郭冬，朱林，劉遠波，嚴敏消，郭小燕，付瑩

（1.西安石油大學；2.寶雞石油機械有限責任公司，陜西 寶雞 721002）

DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機研制與應用

郭冬1,2，朱林1，劉遠波2，嚴敏消2，郭小燕2，付瑩1,2

（1.西安石油大學；2.寶雞石油機械有限責任公司，陜西 寶雞 721002）

針對目前快速移運鉆機移運特性設計了DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機，鉆機在移運過程中游吊系統(tǒng)隨井架一體移運，因此倒繩機可與井架或底座連接與游動系統(tǒng)一體移運，同時由于快速移運鉆機極少進行抽、穿繩作業(yè)，倒繩機不配備引繩滾筒，結構簡化重量輕易于布置。另外，倒繩機配備剎車系統(tǒng)，產(chǎn)品安全性能得到提升。

快速移運鉆機；一體移運；倒繩機；剎車裝置

隨著石油鉆機技術的不斷發(fā)展，快速移運鉆機技術的不斷進步，適應快速移運鉆機的配套設備也不斷更新，倒繩機作為石油鉆機必不可少的容繩設備，為適應快速移運鉆機特性也有了針對性設計。目前大部分倒繩機采用單獨撬裝形式，放置于鉆機底座下方側面的配套方案，且倒繩機多采用雙滾筒設計，這種倒繩機在常規(guī)鉆機中廣泛應用，但在快速移運鉆機中則不適應快速移運要求。由于快速移運鉆機在搬家過程中采用大模塊整體移運，多采用井架直立與底座整體移運或井架、底座分體移運。然而無論采用以上那種移運方式，游吊系統(tǒng)與井架均一體移運，鉆井鋼絲繩不從游吊系統(tǒng)抽出，而是與井架一體移運，針對這樣的移運特性便研制了可隨井架或隨井架與底座一體移運的倒繩機。該產(chǎn)品當鉆機移運采用井架直立與底座整體移運時固定在底座下側，當鉆機移運采用井架、底座分體移運時，則固定于井架臥倒狀態(tài)的后側。同時由于移運時鉆井鋼絲繩不從游動系統(tǒng)抽出，重新組裝時則不需要穿繩，極大的減少了穿繩的次數(shù)，因此該倒繩機不配備引繩滾筒。

1 倒繩機結構與工作原理

1.1 結構

DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機如圖1所示，主要由底座、支撐軸、齒輪減速裝置、減速箱、交流電機、剎車裝置、控制箱、護罩等構成。

圖1 DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機結構圖

底座是所有部件安裝的基礎，同時底座上設計有與鉆機底座或井架連接的耳板，從而便于倒繩機隨井架或底座整體移運。支撐軸是支撐鋼絲繩輪的部件，將鋼絲繩輪安裝于支撐軸后，支撐軸一端安裝于底座U型槽中，另一端安裝于大齒輪端部U型槽中，鋼絲繩輪和支撐軸可相對轉動。齒輪減速機構和減速機構成傳動鏈，大齒輪上設置有撥叉機構，將動力輸出給鋼絲繩輪。動力源由交流電機提供。剎車裝置固定在底座上，剎車鼓設置在大齒輪側面。

1.2 工作原理

鋼絲繩輪與支撐軸組裝后安裝于底座上，交流電機驅動減速箱，減速箱又將動力傳動給齒輪減速裝置，齒輪減速裝置的大齒輪上設置有撥叉機構，撥叉伸入大繩繩輪輪輻，攪動大繩繩輪轉動將動力輸出。控制箱為防爆控制箱，控制電機正、反轉實現(xiàn)鋼絲繩輪收、放繩。倒繩機上設置有與井架和底座連接的耳板，當鉆機移運采用井架直立與底座整體移運時倒繩機與底座連接，當鉆機移運采用井架、底座分體移運時倒繩機與井架連接。

其特點為：（1）倒繩機與井架或井架、底座一起移運，滿足游吊系統(tǒng)與井架一體移運，無需抽出鋼絲繩要求。（2）鉆機搬家不需要抽繩，極大的減少了穿繩的次數(shù)，因此倒繩機不配備引繩滾筒，減少了倒繩機的重量和體積，便于該設備在鉆機中布置安裝。（3）倒繩機配備了剎車機構，提高了設備安全性。

1.3 技術參數(shù)

倒繩機型號：DDJ-10；輸出扭矩：10000 N·m；輸出轉速：7.3r/min；電機功率：11kW；中心高：1220mm；最大承載：15000kg。

1.4 總體計算

1.4.1 齒輪傳動部分

大齒輪Z大=175，模數(shù)m=8；

小齒輪Z小=20，模數(shù)m=8；

齒輪減速比：

本齒輪傳動為“加工齒的開式齒輪傳動(干油潤滑)”，效率η齒=0.94。

1.4.2 電機部分

粗算可得倒繩機功率：

根據(jù)倒繩機的使用工況，倒繩機運行時間選擇間斷運行3h/日，沖擊為中等沖擊，其工況系數(shù)ζ選1.0。減速機擬采用一級擺線減速機，傳動效率η減=0.9。

選擇電機功率：

1.4.3 減速箱部分

減速箱輸入轉速：

n入=電機轉速n=1460 r/min

減速箱輸出轉速：

減速箱減速比：

減速箱采用一級擺線減速機，傳動效率η減=0.9。

轉矩計算：

最終輸出扭矩：

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

滿足設計要求。

2 應用情況

2.1 應用情況

DDJ-10電動鋼絲繩倒繩機在阿聯(lián)酋沙漠快速移運鉆機上應用了幾十套，實踐證明該倒繩機滿足快速移運鉆機使用要求。

2.2 結論

（1）倒繩機與井架或底座整體移運，滿足快速移運鉆機要求且安裝方便。（2）采用單滾筒結構，結構簡單且重量輕，便于在井架或底座布置，且操作簡單方便。（3）配備剎車系統(tǒng)，使用更加安全，設備安全性能提升。

[1]王濤.BDSJ8型雙滾筒變速倒繩機的研制與應用 [J]. 中國新技術新產(chǎn)品，2010, 23: 8.

[2]陳如恒，沈家駿. 鉆井機械的設計計算[J]. 石油工業(yè)出版社，1995.

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