一种顶驱液压控制系统技术方案

本发明专利技术涉及石油及天然气钻探设备技术领域，特别涉及一种采用液压马达、压力传感器和液压盘刹装置从而实现顶驱主轴制动、油路压力实时监测和液压马达的全、半排量控制的顶驱液压控制系统，该顶驱液压控制系统包括顶驱本体，与顶驱本体固定连接顶驱主轴、液压马达、液压盘刹装置和液压马达控制系统，与液压马达控制系统柔性连接的泵源控制系统，液压马达包含两个子马达，分别是液压马达一和液压马达二，液压盘刹装置由刹车盘和刹车钳组成，刹车盘与顶驱主轴固定连接，刹车钳与顶驱本体固定连接，刹车盘置于刹车钳中，采用该液压控制系统的顶驱，节省了占地面积，减少了整个液压马达控制系统的重量，降低了液压系统发热严重的情况，实现了顶驱主轴无动力源时的旋转功能，能够实时监测液压马达的工作压力，降低了井底钻具脱扣的风险。

A top drive hydraulic control system

The invention relates to the technical field of oil and natural gas drilling equipment, in particular to a top drive hydraulic control system which adopts hydraulic motor, pressure sensor and hydraulic disc brake device to realize top drive spindle braking, real-time monitoring of oil pressure and full and half displacement control of hydraulic motor. The top drive hydraulic control system includes a top drive hydraulic control system. The driving body is fixed with the driving body to connect the driving spindle, the hydraulic motor, the hydraulic disc brake device and the hydraulic motor control system, and the pump source control system flexibly connected with the hydraulic motor control system. The hydraulic motor consists of two sub-motors, one is the hydraulic motor and the other is the hydraulic motor. The hydraulic disc brake device consists of the brake disc and the brake. The clamp is composed of brake disc and top drive spindle, brake clamp and top drive body are fixed. The brake disc is placed in the brake clamp. The top drive of the hydraulic control system saves the floor area, reduces the weight of the whole hydraulic motor control system, reduces the serious fever of the hydraulic system, and achieves the top drive. The rotating function of the spindle without power source can monitor the working pressure of the hydraulic motor in real time and reduce the risk of drilling tool tripping.

【技术实现步骤摘要】
一种顶驱液压控制系统
本专利技术涉及石油及天然气钻探设备
，特别涉及一种顶驱液压控制系统。
技术介绍
液压顶驱在同等功率下相比电动顶驱具有体积小、重量轻等特点，广泛应用于小型钻修井机上，常规液压顶驱多采用高速马达带齿轮箱结构，液压马达控制系统复杂，齿轮箱需要稀油润滑、冷却系统，液压系统采用开式系统，液压系统发热严重，当顶驱在钻井过程中，为了避免因反扭矩造成的主轴反转，液压系统上多采用平衡阀或液控单向阀的锁紧方式对顶驱马达进行制动，但因马达内泄等因素，实际中顶驱主轴仍会缓慢反转；且在释放反扭矩时，采用液控单向阀、平衡阀的方式对于井底钻具扭矩控制不准确，存在钻具脱扣的风险。现有技术存在以下问题：1、现有技术采用高速马达带齿轮箱结构，液压马达控制系统复杂，齿轮箱需要稀油润滑、冷却系统，造成整个马达控制系统体积庞大，占地面积较大，重量过重；2、现有技术液压系统采用开式系统，液压系统发热严重；3、现有技术采用平衡阀和液控单向阀的锁紧方式对顶驱马达进行制动，无法绝对阻止顶驱主轴的反转；4、现有技术中采用单向阀和平衡阀的方式释放反扭矩对井底的钻具扭矩控制不准确，存在钻具脱扣的风险。为解决上述问题，需要专利技术一种简化顶驱结构，高安全性的顶驱液压控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种采用液压马达、压力传感器和液压盘刹装置从而实现顶驱主轴制动、油路压力实时监测和液压马达的全、半排量控制的顶驱液压控制系统。为了达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案。一种顶驱液压控制系统，其包括：顶驱本体；液压马达控制系统，所述液压马达控制系统与所述顶驱本体固定连接；液压马达，所述液压马达与所述液压马达控制系统连通，所述液压马达由两个子马达组成，分别是液压马达一和液压马达二，所述液压马达一和液压马达二由液压马达壳体组合在一起，所述液压马达为空心轴结构，所述液压马达一和液压马达二同时为顶驱主轴提供扭矩，所述液压马达一和液压马达二的工作状态实现了顶驱主轴的高速或低速运转，当所述液压马达一全排量工作而所述液压马达二零排量输出时所述液压马达进行半排量工作，所述液压马达驱动所述顶驱主轴进行高速运转，当所述液压马达一和液压马达二同时全排量工作时实现所述液压马达的全排量工作，所述液压马达驱动所述顶驱主轴进行低速运转；顶驱主轴，所述顶驱主轴通过花键与所述液压马达固定连接，所述液压马达直接驱动所述顶驱主轴进行运转；泵源控制系统，所述泵源控制系统与所述液压马达控制系统柔性连接并连通，所述泵源控制系统为整个液压系统的动力源装置，；液压盘刹装置，所述液压盘刹装置分别与所述顶驱主轴和顶驱本体固定连接，当所述顶驱主轴需要制动的时候，所述液压盘刹装置提供正压力并施加到所述顶驱主轴上实现所述顶驱主轴制动，当在钻井过程中需要所述顶驱主轴保持扭矩或反扭矩释放时，也可通过所述液压盘刹装置对所述顶驱主轴施加压力来实现相关的操作。作为本专利技术的优选方案，所述泵源控制系统包括原动机、由所述原动机驱动的闭式泵和冲洗泵、比例溢流阀一、电磁换向阀一和比例减压阀，所述原动机通过通轴驱动所述闭式泵和冲洗泵，所述闭式泵有两个排量控制口分别是排量控制口一X1和排量控制口二X2，所述排量控制口一X1分别与所述与所述电磁换向阀一的工作油口A连接，所述排量控制口二X2与所述电磁换向阀一的工作油口B连接，所述电磁换向阀一的压力油源进口P与所述比例减压阀的工作油口A连接，所述比例减压阀的压力油口P与控制油源K连接，所述闭式泵的压力切断控制油口XA与所述比例溢流阀一的压力油口P连接，所述闭式泵、比例溢流阀一的回油口T及所述电磁换向阀一的回油口T均与液压油箱OT连接，所述闭式泵控制油源经过所述比例减压阀后，由所述电磁换向阀一对所述闭式泵的斜盘方向进行控制，进而控制了所述液压马达的转动方向，通过对所述比例减压阀输出压力的控制，实现对所述闭式泵排量的控制，进而控制了所述液压马达的转动速度，通过对所述比例溢流阀一的工作压力的控制实现对所述闭式泵进出油口PA的最高压力的控制，即实现对所述液压马达输出扭矩的控制，从而实现顶驱的“钻井扭矩限制”控制。作为本专利技术的优选方案，所述闭式泵中连接有液压油过滤器，所述液压油过滤器对闭式泵内置补油泵中的液压油进行过滤，过滤在工作过程中产生的杂质。作为本专利技术的优选方案，所述液压马达控制系统由液压马达压力控制系统、自由轮阀组、压力传感器组成，所述自由轮阀组与所述液压马达压力控制系统连通，所述压力传感器连接在所述液压马达压力控制系统的油路上，所述压力传感器有两个，分别是压力传感器一和压力传感器二，所述液压马达控制系统与所述冲洗泵的冲洗油口F连接，所述冲洗泵为所述液压马达的壳体冲洗提供油源，所述闭式泵为所述液压马达控制系统提供压力油源。作为本专利技术的优选方案，所述自由轮阀组包括截止阀二、溢流阀四、梭阀、二通插装阀一、二通插装阀二、液控换向阀一、液控换向阀二、电磁换向阀二、比例溢流阀二和单向阀。作为本专利技术的优选方案，所述液压马达压力控制系统由溢流阀一、溢流阀二、溢流阀三、截止阀一和流量调节阀组成，所述溢流阀一的压力油口P分别与所述溢流阀二的回油口T、截止阀一的工作油口A、溢流阀三的回油口T、液压马达一的本体油口C1、闭式泵的进出油口PB、压力传感器一连接，所述溢流阀一的回油口T分别与所述溢流阀二的压力油口P、截止阀的工作油口B、溢流阀三的压力油口P、液压马达一的本体油口A1、闭式泵的进出油口PA、压力传感器二连接，所述流量调节阀的工作油口A与所述冲洗泵的冲洗油口F连接，所述流量调节阀的工作油口B与所述液压马达的冲洗油口F连接、所述液压马达的泄油口D1和D2与所述单向阀的工作油口A连接。作为本专利技术的优选方案，所述梭阀的工作油口A与所述闭式泵的进出油口PA和二通插装阀一的工作油口A连接，所述梭阀的工作油口B与所述闭式泵的进出油口PB和二通插装阀二的工作油口A连接，所述梭阀的压力油口P与所述电磁换向阀二的工作油口A连接，所述电磁换向阀二的工作油口B分别与所述液控换向阀一的工作油口B和回油口T、液控换向阀二的工作油口A和回油口T、比例溢流阀二的回油口T、单向阀的工作油口B、系统卸油口D连接，所述系统卸油口D与液压油箱OT连通，所述二通插装阀一的工作油口B2与所述截止阀二的工作油口A、溢流阀四的压力油口P、液压马达二的本体油口C3连接，所述二通插装阀一的工作油口B1与所述液控换向阀一的工作油口A连接，所述二通插装阀一的控制油口X与所述液控换向阀一的控制油口X、液控换向阀二的控制油口X、二通插装阀二的控制油口X、电磁换向阀二的压力油口P连接，所述液控换向阀二的工作油口B与所述二通插装阀二的工作油口B2连接，所述二通插装阀二的工作油口B1与所述截止阀二的工作油口B、溢流阀四的回油口T液压马达二的本体油口A3连接，所述溢流阀四的控制油口分别与所述溢流阀三的控制油口X、比例溢流阀二的压力油口P连接。所述流量调节阀用于调节冲洗油液的流量，所述溢流阀一和溢流阀二用于限制对应液压管路中的最高压力并防止所述液压马达在突然停止时产生的压力冲击及压力波动，防坠空穴现象，所述截止阀一和截止阀二在顶驱的工作状态时处于关闭状态，当顶驱在进行维护或检修时，如需在没有压力油源的情况下转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶驱液压控制系统，其特征在于包括：顶驱本体；液压马达控制系统，所述液压马达控制系统与所述顶驱本体固定连接；液压马达，所述液压马达与所述液压马达控制系统连通，所述液压马达包含两个子马达，分别是液压马达一和液压马达二；顶驱主轴，所述顶驱主轴通过花键与所述液压马达固定连接，所述液压马达一和液压马达二通过分别通过所述花键与所述顶驱主轴固定连接；泵源控制系统，所述泵源控制系统与所述液压马达控制系统柔性连接并连通；液压盘刹装置，所述液压盘刹装置分别与所述顶驱主轴和顶驱本体固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种顶驱液压控制系统，其特征在于包括：顶驱本体；液压马达控制系统，所述液压马达控制系统与所述顶驱本体固定连接；液压马达，所述液压马达与所述液压马达控制系统连通，所述液压马达包含两个子马达，分别是液压马达一和液压马达二；顶驱主轴，所述顶驱主轴通过花键与所述液压马达固定连接，所述液压马达一和液压马达二通过分别通过所述花键与所述顶驱主轴固定连接；泵源控制系统，所述泵源控制系统与所述液压马达控制系统柔性连接并连通；液压盘刹装置，所述液压盘刹装置分别与所述顶驱主轴和顶驱本体固定连接。2.根据权利要求1所述的一种顶驱液压控制系统，其特征在于：所述泵源控制系统包括原动机、由所述原动机驱动的闭式泵和冲洗泵、比例溢流阀一、电磁换向阀一和比例减压阀，所述闭式泵有两个排量控制口分别是排量控制口一X1和排量控制口二X2，所述排量控制口一X1与所述电磁换向阀一的工作油口A连接，所述排量控制口二X2与所述电磁换向阀一的工作油口B连接，所述电磁换向阀一的压力油源进口P与所述比例减压阀的工作油口A连接，所述比例减压阀的压力油口P与控制油源K连接，所述闭式泵的压力切断控制油口XA与所述比例溢流阀一的压力油口P连接，所述闭式泵、比例溢流阀一的回油口T及所述电磁换向阀一的回油口T均与液压油箱OT连接。3.根据权利要求2所述的一种顶驱液压控制系统，其特征在于：所述闭式泵中连接有液压油过滤器。4.根据权利要求2所述的一种顶驱液压控制系统，其特征在于：所述液压马达控制系统由液压马达压力控制系统、自由轮阀组、压力传感器组成，所述自由轮阀组与所述液压马达压力控制系统连通，所述压力传感器连接在所述液压马达压力控制系统的油路上，所述压力传感器有两个，分别是压力传感器一和压力传感器二。5.根据权利要求4所述的一种顶驱液压控制系统，其特征在于：所述自由轮阀组包括截止阀二、溢流阀四、梭阀、二通插装阀一、二通插装阀二、液控换向阀一、液控换向阀二、电磁换向阀二、比例溢流阀二和单向阀。6.根据权利要求5所述的一种顶驱液压控制系统，其特征在于：所述液压马达压力控制系统由溢流阀一、溢流阀二、溢流阀三、截...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文会，陈存东，罗锐，李龙，李龙，罗良，
申请(专利权)人：四川宏华石油设备有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51