柴油機本身的特性，包括負荷特性、外特性和調速特性。 （1）外特性 在保持供油量不變的情況下，柴油機的性能參數隨轉速變化的關系，叫做柴油機的速度特性。油泵齒條固定于供油量最大位置時的速度特性，稱為全負荷速度特性，亦稱外特性。 所謂動力機的外特性，指的是輸出力矩M隨輸出轉速而變化的規律性，即：M=f(n)M=f(n)。 常用曲線表示，稱為動力機的外特性曲線。 外特性曲線是正確選擇及合理使用發動機的基礎，因為它指明了最大功率Nmax，最大力矩Mmax，及最大功率時力矩Me，最小耗油量gmin及相應的經濟轉速，可確定適應系數K及合理的工作轉速范圍。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案42

26、研究問題：發動機（研究問題：發動機（柴油機）驅動特點？驅動特性？柴油機）驅動特點？驅動特性？ 動力的特性指標？動力的特性指標？鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-6 Z12N190B5-6 Z12N190B型柴油機外特性型柴油機外特性 如圖5-6所示，為Z12V190B型柴油機外特性曲線。由圖可以看出功率Ne、力矩Me和燃油消耗率ge等性能參數隨轉速變化的規律。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 外特性曲線是正確選擇及合理使用發動機的基礎，因為它指明外特性曲線是正確選擇及合理使用發動機的基礎，因為它指明了最大功率了最大功率N Nmaxmax，最大力矩，最大力矩M Mmaxmax，及最大功率時

27、力矩，及最大功率時力矩M Me e，最小耗油，最小耗油量量g gminmin及相應的經濟轉速，可確定適應系數及相應的經濟轉速，可確定適應系數K K及合理的工作轉速范及合理的工作轉速范圍。圍。(2)(2)負荷特性負荷特性 保持柴油機轉速不變時，其性能參數隨負荷變化的規律叫做負保持柴油機轉速不變時，其性能參數隨負荷變化的規律叫做負荷特性荷特性 依據負荷特性，可確定柴油機在額定轉速之下工作時的經濟負依據負荷特性，可確定柴油機在額定轉速之下工作時的經濟負荷，即耗油率最小時的功率范圍。由坐標原點引射線與荷，即耗油率最小時的功率范圍。由坐標原點引射線與g ge e曲線相曲線相切，切點的對應之功率是最經濟的

28、功率，因為該點切，切點的對應之功率是最經濟的功率，因為該點N Ne e/g/ge e值最大。值最大。 如圖如圖5-75-7所示，是所示，是Z12V190BZ12V190B柴油機的負荷特性曲線。柴油機的負荷特性曲線。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-7 5-7 Z12N19Z12N190B0B型柴型柴油機負油機負荷特性荷特性鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案(3)(3)調速特性調速特性 柴油機使用過程中，當負荷變化時，為了能夠自動地調節供油柴油機使用過程中，當負荷變化時，為了能夠自動地調節供油裝置，以使柴油機在一定轉速下運轉而裝有調速器裝置。油門手裝置，以使柴油機在一定轉速下運轉而裝有調速器

29、裝置。油門手柄固定，油泵油齒條由調速器自動控制時，柄固定，油泵油齒條由調速器自動控制時，M Me e，N Ne e與轉速與轉速n n的關系的關系稱為調速特性。稱為調速特性。 裝有全制式調速器的柴油機，負荷可以在很大范圍內變化，而裝有全制式調速器的柴油機，負荷可以在很大范圍內變化，而轉速變化范圍應維持在很小范圍內轉速變化范圍應維持在很小范圍內(10(10) )。在選擇匹配和操作使用柴油機時，都應讓它在調速線上工作。若在選擇匹配和操作使用柴油機時，都應讓它在調速線上工作。若外載超過外載超過MeMe點，發動機將在超負荷工況下運行，動力性和經濟性點，發動機將在超負荷工況下運行，動力性和經濟性指標都會變

30、壞，這是應避免的。指標都會變壞，這是應避免的。 如圖如圖5-85-8所示，為所示，為12V15012V150柴油機的調速特性曲線。柴油機的調速特性曲線。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖5-8 5-8 12V15012V150柴柴油機的調油機的調速特性速特性鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 鉆井泵和轉盤都是長期運轉，持續工況，應將柴油機鉆井泵和轉盤都是長期運轉，持續工況，應將柴油機轉速放在偏低位置，使其在不超過其最大功率轉速放在偏低位置，使其在不超過其最大功率7575的工的工況下運轉。況下運轉。 對于絞車起升作業，負載時間不長，轉速應偏高一些，對于絞車起升作業，負載時間不長，轉速應偏高一些

31、，但其功率不宜超過其最大功率的但其功率不宜超過其最大功率的8080。 例如美國例如美國D-399D-399柴油機推薦用于驅動泵及轉盤時開柴油機推薦用于驅動泵及轉盤時開1200r1200rminmin，而驅動絞車時開，而驅動絞車時開1300r1300rminmin。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案(4)(4)通用特性通用特性 右圖是右圖是Z12V190B柴柴油機的通用特油機的通用特性曲線，最內性曲線，最內層的等油耗率層的等油耗率曲線表明發動曲線表明發動機最經濟的工機最經濟的工作范圍。作范圍。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案3.3.國產國產190190系列柴油機系列柴油機 國產鉆機主要采用濟南柴油

32、機廠生產的Z190系列柴油機，該類機型已有近萬臺服務于石油鉆探市場。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 PZl90PZl90系列柴油機型號編制的含義如下：系列柴油機型號編制的含義如下： 型號示例：PZl2V190BDPZl2V190BD表示配套機、增壓、表示配套機、增壓、1212缸、缸、V V型排列、缸型排列、缸徑徑190190、改造順序號、改造順序號B B、電驅動鉆機用、標定轉速為、電驅動鉆機用、標定轉速為1500r1500rminmin、標定標定1212小時功率。小時功率。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案G12V190ZLD的含義的含義G：發電機用柴油機代號；：發電機用柴油機代號； 12：缸

33、數；：缸數；V：氣缸：氣缸60V型排列；型排列；190：mm缸徑；缸徑；ZL：渦輪增壓；：渦輪增壓；D：D次改型柴油機。次改型柴油機。鉆機用柴油機由下列機構和系統組成：柴油機機體、曲柄連桿機鉆機用柴油機由下列機構和系統組成：柴油機機體、曲柄連桿機構、配氣機構及進、排氣系統、燃料供給與調節系統、潤滑系統、構、配氣機構及進、排氣系統、燃料供給與調節系統、潤滑系統、冷卻系統、增壓裝置、安全保護裝置、啟動系統。冷卻系統、增壓裝置、安全保護裝置、啟動系統。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案柴油機的工作原理柴油機是將柴油燃燒產生的熱能轉換成機械能的機器。其工作原理是：利用柴油在氣缸內燃燒產生的熱能推動活塞

34、運動，活塞通過連桿帶動曲軸運轉，輸出動力，將熱能轉變為機械能。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 隨著石油鉆探技術和裝備的更新，以及我國的油氣開發趨勢，對鉆機動力提出了以下要求：（1）適應沙漠縱深地區風沙大、日溫差大以及自動化程度高、無人值守的要求；（2）適應高原、高寒地區空氣稀薄、超低溫的環境；（3）深井鉆探，要求柴油機單臺功率大、載荷變化頻繁，在部分載荷下經濟性好；（4）每臺鉆機配備柴油機臺數少，移運方便；（5）能遠距離控制，可靠性高，故障率低。 為適應上述要求，190系列柴油機在近十年來性能和可靠性都有較大的提高。例如主導產品Z12V190B改型為G12V190ZL，于1999年研制成功。

35、該型柴油機在性能指標、可靠性、自動監控、解決“三漏”和外觀質量等方面都有顯著提高。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 新世紀以來，濟柴公司又研制A12V190Z型柴油機。這種產品具有功率大、性能高、使用可靠、操作方便等特點，可滿足320-7000m機械及電動鉆機的需求。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.2.2 V5.2.2 V帶鉆機帶鉆機 采用V帶作為鉆機主傳動副，采用V帶將多臺柴油機并車，統一驅動各工作機組及輔助設備，且用V帶傳動驅動鉆井泵。 V帶并車具有傳動柔和、并車容易、制造簡單、維護保養方便的優點。大慶大慶130鉆機和鉆機和ZJ32J鉆機鉆機鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案在70年代中

36、期由江漢石油管理局鉆采設備研究所設計，蘭州石油化工機械廠制造的大慶130型鉆機成為我國油田相當長時期鉆深19003200m井的主力設備。這是在原蘇制5型鉆機和我國仿制的ZJl30型鉆機基礎上改進成為三臺柴油機驅動的皮帶鉆機 。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.2.3 5.2.3 齒輪鉆機齒輪鉆機 采用齒輪作為鉆機主傳動副，配合萬向軸驅動絞車和轉盤，或采用圓錐齒輪萬向軸并車驅動絞車、轉盤和鉆井泵。 特點：齒輪傳動允許的線速度高，體積小、結構緊湊；萬向軸結構簡單、緊湊、維護保養方便、互換性好。不適宜于大功率鉆機，一般中深井不采用齒輪作主傳動副。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案5.2.4 鏈條鉆

37、機 采用鏈條作為鉆機主傳動副，采用鏈條作為鉆機主傳動副，2 24 4臺柴油機加變矩器組成驅動臺柴油機加變矩器組成驅動機組，用多排小節距套筒滾子鏈條并車，統一驅動各工作機的機機組，用多排小節距套筒滾子鏈條并車，統一驅動各工作機的機械鉆機，在石油現場統稱為鏈條鉆機，這類鉆機一般仍用械鉆機，在石油現場統稱為鏈條鉆機，這類鉆機一般仍用V V帶傳帶傳動驅動鉆井泵。動驅動鉆井泵。 美國的機械鉆機一直是鏈條鉆機。自美國的機械鉆機一直是鏈條鉆機。自6060年代開始，蘇聯、羅馬年代開始，蘇聯、羅馬尼亞也大力發展鏈條鉆機。尼亞也大力發展鏈條鉆機。 我國各油田使用的鏈條鉆機大多是從羅馬尼亞進口的，有我國各油田使用的

38、鏈條鉆機大多是從羅馬尼亞進口的，有2DH-2DH-7575、3DH-200A3DH-200A、4DH-3154DH-315、4LD-150D4LD-150D及及F-200F-200、F-320F-320等，其中等，其中F F系系列鉆機列鉆機F-200F-200、F-320F-320等目前仍在使用。等目前仍在使用。 我國從我國從7070年代中期開始，重視了研制石油鉆機用套筒滾子鏈條，年代中期開始，重視了研制石油鉆機用套筒滾子鏈條，發展鏈條鉆機。發展鏈條鉆機。19851985年，我國制造的第一臺鏈條鉆機年，我國制造的第一臺鏈條鉆機ZJ45ZJ45鉆機通鉆機通過鑒定。過鑒定。9090年代初，年代初，

39、ZJ60LZJ60L型鉆機亦成批生產，成為陸上超深井型鉆機亦成批生產，成為陸上超深井的主力設備的主力設備。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 柴油機液力驅動的鉆機即鏈條鉆機，為機械驅動鉆機，具有價格便宜、維修維護方便等優勢，因而在鉆深4000米內的油井仍然以機械鉆機為主。即使在石油工業發達的美國，鏈條鉆機的使用也占有相當大的份額。我國現有ZJ40L、ZJ50L和ZJ70L等鏈條鉆機。套筒滾子鏈條套筒滾子鏈條鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案鉆機傳動系統的功能鉆機傳動系統的功能 機械驅動鉆機的傳動方案依據鉆機的用途、鉆井深度、所采用的驅動類型及主傳動元件的不同而異。但是，任何一種鉆機其傳動系統的基本

40、組成和所承擔的任務卻具有共性，都主要是由并車、倒車、減速增矩、變速變矩及轉換方向等幾部分所構成，將一臺或幾臺驅動機組的動力及運動單獨地或統一地傳遞給各工作機，以滿足鉆井工作的需要。 1并車 作用：將多臺動力機的動力集中起來，以便統一分配。 現代機械驅動鉆機都采用兩臺以上驅動機組，因此存在并車問題。廣泛采用的并車方式是： （1）柴油機直接驅動，膠帶并車傳動，如ZJ45J、ZJ32J2； （2）柴油機液力驅動，鏈條并車傳動，如F320、ZJ45、ZJ601。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案并車鏈傳動副與皮帶并車相比，由于鏈傳動在密封箱中采用油泵并車鏈傳動副與皮帶并車相比，由于鏈傳動在密封箱中采用油泵強制潤滑，壽命較皮帶長；強制潤滑，壽命較皮帶長； 在現場檢修拆換鏈條比拆換