1、2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,1,第二章 鉆機的驅(qū)動與傳動第二節(jié) 柴油機直接驅(qū)動機械傳動,鉆 井 機 械,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,2,主要內(nèi)容 一、柴油機驅(qū)動特點（了解）； 二、柴油機驅(qū)動特性 （理解）； 三、鉆機柴油機的典型工況和功率標定（了解）； 四、國產(chǎn)Z190系列鉆機柴油機（了解） 五、電動鉆機用柴油機 G12V190ZLD 簡介（自學(xué)） 六、機械傳動系統(tǒng)（掌握）,柴油機直接驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,3,一、柴油機驅(qū)動特點 柴油機廣泛用作鉆井設(shè)備動力。其主要特點是： (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，不同級別鉆機，可采用所謂“積木式”，即增加相同類型機組數(shù)目的辦法，以增加總裝機功率，從而減少柴油機品種。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,4,(3) 在性能上，轉(zhuǎn)速可平穩(wěn)調(diào)節(jié)，能防止工作機過載，避免出設(shè)備事故。（全程調(diào)速器可以實現(xiàn)一定范圍的自動調(diào)速） (4) 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，便于搬遷移運，適于野外流動作業(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)動比較，驅(qū)動傳動

3、效率低，燃料成本高等。（缺點）,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,5,二、柴油機驅(qū)動特性 柴油機驅(qū)動特性就是柴油機自身的特性，包括外特性、負荷特性、調(diào)速特性以及通用特性。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,6,二、柴油機驅(qū)動特性 1外特性 當(dāng)噴油量為最大時，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)動機的基礎(chǔ)。（參考Z12V190B柴油機外特性）。,柴油機驅(qū)動機械傳動,(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、最大功率時扭矩

4、Me、最小耗油量gemin及相應(yīng)的經(jīng)濟轉(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,石油鉆采機械 任連城,7,2負荷特性 定轉(zhuǎn)速下油耗量ge隨功率Ne而變化的規(guī)律，稱負荷特性。 依據(jù)負荷特性，可確定動力機在定轉(zhuǎn)速下工作時的經(jīng)濟負荷，即耗油率最小時柴油機的功率范圍。 方法：由坐標原點引射線與ge曲線相切，切點所對應(yīng)之功率即最經(jīng)濟的功率，因為該點Ne與ge比值最大。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,8,3調(diào)速特性 油門手柄固定，油泵齒條由調(diào)速器自動控制時，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，負荷可以在很大范

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時，聯(lián)合工作點都應(yīng)在調(diào)速線上。若外載超過e點，發(fā)動機將在超負荷工況下運行，動力性和經(jīng)濟性指標都會變壞，這是不利的。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,9,4、通用特性 右圖是Z12V190B柴油機的通用特性曲線，最內(nèi)層的等油耗率曲線表明發(fā)動機最經(jīng)濟的工作范圍。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,10,三、鉆機柴油機的典型工況和功率標定（了解） 1典型工況 柴油機驅(qū)動鉆機三大工作機組時，典型工況有二： (1) 起升作業(yè)驅(qū)動絞車，功率

6、在范圍內(nèi)周期地變化(柴油機配以變矩器時，采用遠控油門裝置，負荷變化幅度稍小些)。每提升一根立根受載時間不長，工作是斷續(xù)的即間歇受載。（一般正常作業(yè)時：其功率不宜超過其最大功率的80。） (2) 鉆進時驅(qū)動鉆井泵，或同時驅(qū)動泵與轉(zhuǎn)盤 ，接近或達到滿功率運行，速度不變或變化很小。持續(xù)工作，每次可達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的工況下運轉(zhuǎn)。）,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,11,三、鉆機柴油機的典型工況和功率標定（了解） 2功率標定 標定功率的原則是根據(jù)柴油機的用途、特點，考慮其動力性、經(jīng)濟性及使用壽命的平衡。鉆機柴油機應(yīng)根據(jù)其鉆井過程中

7、工況的特點來標定其功率及相應(yīng)的使用轉(zhuǎn)速。 (1) 起升功率Nd與轉(zhuǎn)速nd 指用于起升時驅(qū)動絞車的功率和轉(zhuǎn)速。 Nd取國標規(guī)定的12h功率，使用轉(zhuǎn)速nd可取該機的額定轉(zhuǎn)速。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,12,(2)鉆進功率Ndr與轉(zhuǎn)速ndr 指用于鉆進時驅(qū)動泵和轉(zhuǎn)盤的功率和轉(zhuǎn)速。由于驅(qū)動泵和轉(zhuǎn)盤進行作業(yè)時，柴油機在接近或達到滿負荷工況持續(xù)運行， Ndr和轉(zhuǎn)速ndr都應(yīng)定得稍低些，可取相當(dāng)于國標規(guī)定持續(xù)功率。 ndr取該機的經(jīng)濟轉(zhuǎn)速。 國產(chǎn)鉆機用Z190系列柴油機基本型號的功率標定見下表所示： 分為12h功率和持續(xù)功率兩級，但轉(zhuǎn)速是相同的。 美國卡特匹勒(Cate

8、rpiller)159(6X”)系列柴油機，V形增壓中冷，用于機械驅(qū)動鉆機時，按起升工況(驅(qū)動絞車)和鉆進工況(驅(qū)動鉆井泵和轉(zhuǎn)盤)標定功率，兩種工況的轉(zhuǎn)速不相同。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,13,四、國產(chǎn)Z190系列鉆機柴油機(了解) 濟南柴油機廠研制生產(chǎn)的Z190系列柴油機包括有Z8V190，Z8V1901，Z8V1902和Z812V190B，Z12V190B1，Z12V190B2等基本機型及相應(yīng)的配套機座(即帶有風(fēng)扇、水箱和底架的動力機組，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型。該類機型已有九千多臺服務(wù)于石油鉆探

9、市場。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,14,系列柴油機型號編制的含義為：,PZl2V190BD表示配套機、增壓、12缸、V型排列、缸徑190、改造順序號B、電驅(qū)動鉆機用、標定轉(zhuǎn)速為1500rmin、標定12小時功率。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,15,Z190系列柴油機是國產(chǎn)鉆機用動力機，也可用于固定發(fā)電、船舶、內(nèi)燃機車及其他工程機械。其基本型號、規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見下表。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 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，對鉆機動力提出了以下要求： (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，要求柴油機單臺功率大、載荷變化頻繁，在部分載荷下經(jīng)濟性好； (4)每臺鉆機配備柴油機臺數(shù)少，移運方便； (5)能遠距離控制，可靠性高，故障率低。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,17,為適應(yīng)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(dǎo)產(chǎn)品Z12V190B改型為G12V190ZL，于1999年研制成功。該型柴油機在性能指標、可靠性、自動監(jiān)控、解決“三漏”和外觀質(zhì)量等方面都有顯著提高。,柴油機驅(qū)動機械傳動,202

11、0/9/14,石油鉆采機械 任連城,18,五、電動鉆機用柴油機 G12V190ZLD 簡介(自學(xué)),柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,19,六、機械傳動系統(tǒng)（重點） 機械驅(qū)動鉆機的傳動方案依據(jù)鉆機的用途、鉆井深度、所采用的驅(qū)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(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，將一臺或幾臺驅(qū)動機組的動力及運動單獨地或統(tǒng)一地傳遞給各工作機，以滿足鉆井工作的需要。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,20,六、機械傳動系統(tǒng)（重點） 1并車

12、現(xiàn)代機械驅(qū)動鉆機都采用兩臺以上驅(qū)動機組，因此存在并車問題。廣泛采用的并車方式是：柴油機直接驅(qū)動，膠帶并車傳動，如ZJ32J2（參見32頁圖），ZJ45J(參見34頁圖)；柴油機液力驅(qū)動，鏈條并車傳動，如ZJ45 (參看33頁圖) 。,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 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，但究其實質(zhì)，不外以下幾種：,鏈正車、齒倒車,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,22,(1)齒正車、鏈倒車(齒輪傳動正車、鏈傳動倒車) 大慶130鉆機就是齒正車、鏈倒車，但1號機組本身不能倒車（不參與倒

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

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

15、鉆采機械 任連城,30,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,31,返回22,返回10,第二章 鉆機的驅(qū)動與傳動,返回27,ZJ45J 鉆機傳動圖,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,32,F3203DH鉆機傳動圖,返回67,返回10,第二章 鉆機的驅(qū)動與傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,33,返回19,返回27,第二章 鉆機的驅(qū)動與傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,34,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,35,返回14,返回20,ZJ45L鉆機傳動圖,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,36,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,37,返回15,返回22,第二章 鉆機的驅(qū)動與傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,38,返回15,第二章 鉆機的驅(qū)動與傳動,2020/9/14,石油鉆采機械 任連城,39,返回67,返回7,ZJ45J 鉆機傳動圖,柴油機驅(qū)動機械傳動,2020/9/1