海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置改造技術

付占炯

摘? 要：針對海洋鉆修機使用的轉盤慣性剎車裝置存在的響應速度慢、維護使用不方便等問題，開展了海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置改造技術的研究與實踐。此次改造分析了鉗盤式轉盤慣性剎車裝置的技術參數、結構組成、工作原理。針對氣源不穩定、加力泵作業空間狹小等問題，采用從盤剎液壓站取一路液壓源，利用兩位三通閥及減壓閥組合替代加力泵的方式，從而實現迅速有效地制動轉盤。現場應用結果表明，改造后的轉盤慣性剎車裝置安全可靠，工作穩定，操作維護便捷。

關鍵詞：海洋鉆修機? 轉盤慣性剎車裝置? 改造技術

中圖分類號：TE92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（b）-0069-03

Abstract： In order to solve the problems of slow response speed and inconvenient maintenance of the rotory table inertial brake of offshore drilling and workover rig， the research and practice of the reconstruction technology of the rotory table inertial brake device of offshore drilling and workover rig was carried out. In this transformation the technical parameters， structure composition， working principle and existing problems of the rotory table inertial brake of offshore drilling and workover rig are analyzed .The transformation of the main technology used from the disc brake hydraulic station to take all the way to the hydraulic source， the use of two three-way valve and pressure reducing valve combination to replace the pump， in order to achieve rapid and effective braking turntable. The field application shows that the modified inertial brake device is safe， stable and easy to operate and maintain.

Key Words： Offshore drilling and workover rig; Rotory table inertia brake; Transformation technology

轉盤慣性剎車裝置主要應用于鉆修機轉盤停轉過程中，能夠迅速有效地制動轉盤，主要作用是在離合器脫開之后，將鉆桿的變形能緩慢釋放，防止鉆桿極速反向回轉。老一代海洋鉆修機采用氣胎離合器式轉盤慣性剎車裝置，氣胎離合器[1]主要靠摩擦工作，主動與從動掛合時存在轉速差，氣胎充氣需要時間，因此掛合過程存在間隙閉合過程和打滑過程，容易引起大的鉆井事故。新一代海洋鉆修機逐漸采用鉗盤式轉盤慣性剎車，該種剎車裝置相對于氣胎離合器式轉盤慣性剎車裝置反應速度相對提高，但仍存在反應不靈敏、維護使用不方便等問題。針對以上問題，對渤海灣某平臺的海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置進行了技術改造，滿足了海洋鉆修機操作可靠性和維護方便的要求。

1? 鉗盤式轉盤慣性剎車裝置分析

1.1 技術參數

1.2 結構組成

鉗盤式轉盤慣性剎車裝置結構示意圖見圖1，該裝置由制動盤、制動器、安裝支架、油管線、加力泵、氣管線、控制單元、氣源等組成。制動盤安裝在兩個傳動軸的法蘭盤之間，與傳動軸同時旋轉。制動器是由剎車鉗通過兩個圓柱倒銷，將制動器與安裝支架之間相連。控制單元一般位于司鉆房內，用以控制慣性剎車裝置的啟停。加力泵一般安裝在制動器附近，需要定期對油杯的油液進行檢查更換。

加力泵[2]結構示意圖見圖2，由皮閥總成、推桿、活塞總成、油杯、復位彈簧、殼體等組成。當給加力泵提供氣源壓力時，氣壓作用在皮碗總成上，皮碗總成推動推桿及活塞總成向前移動，油杯下方的閥門補油孔關閉，在殼體內產生油壓，將油壓傳遞給剎車鉗，剎車鉗關閉;當氣壓釋放時，在復位彈簧的作用下，活塞總成回移，油杯下方的閥門補油孔打開，殼內液壓油回流至油杯，剎車鉗打開。

剎車鉗[2]結構示意圖見圖3，由制動盤、密封圈、活塞、摩擦塊和鉗體等組成。鉗體為對稱布局，由上下兩體組成，鉗體內有活塞腔和油道，油道連通加力泵。制動時，液壓油通過活塞腔推動活塞，活塞推動摩擦塊對剎車盤實施夾持。

1.3 工作原理

鉗盤式轉盤慣性剎車裝置工作原理[3]見圖4，海洋鉆修機的氣源由空壓機或平臺提供，通過供氣管線到達司鉆房控制臺，通過控制單元將氣源作用于加力泵，氣能轉換為液壓能，液壓油到達剎車鉗的液缸，推動摩擦片對剎車盤進行夾持，從而達到剎車目的。當海洋鉆修機工作中，需要進行“點剎”操作時，通過控制單元中的調壓閥操作手柄，改變供氣壓力大小從而控制夾持與釋放速度。

1.4 存在問題

由于海洋鉆修機氣源基本由平臺提供，氣體中含水量較大，并存在氣壓不穩定問題，不穩定的氣壓無法保證精確有效地對轉盤實施制動與釋放，存在著較大的安全風險。另外，由于加力泵一般安裝在轉盤傳動軸處，該位置作業空間狹小，而加力泵需要定期地對油液進行檢查和更換，給觀察和維護帶來一定困難。

2? 改造方案

2.1 改造設計原理

改造設計原理圖見圖5，針對鉗盤式轉盤慣性剎車裝置存在的問題，從盤剎站引一路液壓源，采用兩位三通閥串減壓閥替代加力泵，通過氣源控制兩位三通閥動作。兩位三通閥的功能，兩位即進油，回油;三通為一通接進油，二通接回油，三通接減壓閥支路。由于盤剎站液壓源的壓力為7MPa左右，通過減壓閥對油路壓力進行減壓，減壓閥壓力調整為4.2MPa，油路通過減壓閥到達剎車鉗，從而完成對剎車盤的夾持與釋放。

2.2 改造特點

（1）海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置是通過更換內部工作元件即加力泵來實現的，具有設計簡單、改造方便等優點。

（2）海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置液壓源取自盤剎站，具備壓力穩定、操作可靠等優點。

（3）海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置改造不涉及剎車裝置系統改動，只需將兩位三通閥串減壓閥替代加力泵，投入少，符合降本增效的原則。

（4）海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置采用的兩位三通閥與艾力遜變速箱兩位三通閥一樣，具備備件通用性，且該閥安全可靠、反應靈敏，減少了觀察與維護，更方便于現場使用。

3? 結語

改造后的海洋鉆修機轉盤慣性剎車裝置，在現場應用中反應迅速、操作便捷、維護方便，切實解決了原有裝置反應不靈敏，觀察維護困難等問題。通過該改造技術的研究與應用、為海洋修井機其他的改造提供了實例借鑒，并對海洋修井機設計者提供了設計思路。目前，氣控氣、氣控液等控制方式廣泛應用于海洋鉆修機上，但基于海洋鉆修機特殊的環境，海洋鉆修機的控制可靠性仍值得廣大學者探究。

參考文獻

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[2] 曹寅昌.工程機械構造[M].北京：機械工業出版社，1981：295-298，300-302.

[3] 高龍崗，張福.石油鉆機轉盤慣性剎車裝置[J].石油機械，2009，37（9）：104-105.

[4] 趙暕，丁輝，邊守臣.海洋鉆修機防提斷裝置改造技術的研究與應用[J].科技資訊，2018，16（33）：119-120.