2.2驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)2.ppt

1、2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,1,第二章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)第二節(jié) 柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),鉆 井 機(jī) 械,2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,2,主要內(nèi)容 一、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)（了解）； 二、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)特性 （理解）； 三、鉆機(jī)柴油機(jī)的典型工況和功率標(biāo)定（了解）； 四、國產(chǎn)Z190系列鉆機(jī)柴油機(jī)（了解） 五、電動(dòng)鉆機(jī)用柴油機(jī) G12V190ZLD 簡介（自學(xué)） 六、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)（掌握）,柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,3,一、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)特點(diǎn) 柴油機(jī)廣泛用作鉆井設(shè)備動(dòng)力。其主要特點(diǎn)是： (1) 不受地區(qū)限制，具有自持能力。無論寒帶、熱帶、高原、山

2、地、平原、沙漠、沼澤、海洋，自帶燃料都可工作，這對(duì)勘探和開發(fā)新油田是非常重要的。 (2) 產(chǎn)品系列化，不同級(jí)別鉆機(jī)，可采用所謂“積木式”，即增加相同類型機(jī)組數(shù)目的辦法，以增加總裝機(jī)功率，從而減少柴油機(jī)品種。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,4,(3) 在性能上，轉(zhuǎn)速可平穩(wěn)調(diào)節(jié)，能防止工作機(jī)過載，避免出設(shè)備事故。（全程調(diào)速器可以實(shí)現(xiàn)一定范圍的自動(dòng)調(diào)速） (4) 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，便于搬遷移運(yùn)，適于野外流動(dòng)作業(yè)。 (5) 扭矩曲線較平坦，適應(yīng)性系數(shù)小(1.051.15)，過載能力有限；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍窄(1.31.8)；噪音大，影響工人健康；與電驅(qū)動(dòng)比較，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)

3、效率低，燃料成本高等。（缺點(diǎn)）,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,5,二、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)特性 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)特性就是柴油機(jī)自身的特性，包括外特性、負(fù)荷特性、調(diào)速特性以及通用特性。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,6,二、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)特性 1外特性 當(dāng)噴油量為最大時(shí)，性能參數(shù)Ne、Me 、ge等參數(shù)隨n變化的規(guī)律性，即外特性。 外特性是正確選擇及合理使用發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。（參考Z12V190B柴油機(jī)外特性）。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),(1)曲線定量地指明了不同轉(zhuǎn)速下的Ne、Me和ge的值。,(2)曲線指明了最大功率Nmax、最大扭矩Mmax、最大功率時(shí)扭矩

4、Me、最小耗油量gemin及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速，可確定適應(yīng)性系數(shù)和合理的工作轉(zhuǎn)速范圍,2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,7,2負(fù)荷特性 定轉(zhuǎn)速下油耗量ge隨功率Ne而變化的規(guī)律，稱負(fù)荷特性。 依據(jù)負(fù)荷特性，可確定動(dòng)力機(jī)在定轉(zhuǎn)速下工作時(shí)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷，即耗油率最小時(shí)柴油機(jī)的功率范圍。 方法：由坐標(biāo)原點(diǎn)引射線與ge曲線相切，切點(diǎn)所對(duì)應(yīng)之功率即最經(jīng)濟(jì)的功率，因?yàn)樵擖c(diǎn)Ne與ge比值最大。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,8,3調(diào)速特性 油門手柄固定，油泵齒條由調(diào)速器自動(dòng)控制時(shí)，Ne、Me與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系，稱調(diào)速特性。 由調(diào)速特性知，裝有全制式調(diào)速器的柴油機(jī)，負(fù)荷可以在很大范

5、圍內(nèi)變化，而轉(zhuǎn)速則可維持5的變化。調(diào)節(jié)油門手柄位置，可得到一系列形狀類似的調(diào)速線。 在選擇匹配和操作使用柴油機(jī)時(shí)，聯(lián)合工作點(diǎn)都應(yīng)在調(diào)速線上。若外載超過e點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)將在超負(fù)荷工況下運(yùn)行，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)都會(huì)變壞，這是不利的。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,9,4、通用特性 右圖是Z12V190B柴油機(jī)的通用特性曲線，最內(nèi)層的等油耗率曲線表明發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)的工作范圍。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,10,三、鉆機(jī)柴油機(jī)的典型工況和功率標(biāo)定（了解） 1典型工況 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)三大工作機(jī)組時(shí)，典型工況有二： (1) 起升作業(yè)驅(qū)動(dòng)絞車，功率

6、在范圍內(nèi)周期地變化(柴油機(jī)配以變矩器時(shí)，采用遠(yuǎn)控油門裝置，負(fù)荷變化幅度稍小些)。每提升一根立根受載時(shí)間不長，工作是斷續(xù)的即間歇受載。（一般正常作業(yè)時(shí)：其功率不宜超過其最大功率的80。） (2) 鉆進(jìn)時(shí)驅(qū)動(dòng)鉆井泵，或同時(shí)驅(qū)動(dòng)泵與轉(zhuǎn)盤 ，接近或達(dá)到滿功率運(yùn)行，速度不變或變化很小。持續(xù)工作，每次可達(dá)10h以上。（正常鉆井作業(yè)是一般使其在不超過其最大功率75的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。）,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,11,三、鉆機(jī)柴油機(jī)的典型工況和功率標(biāo)定（了解） 2功率標(biāo)定 標(biāo)定功率的原則是根據(jù)柴油機(jī)的用途、特點(diǎn)，考慮其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及使用壽命的平衡。鉆機(jī)柴油機(jī)應(yīng)根據(jù)其鉆井過程中

7、工況的特點(diǎn)來標(biāo)定其功率及相應(yīng)的使用轉(zhuǎn)速。 (1) 起升功率Nd與轉(zhuǎn)速nd 指用于起升時(shí)驅(qū)動(dòng)絞車的功率和轉(zhuǎn)速。 Nd取國標(biāo)規(guī)定的12h功率，使用轉(zhuǎn)速nd可取該機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,12,(2)鉆進(jìn)功率Ndr與轉(zhuǎn)速ndr 指用于鉆進(jìn)時(shí)驅(qū)動(dòng)泵和轉(zhuǎn)盤的功率和轉(zhuǎn)速。由于驅(qū)動(dòng)泵和轉(zhuǎn)盤進(jìn)行作業(yè)時(shí)，柴油機(jī)在接近或達(dá)到滿負(fù)荷工況持續(xù)運(yùn)行， Ndr和轉(zhuǎn)速ndr都應(yīng)定得稍低些，可取相當(dāng)于國標(biāo)規(guī)定持續(xù)功率。 ndr取該機(jī)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速。 國產(chǎn)鉆機(jī)用Z190系列柴油機(jī)基本型號(hào)的功率標(biāo)定見下表所示： 分為12h功率和持續(xù)功率兩級(jí)，但轉(zhuǎn)速是相同的。 美國卡特匹勒(Cate

8、rpiller)159(6X”)系列柴油機(jī)，V形增壓中冷，用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)時(shí)，按起升工況(驅(qū)動(dòng)絞車)和鉆進(jìn)工況(驅(qū)動(dòng)鉆井泵和轉(zhuǎn)盤)標(biāo)定功率，兩種工況的轉(zhuǎn)速不相同。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,13,四、國產(chǎn)Z190系列鉆機(jī)柴油機(jī)(了解) 濟(jì)南柴油機(jī)廠研制生產(chǎn)的Z190系列柴油機(jī)包括有Z8V190，Z8V1901，Z8V1902和Z812V190B，Z12V190B1，Z12V190B2等基本機(jī)型及相應(yīng)的配套機(jī)座(即帶有風(fēng)扇、水箱和底架的動(dòng)力機(jī)組，如PZl2V190B)。此外，還發(fā)展有能適應(yīng)不同環(huán)境、滿足不同性能要求的專用機(jī)型。該類機(jī)型已有九千多臺(tái)服務(wù)于石油鉆探

9、市場(chǎng)。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,14,系列柴油機(jī)型號(hào)編制的含義為：,PZl2V190BD表示配套機(jī)、增壓、12缸、V型排列、缸徑190、改造順序號(hào)B、電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)用、標(biāo)定轉(zhuǎn)速為1500rmin、標(biāo)定12小時(shí)功率。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,15,Z190系列柴油機(jī)是國產(chǎn)鉆機(jī)用動(dòng)力機(jī)，也可用于固定發(fā)電、船舶、內(nèi)燃機(jī)車及其他工程機(jī)械。其基本型號(hào)、規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見下表。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,16,隨著石油鉆探技術(shù)和裝備的更新，以及我國的油氣開發(fā)趨勢(shì)，對(duì)鉆機(jī)動(dòng)力提出了以下要求： (1)適應(yīng)

10、沙漠縱深地區(qū)風(fēng)沙大、日溫差大以及自動(dòng)化程度高、無人值守的要求； (2)適應(yīng)高原、高寒地區(qū)空氣稀薄、超低溫的環(huán)境； (3)深井鉆探，要求柴油機(jī)單臺(tái)功率大、載荷變化頻繁，在部分載荷下經(jīng)濟(jì)性好； (4)每臺(tái)鉆機(jī)配備柴油機(jī)臺(tái)數(shù)少，移運(yùn)方便； (5)能遠(yuǎn)距離控制，可靠性高，故障率低。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,17,為適應(yīng)上述要求，190系列柴油機(jī)在近十年來性能和可靠性都有較大的提高。例如主導(dǎo)產(chǎn)品Z12V190B改型為G12V190ZL，于1999年研制成功。該型柴油機(jī)在性能指標(biāo)、可靠性、自動(dòng)監(jiān)控、解決“三漏”和外觀質(zhì)量等方面都有顯著提高。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),202

11、0/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,18,五、電動(dòng)鉆機(jī)用柴油機(jī) G12V190ZLD 簡介(自學(xué)),柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,19,六、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)（重點(diǎn)） 機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的傳動(dòng)方案依據(jù)鉆機(jī)的用途、鉆井深度、所采用的驅(qū)動(dòng)類型及主傳動(dòng)元件的不同而異。但是，任何一種鉆機(jī)其傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組成和所承擔(dān)的任務(wù)卻具有共性，都主要是由并車、倒車、減速增矩、變速變矩及轉(zhuǎn)換方向等幾部分所構(gòu)成，將一臺(tái)或幾臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)組的動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)單獨(dú)地或統(tǒng)一地傳遞給各工作機(jī)，以滿足鉆井工作的需要。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,20,六、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)（重點(diǎn)） 1并車

12、現(xiàn)代機(jī)械驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)都采用兩臺(tái)以上驅(qū)動(dòng)機(jī)組，因此存在并車問題。廣泛采用的并車方式是：柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，膠帶并車傳動(dòng)，如ZJ32J2（參見32頁圖），ZJ45J(參見34頁圖)；柴油機(jī)液力驅(qū)動(dòng)，鏈條并車傳動(dòng)，如ZJ45 (參看33頁圖) 。,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,21,2倒車,轉(zhuǎn)盤需要倒車，絞車和泥漿泵一般不需要倒車。倒車方案，花樣繁多，但究其實(shí)質(zhì)，不外以下幾種：,鏈正車、齒倒車,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,22,(1)齒正車、鏈倒車(齒輪傳動(dòng)正車、鏈傳動(dòng)倒車) 大慶130鉆機(jī)就是齒正車、鏈倒車，但1號(hào)機(jī)組本身不能倒車（不參與倒

13、車）。有的鉆機(jī)，齒正車傳動(dòng)副和鏈倒車傳動(dòng)副安置在同一傳動(dòng)箱的兩根平行軸上。,2倒車,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,23,2倒車 (1)齒正車、鏈倒車(齒輪傳動(dòng)正車、鏈傳動(dòng)倒車),柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,24,2倒車 (2)雙錐齒輪正倒車 這種方案適用于轉(zhuǎn)盤單獨(dú)倒車，需一個(gè)單獨(dú)的正倒車箱，齒輪鉆機(jī)常采用該方案。如圖所示的ZJl303鉆機(jī)。 錐齒輪倒車，短萬向軸水平傳轉(zhuǎn)盤，可使鉆臺(tái)面寬敞；缺點(diǎn)是增加了一付角傳動(dòng)。,離合器,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,25,2倒車 （3)鏈正車、齒倒車 鏈條鉆機(jī)必

14、須采用齒傳動(dòng)倒車，如ZJ45鉆機(jī)等，倒車齒輪副即置于鏈條變速箱中，可不必另設(shè)倒車箱.,ZJ45J 鉆機(jī)傳動(dòng)圖,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,26,(4） 電力倒車（電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)）,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,27,3、變速 絞車和轉(zhuǎn)盤需要不同的轉(zhuǎn)速，動(dòng)力機(jī)不能提供所有的條速范圍，必須設(shè)置一定的機(jī)械檔，機(jī)械鉆機(jī)需要的機(jī)械檔位更多。,ZJ45J 鉆機(jī)傳動(dòng)圖,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,28,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,29,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油

15、鉆采機(jī)械 任連城,30,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,31,返回22,返回10,第二章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng),返回27,ZJ45J 鉆機(jī)傳動(dòng)圖,2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,32,F3203DH鉆機(jī)傳動(dòng)圖,返回67,返回10,第二章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,33,返回19,返回27,第二章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,34,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,35,返回14,返回20,ZJ45L鉆機(jī)傳動(dòng)圖,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,36,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,37,返回15,返回22,第二章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,38,返回15,第二章 鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng),2020/9/14,石油鉆采機(jī)械 任連城,39,返回67,返回7,ZJ45J 鉆機(jī)傳動(dòng)圖,柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng),2020/9/1