DDJ-10电动钢丝绳倒绳机研制与应用

郭冬，朱林，刘远波，严敏消，郭小燕，付莹

（1.西安石油大学；2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡 721002）

DDJ-10电动钢丝绳倒绳机研制与应用

郭冬1,2，朱林1，刘远波2，严敏消2，郭小燕2，付莹1,2

（1.西安石油大学；2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡 721002）

针对目前快速移运钻机移运特性设计了DDJ-10电动钢丝绳倒绳机，钻机在移运过程中游吊系统随井架一体移运，因此倒绳机可与井架或底座连接与游动系统一体移运，同时由于快速移运钻机极少进行抽、穿绳作业，倒绳机不配备引绳滚筒，结构简化重量轻易于布置。另外，倒绳机配备刹车系统，产品安全性能得到提升。

快速移运钻机；一体移运；倒绳机；刹车装置

随着石油钻机技术的不断发展，快速移运钻机技术的不断进步，适应快速移运钻机的配套设备也不断更新，倒绳机作为石油钻机必不可少的容绳设备，为适应快速移运钻机特性也有了针对性设计。目前大部分倒绳机采用单独撬装形式，放置于钻机底座下方侧面的配套方案，且倒绳机多采用双滚筒设计，这种倒绳机在常规钻机中广泛应用，但在快速移运钻机中则不适应快速移运要求。由于快速移运钻机在搬家过程中采用大模块整体移运，多采用井架直立与底座整体移运或井架、底座分体移运。然而无论采用以上那种移运方式，游吊系统与井架均一体移运，钻井钢丝绳不从游吊系统抽出，而是与井架一体移运，针对这样的移运特性便研制了可随井架或随井架与底座一体移运的倒绳机。该产品当钻机移运采用井架直立与底座整体移运时固定在底座下侧，当钻机移运采用井架、底座分体移运时，则固定于井架卧倒状态的后侧。同时由于移运时钻井钢丝绳不从游动系统抽出，重新组装时则不需要穿绳，极大的减少了穿绳的次数，因此该倒绳机不配备引绳滚筒。

1 倒绳机结构与工作原理

1.1 结构

DDJ-10电动钢丝绳倒绳机如图1所示，主要由底座、支撑轴、齿轮减速装置、减速箱、交流电机、刹车装置、控制箱、护罩等构成。

图1 DDJ-10电动钢丝绳倒绳机结构图

底座是所有部件安装的基础，同时底座上设计有与钻机底座或井架连接的耳板，从而便于倒绳机随井架或底座整体移运。支撑轴是支撑钢丝绳轮的部件，将钢丝绳轮安装于支撑轴后，支撑轴一端安装于底座U型槽中，另一端安装于大齿轮端部U型槽中，钢丝绳轮和支撑轴可相对转动。齿轮减速机构和减速机构成传动链，大齿轮上设置有拨叉机构，将动力输出给钢丝绳轮。动力源由交流电机提供。刹车装置固定在底座上，刹车鼓设置在大齿轮侧面。

1.2 工作原理

钢丝绳轮与支撑轴组装后安装于底座上，交流电机驱动减速箱，减速箱又将动力传动给齿轮减速装置，齿轮减速装置的大齿轮上设置有拨叉机构，拨叉伸入大绳绳轮轮辐，搅动大绳绳轮转动将动力输出。控制箱为防爆控制箱，控制电机正、反转实现钢丝绳轮收、放绳。倒绳机上设置有与井架和底座连接的耳板，当钻机移运采用井架直立与底座整体移运时倒绳机与底座连接，当钻机移运采用井架、底座分体移运时倒绳机与井架连接。

其特点为：（1）倒绳机与井架或井架、底座一起移运，满足游吊系统与井架一体移运，无需抽出钢丝绳要求。（2）钻机搬家不需要抽绳，极大的减少了穿绳的次数，因此倒绳机不配备引绳滚筒，减少了倒绳机的重量和体积，便于该设备在钻机中布置安装。（3）倒绳机配备了刹车机构，提高了设备安全性。

1.3 技术参数

倒绳机型号：DDJ-10；输出扭矩：10000 N·m；输出转速：7.3r/min；电机功率：11kW；中心高：1220mm；最大承载：15000kg。

1.4 总体计算

1.4.1 齿轮传动部分

大齿轮Z大=175，模数m=8；

小齿轮Z小=20，模数m=8；

齿轮减速比：

本齿轮传动为“加工齿的开式齿轮传动(干油润滑)”，效率η齿=0.94。

1.4.2 电机部分

粗算可得倒绳机功率：

根据倒绳机的使用工况，倒绳机运行时间选择间断运行3h/日，冲击为中等冲击，其工况系数ζ选1.0。减速机拟采用一级摆线减速机，传动效率η减=0.9。

选择电机功率：

1.4.3 减速箱部分

减速箱输入转速：

n入=电机转速n=1460 r/min

减速箱输出转速：

减速箱减速比：

减速箱采用一级摆线减速机，传动效率η减=0.9。

转矩计算：

最终输出扭矩：

=71.6×23×0.9×8.75×0.94=12190.4 N·m＞10000 N·m

满足设计要求。

2 应用情况

2.1 应用情况

DDJ-10电动钢丝绳倒绳机在阿联酋沙漠快速移运钻机上应用了几十套，实践证明该倒绳机满足快速移运钻机使用要求。

2.2 结论

（1）倒绳机与井架或底座整体移运，满足快速移运钻机要求且安装方便。（2）采用单滚筒结构，结构简单且重量轻，便于在井架或底座布置，且操作简单方便。（3）配备刹车系统，使用更加安全，设备安全性能提升。

[1]王涛.BDSJ8型双滚筒变速倒绳机的研制与应用 [J]. 中国新技术新产品，2010, 23: 8.

[2]陈如恒，沈家骏. 钻井机械的设计计算[J]. 石油工业出版社，1995.

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