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根据顶驱主轴驱动方式的不同，将顶驱分为液压驱动顶驱(液压顶驱)和电动机驱动顶驱(电顶驱)，而这2种顶驱的辅助运动都是通过液压执行元件来完成的，如倾斜系统、平衡系统等。由于大功率电动机的外形尺寸较大，导致电驱动顶驱一般尺寸高度都在5m以上，3000m以下钻机的井架空间难以容纳，而液压顶驱由于马达外形尺寸较小，能够满足小型井架的需要。所以，液压顶驱在小型钻机和修井机上得到了应用。 DQ40Y顶驱装置动力站液压系统主要由液压马达驱动系统、液压动作辅助系统和冷却循环系统3部分组成，其结构布局如图1所示，其中油箱容积4000L，工作介质过滤精度为10μm。 1）液压马达驱动系统 液压马达驱动系统是动力站的核心，为钻井马达提供动力，其主要部件包括主泵电动机、主轴向变量柱塞泵、蓄能器组、冷却器、过滤器、阀组管件等。该系统中，轴向变量柱塞泵采用带功率限制的流量和压力控制的电液比例调节机构P／Q控制模块，该控制模块在限定最大功率的前提下，能够实现对流体的流量和压力的独立线性控制，通过独立改变系统工作压力和流量，实现了对钻井扭矩和转速的独立控制。 外控信号通过对P／Q控制模块的参数给定调控柱塞泵的压力和流量，流体经图2所示的由插装阀组成的换向模块实现对压力油液的换向控制，高压油通过高压软管连接到马达油口，为马达提供高压油液。主轴向变量柱塞泵及其P／Q控制机构通过电磁阀的给定信号对泵的压力和流量进行调节；溢流阀加作为系统安全阀，对系统起过载保护作用；手动阀在正常钻井时处于中位状态，在拆卸顶驱时，可以通过换向排除液压管线中的液压油，从而减少软管中液压油的残存量。 图2所示为系统的换向机构。当DTl、DT2都处于失电状态时，换向机构对A、B口密封，马达不动作；当DTl得电，DT2失电时，油口B得到高压油，马达反转；当DTl失电，DT2得电时，油口A得到高压油，马达正转。 (3)主要技术参数最大工作压力35 MPa；最大工作流量800L／min；电动机最大功率200×2kW。 2）液压动作辅助系统 (1)工作原理该辅助系统采用了轴向柱塞变量泵，通过压力控制器控制辅助系统的压力范围。当系统压力达到16MPa时，系统自动停机，低于12MPa时，系统自动重启。阀38对辅助系统回路进行保护。在该变量柱塞泵出现故障的情况下，打开截止阀，经过减压后，从液压马达系统分流，实现辅助系统的液压动作。 (2)主要技术参数工作压力16MPa；工作流量48L／min；电动机功率15 kW。 3）冷却循环及补油系统 循环系统以定量螺杆泵为动力源，回路系统采用了带旁通阀的过滤器，过滤精度达到10μm。除了采用旁通阀确保过滤器堵塞时的回油通畅外，系统还备份了过滤器，确保某过滤器发生故障时，通过改变回油所经过的过滤器回油，保证系统的正常工作。冷却系统同样采用了双冷却备份方式。在风冷装置能够满足冷却要求的前提下，备份了水冷系统。水冷机构由若干不锈钢管以蛇行状焊接而成，以备实际工况中，油温过热时对系统进行双重冷却。循环系统的螺杆泵除了为油箱油液的自清洁循环提供动力外，还作为正常工作过程中的补油泵对马达系统进行补油。 注：著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处，作者：广州市新欧机械有限公司黄志坚教授，020-82333916 |
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