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钻机盘刹液压控制系统盘式刹车具有刹车力矩容量大，制动效能稳定，耐衰退性能好，制动灵敏，操作省力，更换维修方便结构紧凑，便于专业化、系列化生产等优点，国内外各工业部门均将其视作先进的制动技术加以研究和发展。
工作原理：盘式刹车控制系统由液压元件和气控元件组成。
液压控制系统的工作原理：液压控制系统的动力，是用2套规格相同的液压泵分别作为主液压泵2和备用液压泵2，主液压泵由电动机驱动，备用液压泵由气马达6带动。
当停电或主液压泵出现故障时，按下按钮阀7，备用液压泵2就可代替主液压泵2短时间向系统供油，不影响钻井作业。
根据液压站提供的油压是松闸或是紧闸状态，盘式制动器又可分为常闭式和常开式两种。
图3为液压控制系统工作原理图，液压系统分为4个部分：一是油液供给系统，它主要由油箱、粗滤油器1、油泵2、精滤油器3,安全阀4以及单向阀5组成。
二是正常刹车部分，它主要由两个减压刹车阀6和9，二位三通换向阀7和8组成。
三是安全刹车系统，它主要由二位三通换向阀7、8、14、两位两通换向阀15、蓄能器10、延时阀11、单向阀12和减压阀13组成，四是气控系统，它由1个手动二位三通换向阀和1个气控二位三通换向气阀组成。
液压控制系统的主油路可分为正常工作部分和安全刹车部分。
正常工作时,液压油经吸油管由泵2打出,经精滤器3和单向阀5由油路b、c分别进人两个叠加式减压刹车阀6和9,再经换向阀7和8到刹车钳油缸通过刹把组件可以调节叠加式减压刹车阀,即调节刹车钳油缸内油压值的大小。
当刹把处于零位时,叠加式减压刹车阀出口压力最大,此时绞车处于工作状态。
当需要刹车时,司钻仅需下压刹把,使其出口压力降低,便可达到刹车的目的。
司钻可凭手感x和压力表控制刹车力矩的大小。
安全刹车用在正常刹车失灵或防碰天车系统需要及其它紧急情况下，此时二位三通换向阀7、8、14同时换向,使一部分刹车油缸直接回油,另一部分刹车油缸和延时缓冲系统沟通,实现二级制动,达到应急安全制动的目的。
钻机液压盘式刹车制动分析制动系统是钻机的重要组成部分，是保障钻井作业正常进行的关键，其性能直接影响钻井工程的质量与效益。
从完成钻井作业角度讲，带式刹车由于受制动原理与结构的限制，制动能力和总体性能难以全面满足钻井工艺的要求。
而盘式刹车由于其自身技术的特点，根据工艺需要配置制动系统以提高其总体性能的可能性要大得多。
因此，盘式刹车制动系统的性能就成为体现对盘式刹车技术认识与设计水平的重要方面。
1 液压盘式刹车制动系统的特点与分析钻井作业要求制动系统工作可靠且具有良好的工艺特性。
可靠性首先表现在紧急情况时，刹车装置可在人为干预下快速作出反应，并提供足够的制动力矩；其次，系统可不在人为干预下实施应急自动刹车。
制动系统工艺特性是最大限度地满足送钻、起下管柱制动要求的性能以及满足正常情况下短时或长时停车制动要求的性能。
刹车钳是制动的执行元件，其性能直接影响整个系统的工作.开式钳的制动力随油压的上升而增加，更符合带式刹车的操作习惯，油压调节特性更适合送钻和起下管柱等常规作业的要求。
因此，应选择开式钳作为完成常规作业制动的执行机构，以保证制动性能。
而意外情况下的紧急制动则主要应由闭式钳承担。
这是因为泄压制动快速，制动力来自碟簧的机械力，在无电力的条件下仍可制动。
因此，钻机盘式刹车的刹车钳应该由开式和闭式两种钳型组成。
１。
１钻机液压盘式刹车制动系统图1是根据上述原则与要求设计的钻机盘式刹车制动系统原理图。
图1ZJ50钻机盘式刹车制动系统原理图1—闭式钳；2—紧急阀；3—驻车阀；4—开式钳；5—司钻阀；6—防碰解除阀１。
２液压盘式刹车制动受力分析1。
2。
1 钻机盘式刹车的常开钳与常闭钳均是通过调节钳缸内油压的大小对制动力进行调节的。
常开钳依靠液压力制动，弹簧力松闸，不充油时处于松闸状态。
常闭钳依靠弹簧力制动，液压力松闸，不充油时处于制动状态。
无论是常开钳还是常闭钳，均有完全松闸和制动状态。
完全松闸时刹车块与刹车盘之间存在间隙Δ。
应用技术石油钻机转盘惯性刹车装置*高龙岗 张 福(宝鸡石油机械有限责任公司)摘要 针对石油钻机转盘采用气胎离合器惯性刹车存在的刹车力矩小、响应速度慢等问题,开发了一种钳盘式惯性刹车装置。
该装置主要由连接法兰、刹车盘、刹车钳、支撑架、加力泵、液气管线和比例控制阀等组成。
现已生产100多套,其良好的控制、使用性能得到用户的一致肯定。
随着研究工作的深入,钳盘式惯性刹车装置将在我国石油钻机上得到更广泛的应用。
关键词 石油钻机转盘 钳盘式惯性刹车装置 刹车钳 刹车盘0 引 言惯性刹车作为石油钻机转盘钻井的一个重要组成部分,其主要功能是钻机转盘停转过程中,能够迅速安全地制动转盘。
多年来,石油钻机转盘使用的惯性刹车一直为气胎式。
气胎式惯性刹车受其自身气囊体积等结构形式的影响,实际工作中,由于气囊在充气达到所需压力并产生扭矩时往往需要一个较长的过程,即存在滞后现象,难以在短时间内控制,尤其对于电驱动钻机,控制系统一旦做得不好,容易引起大的钻井事故。
针对石油钻机转盘采用气胎离合器惯性刹车存在的刹车力矩小、响应速度慢等问题,宝鸡石油机械有限责任公司开发了一种钳盘式惯性刹车装置,并首先在电驱动钻机上应用,现已推广到机械驱动钻机上。
1 技术分析1 1 结构钳盘式惯性刹车装置结构及安装位置见图1。
该装置主要由连接法兰、刹车盘、刹车钳、支撑架、加力泵、液气管线和比例控制阀等组成。
刹车盘是采用法兰螺栓连接到转盘驱动箱轴上;刹车钳固定在转盘驱动箱底座上;比例操作阀控制手柄安装在司钻控制房内,加力泵、管线等则按照易于操作维护等原则并根据实际位置安装即可。
图1 钳盘式惯性刹车装置结构及安装位置1 输出轴(连接转盘);2 刹车盘;3 连接法兰;4 加力泵;5 气管线;6 油管线;7 减速器;8 输入轴(连接原动机)。
加力泵[1]结构见图2。
工作过程是:给加力泵供气,气压推动皮阀总成、推杆及活塞总成前移,活塞前移时会将进油杯下方的阀门补油孔封闭,并在液压缸体内产生油压,传递给刹车钳缸;当气压释放时,复位弹簧推动活塞后移并敞开补油孔,缸体内的液压油自动通过补油孔返回油杯。
液压盘式刹车装置培训教材中国石油勘探开发研究院采油采气装备所任丘市博科机电新技术有限公司2011-10-10目录一. 机构组成 (2)1．液压站 (3)2．操纵机构 (6)3．执行机构 (8)二. 装置调试 (9)1．系统压力的调定（出厂前已调好） (9)2．现场安装调试内容 (10)三. 操作使用 (11)1．工作制动 (11)2．驻车制动 (12)3．紧急制动 (12)四. 维护保养 (13)1．注意检查事项 (13)2．关键元器件的拆装和更换 (14)五. 故障检修 (18)前言本培训教材针对中油中国石油勘探开发研究院采油采气装备所（原机械研究所）设计生产的液压盘式刹车装置，其它液压盘式刹车装置不一定适合参考。
中国石油勘探开发研究院采油采气装备所为各钻井总公司钻机配套的液压盘式刹车装置为液控操作控制方式，下面以液控操作盘式刹车为基础进行讲解。
一.机构组成液压盘式刹车系统主要由三部分组成，液压站、操作台、执行机构（执行机构又包括钳架、刹车盘和刹车钳三部分，刹车钳有工作钳和安全钳之分）。
液压站、操作台和执行机构三部分之间用液压管线连接，管线分为:从液压站到操作台有四根管线（ZJ40、ZJ50、ZJ70 ），分别为P1、P2、P3、T，其中P1管线通过液压阀的控制给安全钳一路供油，P2、P3经液压阀控制后分别给两路工作钳（左右路工作钳）供油，T为系统回油。
从操作台到执行机构的刹车钳油缸有B1、B2、B3三根液压管线连接。
其中B1管线接安全钳油缸，B2、B3管线接工作钳油缸。
ZJ30LDB、ZJ30DB钻机配套的液压盘式刹车液压管线从液压站到操作台有三根管线，分别为P1、P2、T，其中P1管线通过液压阀的控制给安全钳一路供油，P2经液压阀控制后给两路工作钳（左右路工作钳）供油，T为系统回油。
从操作台到执行机构的刹车钳油缸有B1、B2两根液压管线连接。
其中B1管线接安全钳油缸，B2管线接工作钳油。
盘刹基本信息见下表：1．液压站液压站又叫液压源，是为盘刹系统提供必需的液压动力的装置。
钻机液压盘式刹车制动分析制动系统是钻机的重要组成部分，是保障钻井作业正常进行的关键，其性能直接影响钻井工程的质量与效益。
从完成钻井作业角度讲，带式刹车由于受制动原理与结构的限制，制动能力和总体性能难以全面满足钻井工艺的要求。
而盘式刹车由于其自身技术的特点，根据工艺需要配置制动系统以提高其总体性能的可能性要大得多。
因此，盘式刹车制动系统的性能就成为体现对盘式刹车技术认识与设计水平的重要方面。
1 液压盘式刹车制动系统的特点与分析钻井作业要求制动系统工作可靠且具有良好的工艺特性。
可靠性首先表现在紧急情况时，刹车装置可在人为干预下快速作出反应，并提供足够的制动力矩；其次，系统可不在人为干预下实施应急自动刹车。
制动系统工艺特性是最大限度地满足送钻、起下管柱制动要求的性能以及满足正常情况下短时或长时停车制动要求的性能。
刹车钳是制动的执行元件，其性能直接影响整个系统的工作.开式钳的制动力随油压的上升而增加，更符合带式刹车的操作习惯，油压调节特性更适合送钻和起下管柱等常规作业的要求。
因此，应选择开式钳作为完成常规作业制动的执行机构，以保证制动性能。
而意外情况下的紧急制动则主要应由闭式钳承担。
这是因为泄压制动快速，制动力来自碟簧的机械力，在无电力的条件下仍可制动。
因此，钻机盘式刹车的刹车钳应该由开式和闭式两种钳型组成。
１。
１钻机液压盘式刹车制动系统图1是根据上述原则与要求设计的钻机盘式刹车制动系统原理图。
图1ZJ50钻机盘式刹车制动系统原理图1—闭式钳；2—紧急阀；3—驻车阀；4—开式钳；5—司钻阀；6—防碰解除阀１。
２液压盘式刹车制动受力分析1。
2。
1 钻机盘式刹车的常开钳与常闭钳均是通过调节钳缸内油压的大小对制动力进行调节的。
常开钳依靠液压力制动，弹簧力松闸，不充油时处于松闸状态。
常闭钳依靠弹簧力制动，液压力松闸，不充油时处于制动状态。
无论是常开钳还是常闭钳，均有完全松闸和制动状态。
完全松闸时刹车块与刹车盘之间存在间隙Δ。
