滑轮传动平衡式钻机起升装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及石油开发设备，具体涉及钻井机械领域的一种滑轮传动平衡式钻机起升装置。本实用新型专利技术中的滑轮传动平衡式钻机起升装置基于滑轮传动原理，并通过平衡箱平衡大钩载荷能够降低最大驱动力，具有以下优点：1、节能、可降低最大功率。采用动滑轮传动原理以及平衡方式，有效减小最大驱动功率，理论上，在同等钩载、同等起下速度的情况下，与现有钻机相比，可使最大功率减少50%，具有削峰效果，具有明显的节能效果。2、减轻操作人员劳动强度。平衡箱具有电梯式载荷箱的作用，方便操作人员在钻机井架上的上下，以及工具等物品的搬运。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

滑轮传动平衡式钻机起升装置
本专利技术涉及钻井机械领域的一种滑轮传动平衡式钻机起升装置。
技术介绍
钻机是地质勘探、地下打井和石油天然气开采等行业的重要设备，其主要包括地面旋转钻进设备、井液循环系统设备、起升系统设备、动力驱动设备、传动系统设备、控制系统和检测显示仪表、钻机底座以及辅助设备等。目前为止，钻机起升系统设备仍然为绞车驱动天车、游车、钢丝绳组成的游动系统，通过大钩、水龙头等带动钻杆起下。虽然经过不断的技术改进，其节能效果、操作性能已有很大改善，但石油钻机的基本原理没有根本的变化， 其根本问题没有解决，尤其是钻杆提升过程中，钻杆的重荷全部依靠电动机驱动，势必增加电动机峰值功率，而下放钻杆的过程中钻杆的势能又得不到有效利用。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的提供一种高效节能、能够减少电动机峰值功率的滑轮传动平衡式钻机起升装置。其技术方案是包括机架、驱动系统、传动系统以及升降部分，驱动系统包括电动机和钢丝绳卷筒；其中机架上设有沿其上下运动的平衡箱，平衡箱同时与传动系统和升降部分相连；所述的升降部分包括机架顶部的悬绳轮组、与平衡箱连接的悬挂装置、悬绳器和悬挂钢丝绳，其中悬挂钢丝绳的一端连接悬挂装置，悬挂钢丝绳的另一端绕过悬绳轮组与悬绳器连接；所述的传动系统包括安装在机架上部的定滑轮和上定滑轮组、安装在机架下部的下定滑轮组、安装在平衡箱上的上动滑轮组和下动滑轮组、以及传动钢丝绳，其中传动钢丝绳缠绕在钢丝绳卷筒上，传动钢丝绳的一端先绕过定滑轮、再在上动滑轮组、上定滑轮组间穿插后紧固在机架上部，传动钢丝绳的另一端则在下动滑轮组、下定滑轮组间穿插后紧固在机架下部。使用时，电动机带动钢丝绳卷筒正反向转动，即可拉动传动钢丝绳一端或另一端，通过上、下动滑轮组带动平衡箱沿机架上下往复运动，从而，平衡箱通过升降部分带动与悬绳器连接的大钩、水龙头等，进而实现钻杆的起下。上述方案还可以进一步改进为所述的平衡箱上设有载荷箱，可以运载工具等物品以及人员等。所述的升降部分还包括机架顶部的调整绳轮组，且所述的悬挂钢丝绳的一端连接悬挂装置，另一端依次绕过悬绳轮组、调整绳轮组与悬绳器连接。调整绳轮组用以调整悬挂钢丝绳在机架中的位置。所述的驱动系统还包括与电动机通过皮带轮连接的减速机，所述皮带轮上连接刹车装置，所述的减速机、钢丝绳卷筒以及刹车装置同轴连接。所述的机架主体分为内部的主框架和外围的支撑架两部分，所述的平衡箱安装在主框架内部，且可以通过导向装置沿机架的主框架上下运动。本专利技术基于滑轮传动原理，并通过平衡箱部分平衡大钩载荷以降低最大驱动力的起升系统设备，具有以下优点I、节能、可降低最大功率。采用动滑轮传动原理以及平衡方式，有效减小最大驱动功率，理论上，在同等钩载、同等起下速度的情况下，与现有钻机相比，可使最大功率减少 50%,具有削峰效果，具有明显的节能效果。2、减轻操作人员劳动强度。平衡箱具有电梯式载荷箱的作用，方便操作人员在钻机井架上的上下，以及工具等物品的搬运。附图说明图I是本专利技术的起升系统设备的结构示意图；图2是本专利技术的驱动系统结构示意图；图3是图2的左视图(去除电动机及控制系统);图4是滑轮传动系统的连接示意图；图5是升降部分的连接示意图；图中，I是机架部分，2是驱动系统，3是下定滑轮组，4是平衡箱，5是下动滑轮组， 6是上动滑轮组，7是悬挂装置，8是主框架，9是支撑架，10是传动钢丝绳，11是二层台，12 是悬挂钢丝绳，13是悬绳器，14是上定滑轮组，15是定滑轮，16是悬绳轮组，17是调整绳轮组，18是顶台，19是机架底座，20是电动机及控制系统，21是皮带传动部分，22是左支架，23 是测速装置，24为钢丝绳卷筒，25为中间支架，26是减速机，27是刹车装置。具体实施方式参照图1-3，一种滑轮传动平衡式钻机起升装置，主要由机架部分I、驱动系统2、 升降部分、平衡箱4、滑轮传动系统等组成，具体结构如下I、机架部分I为框架结构，主要由型钢焊接及组装而成。机架主体分为主框架8 和支撑架9两部分，主框架用作滑轮传动系统的安装、导向，并与支撑架构成机架的主体， 共同承担钻机载荷。主体的外围结构分别设有与传统钻机相似的一层台、二层台11、顶台 18以及爬梯等。一层台用于安装钻机辅助设备、工具房等，以及人员操作，其下安装防喷器等井口设备；二层台11用于操作人员操作；顶台18用于安装、调整、维修定滑轮。2、驱动系统2安装在机架底座19上，该部分主要由电动机及其控制系统20、皮带传动部分21、减速机26、钢丝绳卷筒24、刹车装置27以及支架22、25等组成。刹车装置27 采用鼓式刹车，刹车鼓安装在减速机26的皮带轮上，且刹车装置27与减速机26、钢丝绳卷筒24、以及支架22、25同轴。电动机及其控制系统20可以实现电动机的频繁启动、频繁换向、且转速可调，测速装置23可以检测滚筒钢丝绳的收放速度。3、升降部分主要由悬挂装置7、悬绳轮组16、调整绳轮组17、悬挂钢丝绳12、悬绳器13等组成。悬挂装置7安装在平衡箱4上，悬挂钢丝绳12的一端挂在悬挂装置7上’另一端绕过悬绳轮组16、调整绳轮组17后，连接在悬绳器上13。调整绳轮组17用以调整悬挂钢丝绳在机架中的位置，也可以省去。悬绳13器与大钩、水龙头等连接。4、平衡箱4主要包括平衡箱箱体、导向装置、平衡块、载荷箱等。平衡箱安装在机架部分的主框架8内部，可沿机架的主框架8上下运动。载荷箱可以运载工具等物品以及人员等，载荷箱设有可供物品或人员进出的门。平衡块用于平衡大钩载荷以降低最大驱动4力，设计为可移动的一组重块，可以根据大钩载荷进行调整。5、滑轮传动系统主要由传动钢丝绳10、定滑轮15、上定滑轮组14、上动滑轮组6、 下定滑轮组3、下动滑轮组5等组成。传动钢丝绳10缠绕在钢丝绳卷筒24上，其一端先绕过定滑轮15、再在上动滑轮组6、上定滑轮组14间穿插后紧固在机架上部，传动钢丝绳的另一端则在下动滑轮组5、下定滑轮组3间穿插后紧固在机架下部；上定滑轮组14、下定滑轮组3分别安装在机架的上、下部，上、下动滑轮组6、5分别安装在平衡箱4箱体的上、下部， 随平衡箱4 一起运动，定滑轮15固定安装在机架部分8的顶部。具体工作原理见图4，当钢丝绳卷筒24正向转动(顺时针旋转)时，传动钢丝绳10拉动下动滑轮组5、下定滑轮组3 ; 当钢丝绳卷筒24反向转动(逆时针旋转)时，其传动钢丝绳10通过定滑轮15后拉动上动滑轮组6、上定滑轮组14 ；由于上、下动滑轮组6、5均安装在平衡箱4上，因此上动滑轮组6、 下动滑轮组5同步运动，传动钢丝绳10 —端拉紧时，另一端同步放开，进而带动平衡箱4上下运动。由于平衡箱4与升降部分连接，因此平衡箱4的上下运动，就可以带动升降部分的往复运动，实现钻杆的起下。权利要求1.ー种滑轮传动平衡式钻机起升装置，包括机架、驱动系统、传动系统以及升降部分，驱动系统包括电动机和钢丝绳卷筒；其特征在于机架上设有沿其上下运动的平衡箱，平衡箱同时与传动系统和升降部分相连；所述的升降部分包括机架顶部的悬绳轮组、与平衡箱连接的悬挂装置、悬绳器和悬挂钢丝绳，其中悬挂钢丝绳的一端连接悬挂装置，悬挂钢丝绳的另一端绕过悬绳轮组与悬绳器连接；所述的传动系统包括安装在机架上部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑轮传动平衡式钻机起升装置，包括机架、驱动系统、传动系统以及升降部分，驱动系统包括电动机和钢丝绳卷筒；其特征在于：机架上设有沿其上下运动的平衡箱，平衡箱同时与传动系统和升降部分相连；所述的升降部分包括机架顶部的悬绳轮组、与平衡箱连接的悬挂装置、悬绳器和悬挂钢丝绳，其中悬挂钢丝绳的一端连接悬挂装置，悬挂钢丝绳的另一端绕过悬绳轮组与悬绳器连接；所述的传动系统包括安装在机架上部的定滑轮和上定滑轮组、安装在机架下部的下定滑轮组、安装在平衡箱上的上动滑轮组和下动滑轮组、以及传动钢丝绳，其中传动钢丝绳缠绕在钢丝绳卷筒上，传动钢丝绳的一端先绕过定滑轮、再在上动滑轮组、上定滑轮组间穿插后紧固在机架上部，传动钢丝绳的另一端则在下动滑轮组、下定滑轮组间穿插后紧固在机架下部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王百海，
申请(专利权)人：胜利油田高原石油装备有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：