海洋修井机辅助刹车与循环水泵控制系统改造

机械研究与应用●2015年第4期(第28卷,总第138期)检测与控制海洋修井机辅助刹车与循环水泵控制系统改造.李浩,邓忠彬，罗小昌,汤佰战(中海油能源发展装备技术有限公司,天津 300452 )摘要:通过对在役的海洋修井机辅助刹车操作方式现状的分析, 找到了辅助刹车密封和摩擦片频繁损坏的根源,提出了经济实用的技术改造方案,在辅助刹车系统与循环水泵之间建立了一种自触发的联动机构，完成了设计与改造。通过现场试验与使用表明,改造后的修井机辅助刹车系统性能良好,完全能满足现场所有修井工况的要求。关键词:辅助刹车;循环水泵;司钻房;海洋修井机中图分类号:TE935文献标志码:A文章编号:1007-4414( 2015)04 - -0231-03Improvement for Marine Workover Rig Auxiliary Brake and Circulating Water Pump Interlock DeviceLI Hao, DENG Zhong-bin, LUO Xiao-chang, TANG Bai-zhan( CNOOC Ener Tech Equipment T'echnology Co.，Itd, Tianjin 300452, China)Abstract: Through analysis on the present situation of auxiliary brake operating mode of the in- service marine workover rig,frequent damage causes of the auxiliary brake seal and the friction plate are found, the comprehensive economic and practicaltechnical transformation scheme is then put forward, and the design and transformation are finally completed by setting up akind of self-triggering linkage between the auxiliary braking system and the circulating water pump. The field tests show thatthe improved auxiliary braking system of the workover rig is good in performance, and could meet all the actual application re-quirements of the marine workover rig working condition.Key words: auxiliary brake ; circulating water pump; driller room; marine workover rig0引言具得以以匀速下降。海洋修井机在修井作业的通常情况下，司钻在操辅助刹车与绞车(主滚筒)装在同- -旋转轴上,车过程中需要经常挂合绞车辅助刹车离合器进行操在向井内下放钻具时,其转子与绞车同轴转动，通过车。正常操作程序为:先开启钻台配电箱处循环水泵控制其推盘距离以摩擦的方式使绞车带动游车大钩开关,再进人司钻房内挂合辅助刹车。但司钻在操控缓慢且均匀的下放,但由于采用连续磨合状态下的张主滚简绞车作业时精神高度集中,加之在实际作业力控制,辅助刹车自身会产生大量的热量。因此,辅中,循环水泵开关又安放在司钻房外,而辅助刹车系助刹车通常采用循环水冷却的方式来保证设备正常统开关则安装在司钻房内,两者相距较远。故司钻经运转。辅助刹车水冷却系统主要包括循环水泵、水箱常忘记启动冷却循环水泵电机,辅助刹车冷却循环系及管路。因此,在辅助刹车工作前,必须启动循环水统无法工作,造成辅助刹车系统在短时间内温度骤然泵,以保证辅助刹车性能。升高,导致辅助刹车密封和摩擦片高温损坏。为解决1.2 控制原理简述此难题，特需要对辅助刹车与循环水泵的控制系统进1.2.1 辅助刹车的工作原理行联锁改造。辅助刹车总成安装在绞车同-旋转轴上,工作1改造 前的方案及其控制原理简述时,压缩空气从辅助刹车气缸进口处导人压缩空气,1.1 改造前方案简述使活塞及压紧盘组件向法兰方向移动并压紧动弹簧。修井作业时,用辅助刹车(目前海洋修井机使当压力.上升时,摩擦盘被夹紧在压力盘和法兰之间,用的大部分为伊顿WCB型,是一.种水冷却、气动使与动盘相啮合的轴停止转动或转速受到限制,改变压紧、弹簧松开的盘式刹车)匀速下放钻柱,紧急供气压力,从而可以改变刹车带扭矩,辅助刹车中部制动和夹持锁死大钩载荷。该刹车具有结构紧.安装有一个中间盘,复位弹簧协助活塞和压紧盘,中凑,转动惯量小，操作安全、平稳、简单,工作可靠间盘脱开和回位。所产生的大量热量通过铜合金静的特点中。其作用为减缓钻具下降速度的阻尼装摩擦盘后面的特殊刑腔的冷却水流散发。此时,含有置,下降钻具时利用辅助刹车产生阻力矩,以平衡大量中国煤化工<泵将冷却水中的热量由于钻具重力作用施于绞车上的驱动力矩，使钻发散MHCNMHG*收稿日期:2015-06-12作者简介:李浩(1981-),男 ,天津人,工程师,主要从事海洋修井机设备电气专业的设计及技术管理方面的工作。检测与控制2015年第4期(第28卷,总第138期)● 机械研究与应用1.2.2循环水冷却系统的工作原理器、报警铃、报警灯,以实现设备司钻对辅助刹车系统循环水泵将冷却水通过水管线分别向主刹车和的监控。辅助刹车供水冷却,经过主、辅刹车的冷却水水温升新增一路至循高通过回水管线经散热器使水温迅速下降,流回冷却环水泵控制箱水箱后,再由循环水泵吸人、排出,形成冷却循环回前往辅助刹车路。原始改造前的循环水泵与辅助刹车电路如图1所示,循环水泵启动过程为:按下启动按钮SB2,接触-来自气源器KM线圈得电,与SB2并联的KM辅助常开触点闭合,常闭触点断开,以保证松开按钮SB2后KM线圈图2改造 后的辅助刹车气控原理图持续得电,串联在电动机回路中的KM主触点持续闭2.2控制原 理简述合,电动机连续运转,从而实现连续运转控制。循环水泵停止过程为:按下停止按钮SB1,接触当水泵控制箱的主令开关旋到“自动”位置,整器KM线圈断电,与SBI并联的KM辅助常开触点断套循环水泵系统装置便处于自动控制状态,此时,如开，常闭触点闭合,以保证松开按钮SB1后KM线圈果司钻房挂合辅助刹车离合器,全自动水泵控制箱内持续断电,串联在电动机回路中的KM主触点持续断的压力开关将收到气压信号,当气源压力达到0.6~0.8 MPa工作压力时，压力开关闭合,启动循环水泵开,电动机停转。电机,冷却循环系统工作产生的压力通过压力开关打FU2开刹车离合器进气阀，辅助刹车正常工作[3]。. Fu3FR若压力开关故障,可以切换到手动控制模式,当辅助刹车控制手柄动作时,若接触器或压力开关任一FU1φ中φSB13_一个出现故障引起电机不能自动启动,系统蜂鸣器将I2回wSB2号KM KMy会报警。此时将水泵控制箱的主令开关旋到“手动”R5与位置(手动位置为检修传感器工况使用),冷却循环K宁系统水泵电机启动,此时压力开关不起作用，压力开启动停关在冷却循环系统工作产生的压力情况下打开刹车离合器进气阀,辅助刹车正常工作(改造后的循环水图1改造前的循环水泵与辅助刹车电路原理图[2泵与辅助刹车电路原理图如图3所示)。400V0 AG 502供电2改造方案及其控制原理 简述.E20-53.~ 6132.1改造方 案简述_ 山14为了解决此问题，笔者在现用辅助刹车和循环水400 20A0G嵩「SAySA:07泵的基础上设计了- -种自触发联动系统,其设计原理1盟2为水泵电机控制回路接人辅助刹车系统气路进气压| e=按触器合闸信号二压力开关--r/7压力开关信号]力开关信号,将该套水泵循环系统控制形式改造为“气控电”形式,其设计要点如下。(辅助利车手柄=制动信号中国行(1)循环水泵与辅助刹车不变,重新制作一个隔爆型水泵电机启停控制箱,将原始水泵控制箱由仅能“蜡鸥瞿报警故障手动控制改造为手动/自动选择双向选择控制。图3改造后的循环水泵与辅助刹车电路原理图(2)在司钻房内的辅助刹车挂合两位三通控制阀上引出1个分支气路管线，安装至该重新制作的隔爆型水泵电机启停控制箱,即辅助刹车挂合后,--路3.1中国煤化工压缩空气可通往新制作的隔爆型水泵电机启停控制THCNMHG: ,村原如小水任啊相陈, 包括所有电气线路。箱(改造后的辅助刹车气控原理图如图2所示),以(2)安装隔爆型水泵电机启停控制箱。实现辅助刹车控制气对两位三通电磁阀的控制。(3)在电机控制回路接人辅助刹车系统,气路进(3)在司钻房内操作台上加装温控及流量传感232●机械研究与应用●2015年第4期(第28卷,总第138期)检测与控制气压力开关信号。(4)系统工作电压范围宽,稳定性好,抗干扰能(4)改造辅助刹车,并调整刹带间隙。力强,可长时间无故障使用。(5)通电通气调试。(5)整套系统防腐、防爆,安全性好。(6)完成改造善后工作。4结语第一套冷却循环系统与辅助刹车系统于2015年此次修井机的改造方案是在岐口18-1 平台修.5月改造完成后并投入使用。 该套系统各项性能指井机改造的基础上提出的,经过认真总结与现场调研标均达到改造设计要求,完成多次大修井作业,未发后制定的,用此方案改造的修井机能够大幅提高修井生摩擦片烧损等故障现象。修井机改造方案完全可机的整体性能,减少了维修时间,间接的提高了钻修以满足现代钻修井工艺的要求。井的效率,在现场应用中也取得了很好的效果,值得3.2改造后的优点推广。(1)即使在操作人员忘记打开冷却循环系统情参考文献:况下,冷却循环系统仍然会自动循环。(2)在冷却循环系统故障或电机损坏情况下,辅[1] 黄粵川,郝正鹏. ZJ70DZ型钻机用伊顿436WCB型刹车失效分助刹车操作会自锁在不挂合状态下,需要检修后才能.析[J].石油矿场机械,2006 ,35(增刊) :82-83.[2] 张勇.电机拖动与控制[ M].北京:机械工业出版社,2011.挂合辅助刹车离合器,使修井机正常作业。(3)系统出现故障会发出报警音,提示系统需要3]张振勇,刘 燕HXJ135海洋修井机操作及维护手册[Z].湖北第四石油机械厂,2004.检查。写作小知识●参考文献的写作规范参考文献一定要清晰,准确,让读者一次就能找到该资料[序号]主要责任者.文献题名[N].报纸名,出版日期(版的原始出处。其具体写作规范如下:次).a.专著、论文集、学位论文、报告[7]谢希德.创造学习的新思路[N].人民日报, 1998-12[序号]主要责任者.文献题名[文献类型标识].出版地:-25(10).出版者,出版年.起止页码(任选).e.电子文献[1]刘国钧，陈绍业,王凤翥.图书馆目录[M].北京:高[序号]主要责任者.电子文献题名[电子文献及载体类型等教育出版社,1957.15-18.标识].电子文献的出处或可获得地址,发表或更新日期/引用2]辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集:A日期(任选).集[C].北京:中国社会科学出版社, 1994.[ DB/0L]--联机网上数据库( database online)[3]张筑生.微分半动力系统的不变集[ D].北京:北京大[ DB/MT]--磁带数据库( database on magnetie tape)学数学系数学研究所,1983.[ M/CD]--光盘图书( monograph on CD- -ROM)[4]冯西桥.核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析[CP/DK]--磁盘软件( computer program on disk)[ R].北京:清华大学核能技术设计研究院, 1997.[J/0L]--网上期刊( serial online)b.期刊文章[ EB/OL]--网上电子公告( electronic bullein board on-[序号]主要责任者.文献题名[J].刊名,年,卷(期):起line )止页码.[8]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程[5]金显贺,王昌长,王忠东，等.一种用于在线检测局部的进展[ EB/OL]. http://www. cajcd. edu. cn/ pub/wml. txt/放电的数字滤波技术[J].清华大学学报(自然科学版),1993 ,980810-2. html , 1998 -08- 16/1998-10-04.33(4) :62- -67.[9]万锦坤.中国大学学报论文文摘( 1983- 1993).英文c.论文集中的析出文献版[DB/CD].北京:中国大百科全书出版社,1996.[序号]析出文献主要责任者.析出文献题名[A].原文献h.译著主要责任者(任选).原文献题名[C].出版地:出版者,出版[序号][国别]主要责任者.译者.文献题名[].统一使用年.析出文献起止页码.以上各中国煤化工。 法理学:法律哲学与法律[6]钟文发.非线性规划在可燃毒物配置中的应用[A].TYHCNM H G,赵玮.运筹学的理论与应用--中国运筹学会第五届大会论文方法[ M」.4m，四以仫八于山心社, 1998.集[C].西安:西安电子科技大学出版社, 1996. 468- -471.i.各种未定义类型的文献d.报纸文章.[序号]主要责任者.文献题名[ Z].出版地:出版者,出版年.