钻井动力设备实现自动盘转保养的分析

李新跃 刘昌 池大伟 郭靖

摘 要：在钻井作业生产中，190系列柴油机是较为常见的动力源设备，它广泛应用于石油矿场勘探、开发作业，为野外石油勘探提供强有力的动力支持和保障。柴油机的合理使用及保养是决定其使用寿命和不断提供动力的关键，其中，在冬季启动柴油机前及柴油机高温停机后，必须用盘车撬杠人力盘转2圈以上，目的是为了延长使用寿命，不仅如此，在柴油机的检维修工作中，人力盘车也是必要的工序，但其中也存在很多弊端，要解决和改善这些问题，本文阐述了加装和使用柴油机自动盘车装置，通过本装置可以改善和解决190系列柴油机使用过程中人力盘车所产生的各种问题。

关键词：柴油机;自动盘车;效率;自动报警;应用前景

0 前言

在钻井作业现场，内燃机设备的应用随处可见，在190系列柴油机的使用维护保养中，很多时候必须对其进行人力转动曲轴机构，以对柴油机进行总装、调整、检查及保养。而人力盘车存在很多弊端，比如费时、费力，盘车度数不够准确，进而会构成柴油机供油提前角及气门间隙的不准确，造成设备损坏和油材料的不合理消耗，造成直接的经济损失。除此之外，人力盘车时由于盘车撬杠经常打滑也存在不安全因素。为了解决这些问题，最大限度的使之能够得到应用并实现操作自动化，柴油机自动盘车装置是为其研究探讨的关键和一项长期重要的研究对象。

1 自动盘车装置的组成

自动盘车装置主要有两种形式组成：

①具有摆动齿轮的盘车装置主要由电动机、减速装置、齿轮组、摆动壳、曲柄、连杆、手轮、行程开关、弹簧等组成;②具有螺旋轴电动盘车装置和工作原理螺旋轴电动盘车装置由电动机、联轴器、小齿轮、大齿轮、啮合齿轮、螺旋轴、盘车齿轮、保险销、手柄等组成。

2 自动盘车装置的工作原理

摆动齿轮的盘车装置，齿轮组通过两次减速后带动转子转动。当盘车装置脱开时，摆动壳被杠杆系统吊起，摆动齿轮与盘车齿轮分离;行程开关断路，电动机不转，手轮上的锁紧销将手轮锁在脱开位置;连杆在压缩弹簧的作用下推紧曲柄，整个装置不能运动。

螺旋轴电动盘车装置由啮合齿轮内表面铣有螺旋齿与螺旋轴相啮合，啮合齿轮沿螺旋轴可以左右滑动。当需要投入盘车时，先拔出保险销，推手柄，手盘电动机联轴器直至啮合齿轮与盘车齿轮全部啮合。当手柄被推至工作位置时，行程开关接点闭合，接通盘车电源，电动机起动至全速后，带动汽轮机转子转动进行盘车。断开行程开关，电动机停转。若需手动停止盘车，可手按盘车电动机停机按钮，电动机停转，啮合齿轮退出，盘车停止。

3 自动盘车装置与人力盘车的优劣对比和选用趋势

通过对自动盘车装置的原理及作用的分析，结合对比人力盘车，两者有截然不同的使用效果：

①人力盘车使用范围小，不仅费时费力，而且常常因为工作中各种因素（噪音、天气、配合不当）而造成盘车度数不准确，进而构成柴油机供油提前角及气门间隙的不准确，从而影响设备正常运行，造成直接的油材料等经济损失;②自动盘车装置常用于中型和大型设备，依靠电动机作为动力源，安全可靠，能够匀速盘转柴油机曲轴，省时省力，在设备更新应用方面具有典型的研究代表性，能够最大限度的节省盘转曲轴所需要的时间，提高准确度，避免因曲轴度数不准确造成的油材料的不合理消耗，经初步测算，以应用在一个钻井队多台动力设备来说，一年可节省油材料3千多元，该装置如应用在我单位多个井队动力设备上，一年可节省油材料开支30多万元，极大的为钻井作业提供可靠的经济和效益保障，此外，此装置也可应用于业务等级考核和竞赛中，以避免因多人配合不当造成的盘车刻度不准确和评分的不合理。

由此看来，柴油机自动盘车装置在使用过程及效果上有太多的优势，在今后的设备应用中选用柴油机自动盘车装置将会是大势所趋。

4 自动盘车装置的解析及解决使用过程中产生各种问题的方式方法

4.1 柴油机盘车的目的

柴油机组启动前盘动飞轮，带动曲轴低速旋转以便使柴油机内各摩擦表面能够均匀润滑，可以检查柴油机是否具备启动条件，如动静部分是否存在磨擦，主轴弯曲度是否正常等。或在柴油机停机后，柴油机曲轴等部件下部冷却快，上部冷却慢，曲轴、缸套、及各连杆因上下温差而产生弯曲变形，对于柴油机而言，这种热弯曲可以达到很大的数值，且短时间内不会完全消失。因此，在停机后使用自动盘车装置，将保证各摩擦表面均匀冷却，减小曲轴及各运动件变形的可能，以利于消除连杆组及汽缸上、下温差，防止变形，更有助于消除温度较高的轴颈对轴瓦的损伤。

4.2 自动盘车装置在使用中可能遇到的问题

由于柴油机内部各配合原件及零部件的摩擦会产生金属屑的脱落，这些金属屑进入摩擦表面，会产生盘车阻力增大等现象，造成电动盘车装置因为启动负荷变大而损坏电机（即烧坏）。

4.3 解决的办法

为了避免电动盘车装置因为启动负荷变大而损坏电机（即烧坏），可以将电动机设置为具有软特性的三相力矩异步电动机。并且为了完善该装置，可以加装显示屏及报警装置，显示屏可以显示出自动盘车装置的盘車力矩及电流大小，报警装置可以在各项参数不正常时起到报警作用，真正做到自动化。

为了进一步实现并加强此装置的应用效果，我们还可以加装电子读数器，通过电子读数器便可以轻松的盘车至操作人员想要的飞轮刻度，并且立即停止。避免人力盘车不准确造成的各种问题。

5 认识与建议

随着柴油机等内燃机设备在钻井行业设备应用管理及钻井生产的要求越来越高，选择合理而又高效率的方法对设备进行合理改进和应用是当前石油企业急需解决的问题和趋势。目前看来，使用柴油机自动盘车装置是柴油机盘车工作技术进步的必然手段，这也会在未来的工作过程中不断完善其作用和效果而走向更大的舞台。随着企业和行业的发展，新的装置和工艺将会不断地被研究出并应用。我们应该根据设备的特点和企业的要求，进行最优化的选择和组合，以达到最佳工作效益和经济效益，促进企业的可持续发展。

参考文献：

[1]高殿成.汽轮机盘车装置的故障分析与处理[J].机械工程师，2011（7）.

作者简介：

李新跃（1982- ），男，汉族，山东鱼台人，钻井柴油机工高级技师，主要从事钻井设备管理工作。