液力傳動(dòng)技術(shù)在機(jī)械傳動(dòng)中占據(jù)重要地位，其應(yīng)用形式也多種多樣，但鉆機(jī)應(yīng)用則主要為液力變矩器和液力耦合器。液力變矩器和液力耦合器可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)柔性傳動(dòng)，可根據(jù)輸出載荷變化，有限度地調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速。輸出轉(zhuǎn)速相同時(shí)液力變矩器的高效區(qū)在75%~85% 之間，液力耦合器的高效區(qū)在95%~98% 之間。液力耦合器按照功能可分為普通型、限矩型和調(diào)速型，其中調(diào)速型的液力耦合器因其有較高的傳動(dòng)效率，且與普通型液力耦合器相比適應(yīng)外載荷變化的性能更好，能夠提高鉆機(jī)起下鉆時(shí)效，在石油鉆機(jī)上有著廣泛的應(yīng)用前景。
液力耦合器性能強(qiáng)、優(yōu)勢(shì)多
調(diào)速型液力耦合器具有以下優(yōu)勢(shì)性能：無(wú)級(jí)調(diào)速性能好，調(diào)速型液力耦合器可以在動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下根據(jù)外載荷的變化，通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口或出口開(kāi)度來(lái)改變工作室內(nèi)油環(huán)的厚度，也就是充入工作室的油量，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)效率影響不大；適應(yīng)外載能力強(qiáng)，泵輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，泵輪的力矩隨載荷改變而變化，超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，液力偶合器可自動(dòng)停機(jī)；防震、隔震性能強(qiáng)，能夠減弱動(dòng)力機(jī)的震動(dòng)和隔離載荷的振動(dòng)，延長(zhǎng)動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)裝置的壽命；可實(shí)現(xiàn)多級(jí)并車(chē)，當(dāng)工作機(jī)采用多臺(tái)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，調(diào)速型液力耦合器通過(guò)改變充油量來(lái)改變傳遞的扭矩，使各驅(qū)動(dòng)單元的功率趨于平衡，允許各臺(tái)動(dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載分配稍有差距；傳動(dòng)效率高，液力耦合器的效率95%~98%，同時(shí)調(diào)速型液力耦合器能使電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)，不必要選擇大功率余量能力的電動(dòng)機(jī)和其它動(dòng)力機(jī)，并可減少網(wǎng)電負(fù)荷的波動(dòng)。
力耦合器正在逐步取代液力變矩器，其主要原因是其良好的綜合經(jīng)濟(jì)性能。調(diào)速型液力耦合器克服了普通液力耦合器的不足，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)轉(zhuǎn)速自動(dòng)減少，當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，轉(zhuǎn)速自動(dòng)增大。調(diào)速型液力耦合器這種自動(dòng)適應(yīng)性，進(jìn)一步提高了工作效率，故在石油鉆機(jī)上應(yīng)用更經(jīng)濟(jì)、更高效。另外，調(diào)速型液力耦合器的傳動(dòng)部件之間無(wú)直接機(jī)械接觸，使用壽命相對(duì)更長(zhǎng)。
配合網(wǎng)電鉆機(jī)可節(jié)本增效
國(guó)內(nèi)以柴油機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械鉆機(jī)占到80% 左右，以柴油機(jī)作為動(dòng)力的機(jī)械設(shè)備的碳排放、噪聲污染越來(lái)越有背于國(guó)家節(jié)能減排綠色低碳的方針政策。相比之下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠耐用、易維護(hù)、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，更符合國(guó)家關(guān)于綠色低碳節(jié)能減排的要求。機(jī)械鉆機(jī)雖然投資成本低，但是鉆機(jī)的技術(shù)性能、調(diào)速特性、工作平穩(wěn)性等比電動(dòng)鉆機(jī)差。使用柴油機(jī)發(fā)電的費(fèi)用是網(wǎng)電費(fèi)用的2 倍，網(wǎng)電鉆機(jī)相對(duì)于以柴油機(jī)動(dòng)力的機(jī)械鉆機(jī)節(jié)約了更寶貴的成品油資源，減少了鉆井隊(duì)油料運(yùn)輸、儲(chǔ)用損耗及柴油機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)、檢修、耗材費(fèi)用，減少了鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)柴油、潤(rùn)滑油、噪聲等污染，減少了井場(chǎng)周邊自然環(huán)境影響，提高了清潔生產(chǎn)水平，改善了井隊(duì)員工工作環(huán)境。
調(diào)速型液力偶合器傳動(dòng)模塊，由調(diào)速型液力偶合器、正車(chē)減速箱、油冷卻系統(tǒng)、氣動(dòng)調(diào)速控制箱等組成。其主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 提高了交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，通過(guò)調(diào)速型液力偶合器，減少了電機(jī)的沖擊載荷；具有較高的機(jī)械效率和工作的可靠性，同時(shí)減少了設(shè)備的故障率，節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)時(shí)間，提高了鉆井時(shí)效；能夠?qū)崿F(xiàn)泥漿泵低泵沖特殊鉆井的需要；具有良好的經(jīng)濟(jì)性；實(shí)現(xiàn)了機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)無(wú)極調(diào)速功能。通過(guò)有效的傳動(dòng)單元組合，不僅提高了鉆機(jī)自動(dòng)化性能，降低了鉆機(jī)的運(yùn)行成本，還進(jìn)一步提高了鉆機(jī)安全可靠性。調(diào)速型耦合器在機(jī)械鉆機(jī)改網(wǎng)電鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)已在勝利油田20 套鉆機(jī)得到了推廣應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
以 中 石 化SL40600 鉆 井 隊(duì)2014年1 至5 月 份 施 工 的5 口同 臺(tái) 井 為例， 濱649- 斜48 井 使 用 柴 油機(jī) 和發(fā)電機(jī)作為動(dòng)力，消耗柴油64 噸，費(fèi)用為492,800 元，平均每天能耗費(fèi)用23,466 元，改電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速型耦合器機(jī)組的濱649- 斜48 井耗電量為326,784 千瓦時(shí)， 費(fèi)用為261,427 元，平均每天能耗費(fèi)用約11,883 元。相比使用柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)每天僅從能耗上節(jié)約費(fèi)用11,583 元，單井節(jié)約21 萬(wàn)元，節(jié)能效果到達(dá)40% 以上。同時(shí)，改為電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速型耦合器機(jī)組后，大大減少了柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)維修成本及材料、配件消耗，綜合成本節(jié)約能達(dá)到50% 以上。由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速型耦合器機(jī)組性能穩(wěn)定可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，避免了柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)出現(xiàn)的機(jī)械故障停機(jī)時(shí)間，提高了鉆井速度，有效縮短了施工周期，經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步提升。
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