石油钻机用调速型液力偶合器

　　目前,在石油钻机动力驱动系统中运用的液力传动装置均无调速性能,无法满足石油钻机对动力驱动系统的要求。特别是在与交流电动机进行配套时,问题尤为突出,根本无法满足石油钻机各种工况使用要求。而与柴油机配套,输出转速的变化完全靠柴油机的调速系统,但在起井架过程中,输出转速仍然太快,油田使用者反映强烈,若靠柴油机调速,则柴油机要长期工作在低速工况下,工作状态恶化,燃油消耗率高,经济性能差。基于上述因素, 2006年6月中国石油天然气集团公司提出“油改电”计划,要求调速型液力偶合器与交流电动机配套取代柴油机与液力传动装置配套动力机组。此项目在辽河油田试点,由大连机车研究所有限公司提供调速型液力偶合器,大庆同方电控设备有限公司提供电气设备及其控制部分,要求机组节能效果在20%以上;液力偶合器采用手动无级调速,自动降温。

　　技术分析

　　1.结构及总体布置^[1-4]

　　调速型液力偶合器整体采用箱体对开式结构,其调速腔型为扁圆形。它由输入联轴节、输入法兰、输入轴、泵轮、涡轮、背壳、外壳、勺管、勺管标尺、勺管壳体、手动执行器、供油泵、输出轴、输出法兰和箱体等组成。勺管的伸缩通过手动执行器的正反转来实现,偶合器配置了手动执行器和可移动的勺管标尺,使其既具有液力偶合器传动效率高的优点,又可实现输出转速无级调节。可方便实现2个或2个以上的偶合器并行控制,达到相同的输出功率配置,从而使原动机功率分配均衡,方便运用。该偶合器同时具有效率高、可靠性高、调速灵活方便等特点,并且结构强度能满足功率大、调速范围广等恶劣工况对偶合器的要求。偶合器结构如图1所示。

　　偶合器由冷却系统、旋转系统、供油系统、排油系统、辅助系统等组成。辅助系统中箱体用来支撑所有系统。冷却系统装在箱体的顶部,中部是旋转系统(主传动系统),是偶合器的核心。在偶合器输入端下部装有供油系统,排油系统位于偶合器输出端中上部。偶合器总体布置如图2所示。

　　2.偶合器各系统配置及工作原理

　　(1)冷却系统 冷却系统包括散热器、散热器钢架、散热器罩、风扇、风扇罩、防爆电动机、电动机座。防爆电动机通过电动机座与箱体采用螺栓连接,风扇直接装在防爆电动机的轴头,为避免异物进入风扇,风扇伸入散热器钢架风筒里,外面用风扇罩罩住。散热器装在散热器钢架内,外面用散热器罩罩住。箱体上表面加2层橡胶垫与散热器钢架通过螺栓紧固。由于受野外工作环境水资源匮乏的限制,系统采用独立风冷。由供油系统进来的高温传动油经过散热器,被防爆电动机驱动的风扇冷却。在循环系统内装有1个双金属片式温控开关,随着冷却油温的变化温控开关自动对防爆电动机进行控制,实现冷却风扇停止与启动的自动转换,达到冷却油温自动控制的目的,并使工作油温保持在规定的范围内。