DS50電磁渦流剎車使用說明書118.03.00SM蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司二○○五年六月目錄機械部分1性能及結構說明(12安裝說明(23作用原理(24維護和使用(35修理和保養(46故障的排除(47附圖(6蘭石國民油井公司DS50渦流剎車說明書118.03.00SM機械部分1性能及結構說明DS50型渦流剎車作為鉆深為5000米的海洋或陸地鉆機的輔助剎車,既可與絞車成套供應,也可為礦場以經使用的鉆機配套作為單獨部件供應。本剎車包括下述主要部分:——剎車主體——控制系統包括:三相變壓器、剎車控制器和司鉆開關控制裝置——電纜——支架1.1技術規范扭矩(在50r/min時60760N.m鉆井深度(用41/2″鉆桿5000m作用原理感應渦流制動線圈個數4每個線圈額定電阻(20℃時6.5?線圈絕緣等級H級勵磁電壓310/250VDC勵磁電流45ADC勵磁功率13.9/10.6kW需用冷卻水量285L/min最大出水溫度(當進水溫度42℃時72℃重量(包括控制部分7285kg1.2結構每個剎車有四個線圈,每個線圈用單玻璃絲銅線繞制,外層半迭包聚酰亞胺薄膜粘帶三次,再半迭包玻璃絲一次,經兩次真空滲漆,整個線圈的絕緣等級為H級,其允許的工作溫度遠遠超出實際的運轉溫升。DS50渦流剎車轉子軸支在兩個雙列向心滾子軸承上,該軸承的允許載荷遠大于實際載荷。渦流剎車在廠內裝于絞車上時經過精心調整,運轉時所產生的電磁力在各個方向上又是相等的,所以工作時軸承僅承受軸及轉子重所產生的載荷。轉子及定子均由高質量的磁性材料制成,并經過熱處理,四個線圈由不銹鋼可靠地密封在左、右定子體上,轉子軸與滾筒軸用齒式離合器相連并且部分轉子表面滲泡在冷卻水中,運轉時全部轉子表面均能得到充分的冷卻水,該冷卻水由水泵強制循環。殼體兩側裝有四個排除不銹鋼鐵護罩內冷凝水的呼吸器及兩個潤滑軸承的黃油嘴。-1-蘭石國民油井公司DS50渦流剎車說明書118.03.00SM渦流剎車輸出軸端直徑為190.5mm(71/2″、錐度為1:9.6(11/4″/ft。剎車的外形尺寸為:長度1108mm(43.62"寬度1730mm(68.11"高度1624mm(63.94"1.3冷卻系統渦流剎車與絞車的滾筒共用一個水冷卻系統,由一個水泵供應冷卻水,流經剎車的冷卻水返回一個容積為40m3的水箱以便散熱,剎車需用的冷卻水量為285L/min,確保渦流剎車的進出水溫度在規定的范圍內。冷卻水系統的流程圖如圖二所示。水質要求含有較低的礦物質(PH值不超過7~7.5,與內燃機水套內的水質要求相近,如果水質不合要求,則需進行化學處理,當剎車用于海洋時,也可以裝置專門的海水冷卻器。2安裝說明剎車本身帶有支架,可直接安裝于鉆深為5000米的ZJ50、ZJ50D型鉆機的絞車上,如果應用于其他鉆機則應更換支架,剎車軸端裝有齒式離合器與滾筒相聯接,請注意此處不需要也不允許用單向離合器,因剎車轉子需要與滾筒一起在兩個方向同步回轉以保證轉子能通過冷卻水得到冷卻。從剎車排出的冷卻水經過一個漏斗返回水箱,漏斗與排水接頭稍離一段距離以保證排水流暢。當無回水泵時,水箱安裝的位置應與渦流剎車內的冷卻水有足夠的水位差,使冷卻水能自流返回,剎車兩側各有一個3/4″溢流管,此管不允許堵塞,以防止內腔水位上升致使軸承銹蝕。3作用原理當一運動的鐵導磁體通過一個固定的不均勻磁場時,則在導體內與磁場方向垂直的平面上感應一環流電流,即為渦流,此渦流將引起一個磁場,這個磁場的極性恰好與原固定磁場的極度性相反,兩個極度性相反的磁場將反抗導體在磁場中運動,這就是渦流剎車的工作原理。產生渦流及反磁場的必要條件是鐵導體在固定磁場里運動,所以當鐵導體保持靜止狀態將無渦流感生,渦流剎車的轉子就是鐵導體,而產生固定磁場的線圈裝在定子上,轉子包絡定子形成一空氣隙構成了剎車的基本結構。線圈勵磁的同時轉子被絞車滾筒強制轉動,轉子就產生了反抗運動的阻力矩。渦流剎車工作期間渦流將在轉子內表面引起大量的熱,這些熱能由通過轉子表面的冷卻水攜帶出去,冷卻水在剎車內腔保持一定高度的液面,當轉子旋轉時全部轉子表面都能通過冷卻水,從而防止了過熱的危險。-2-蘭石國民油井公司DS50渦流剎車說明書118.03.00SM下鉆作業中,絞車滾筒軸與剎車的轉子軸一同旋轉,這時,線圈通入直流電激磁,所產后的磁通量取決以線圈的安匝數,但線圈的匝數已經固定,故改變勵磁電流的大小就能控制一定速度下的制動力的大小。當勵磁電流一定時,隨著轉子轉速的提高,制動力矩按特性曲線所示增大,即使在低轉速下也能產生極大的制動力矩。即當轉速為35r/min時的制動力矩可達最大力矩的75%,而這樣低的轉速是重載下鉆(鉆柱、套管柱時常用的轉速。4維護和使用4.1潤滑每次下鉆前對固定在兩側的黃油嘴,打黃油一次注入量約為50ml,參見圖五說明。4.2排凝和呼吸器在剎車兩側的上、下部位各裝有一只呼吸器直通定子各線圈所在的腔體內,它們的功能是保持線圈內腔與外界干燥氣流暢通,排除冷凝水以防止內腔積聚濕氣。4.3空氣隙用水不當時,在轉子、定子表面將發生銹蝕,使氣隙增大從而導致制動力矩減少,當檢查氣隙尺寸時,應去掉銹痕及水垢。空氣隙的增大將不能提供有效的磁通道而影響感應渦流的性能。新剎車的徑向氣隙在0.73mm~1.27mm之間。4.4冷卻系統冷卻系統工作時的調整步聚參見圖二的說明。4.5儲存時的防護措施當渦流剎車儲存、運輸或因某種原因在較長時間內不使用時,則應采取一些預防性的措施防止轉子因水垢、積鹽銹蝕等原因而粘貼在定子表面上。儲存期間應首先給兩個軸承注滿鋰基潤滑脂,如果工作時曾經使用不合要求的水質則要通入新鮮的符合要求的水質進行沖洗。為了抑制銹蝕積垢,可通過兩端面上的六個檢查孔(11/4″插入帶噴嘴的氣槍向剎車內腔噴淋煤油、柴油或近似的油品,請注意不要將油基物噴入線圈、呼吸器以防止線圈的絕緣惡化破壞。4.6安裝時的調整渦流剎車安裝到絞車上時必須注意與滾筒的找正,安裝質量高時剎車軸承僅承受軸上零件的自重負荷,如果調整的不好則將使軸承負荷增大,有可能導致早期磨損或失效。當調整剎車與滾筒的同軸度時,請按圖三所示方法用百分表找正,其角度誤差及偏置誤差均不應超出0.25mm,當沒有條件應用百分表檢查時,可用指針在端面及徑向分四點檢查其跳動量。-3-蘭石國民油井公司DS50渦流剎車說明書118.03.00SM5修理和保養5.1水管線的修理渦流剎車正在運轉時，如果水管線發生故障，則將轉子因過熱而膨脹，此時空氣隙增大從而導致制動力矩的下降，在這種情況下，司鉆應控制剎車使之運轉在較低的速度下，直到水管線故障排除為止。5.2軸承的拆卸更換剎車外端的軸承時不需將剎車拆離絞車，而更換內端軸承時則需將剎車拆離絞車，其步驟如下：5.2.1拆下擰在內密封軸承蓋（序號7）上的螺絲，將鎖緊螺母（序號10）拆下；5.2.2利用端蓋（序號5）上的3-M16螺孔，用拔絲孔將端蓋拆下；5.2.3拆掉軸承時，可用氣割，此時應注意不要損傷軸表面，在拆換軸承的同時應檢查密封圈，如果有密封不嚴和密封表面破損時，則應同時更換密封圈。5.3更換軸承及密封圈請按下述步驟重新裝入新軸承及密封圈5.3.1將新密封圈裝入軸承蓋（序號7）并套在軸上；5.3.2裝入新軸承前將軸承在熱油（約有95℃左右）內加溫一個小時，然后裝入；5.3.3裝上軸承的鎖緊螺母及制動墊，等軸承冷卻以后再檢查鎖緊螺母的擰緊程度；5.3.4在密封圈的軸承蓋上旋入兩枚臨時用的導向螺釘；5.3.5裝回端蓋（序號5）前，在軸承及密封圈處涂滿黃油，清洗各密封表面軸承兩側及端蓋與定子，并涂以密封膠。此處禁止使用墊圈，因為沒有足夠的壓力使墊圈處以密封狀態；5.3.6端蓋復位時需用工具一加長筒（序號6）以保證轉子的軸向位置，然后再用螺栓將端蓋緊固在定子的內法蘭上，最后取出導向銷釘，旋入螺栓。5.3.7用黃油槍打入足夠的鋰基潤滑脂，確保填滿軸承空腔的三分之一。6故障的排除6.16.1.1⑴⑵⑶軸承損壞——轉子與定子表面擦碰，導致磁極間短路。產生的原因：與絞車滾筒軸不同軸度太大。軸承缺乏適當地潤滑。剎車腔內水位過高使軸承密封工作惡化。A進水排量過大B排水管被堵塞C排水口背壓過高-4-蘭石國民油井公司DS50渦流剎車說明書118.03.00SM6.1.2⑴⑵⑶上。6.26.2.1⑴⑵⑴⑵⑶行大修。排除方法：調整軸的位置按軸承保養守則進行保養將排水控制在258L/min，排水管直徑不得小于3＂，另外也不能產生剎車內腔與水箱的位置差不夠或返回水箱的排出水管線過長的現象；剎車排出管不要連接在漏斗空氣隙惡化——空氣和鐵的氧化物是不良的導磁體，稍微增加空氣隙或表面沉產生的原因：積銹蝕層將會在大大減少穿過轉子和磁極間的磁通量。使用了高含鹽量或高PH值（7～7.5）的冷卻水造成轉子和磁極表面有大量的磁極上氧化鐵層剝落，空氣隙增大。排除方法：盡可能地保證應用干凈的冷卻水。加入抗銹蝕的化學藥品。正確的空氣隙為0.73～1.27mm，如果空氣隙增大到2.5～3.2mm，此剎車應進銹蝕層和水垢層。6.2.2注意：測量空氣隙前應除去蝕銹層和水垢層，當空氣隙達到1.8mm時，力矩將下降一半。6.3⑴⑵⑶⑴⑵⑶⑷⑴⑵⑶6.4剎車過熱造成故障轉子內徑膨脹引起空氣隙增大。線圈電阻增大，從而降低了通過線圈的電流，但磁通量與安匝數成正比關系，轉子因變形而翹曲，使空氣隙局部增大。產生的原因：進水排量低于285L/min。冷卻系統中水量不足。剎車在高于額定負載下運轉，排水溫度高于72℃。轉子過熱沒有得到充分冷卻。排除方法：提高進水排量到推薦值。增加水箱的冷卻水或增大水箱容積（在極熱地區使用時應適當增大水箱容積）。當轉子旋轉時，減緩冷卻水流暢速度。一個或一個以上線圈損壞——磁通量減少。所以磁通量也相應減少。6.3.16.3.2-5-蘭石國民油井公司DS50渦流剎車說明書118.03.00SM⑴⑵⑶⑴⑵⑶修。加在線圈上的電壓過高。剎車線圈聯接不正確。處理線圈內腔積聚冷凝水使線圈絕緣破壞。排除方法：使用正確的整流裝置（參看控制系統有關章節）。按圖紙規定連接線圈的引接線。A線圈內腔至呼吸器通道堵塞，清理呼吸器。B從呼吸器排出的水份過多，說明線圈護罩已不能很好地密封，此時應進行大C消除水冷卻系統的故障。6.4.26.56.