专利名称：无级调速修井装置的制作方法
技术领域：
本发明属油田修井通用设备，特别涉及一种无级调速修井装置。
背景技术：
目前，油田在修井时，通常使用柴油、汽油、燃气作能源的发动机作为修井作业机的动力源，实现提升或下放油井管柱及井下工具的目的。这种动力源须经发动机将燃料转化成动力，再由输出轴驱动变速箱带动绞车滚筒，其效率比较低。油管或油杆上升或下降完成后，为了保证下一次工作及液压大钳的工作，发动机不能停止运行，绞车滚筒的停止必须要与发动机动力分离，这样发动机与绞车滚筒之间必须使用离合器，工作时离合器频繁离合，造成操作繁琐，结构复杂。使用发动机作动力源的修井机由于结构原因，刹车只能刹绞车滚筒，造成了刹车制动力矩大，使用磨损快，维修费用高。基于以上原因造成了以燃料为能源的发动机驱动的修井机结构复杂、体积庞大、造价高、运行成本高、维修费用高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种无级调速修井装置，它可以有效地避免和克服现有技术中存在的缺点或不足，是一种操作简单、功能齐全、高效节能、运行费用低的无级调速修井装置。
本发明是通过以下方式实现的一种无级调速修井装置，由操作室、控制台、液压机构、底座、电机联轴器、滚筒联轴器、钢丝绳、液压钳、天车、机架、滚筒、变速器、电动机、刹车制动器、控制柜、游动滑车及大钩组成，其特征在于底座设为矩形，在底座中部水平设有滚筒、电动机及其两边的变速器；底座前中部固定有机架，底座后部设有液压机构和控制柜；在底座后侧中部设有操作室和室内控制台；滚筒的两端轴用联轴器与变速器输出轴相联，电机轴用联轴器与变速器的输入轴相联，变速器输入轴的另一端与刹车制动器相联；滚筒缠有钢丝绳，钢丝绳一端固定在滚筒上，另一端通过机架顶部的天车与游动滑车及大钩相联；液压机构的液压管路与液压钳相联；电源分别与液压机构和控制柜相联，液压机构和控制柜的控制电路分别与控制台相联。
在控制台上设有左右两个操作手柄，其控制电路为左操作手柄的正转转速信号电路与电机控制器相联，正转启停信号电路与PLC相联；右操作手柄的反转转速信号电路与电机控制器相联，反转启停信号电路与PLC相联，PLC的启停信号电路转向信号电路分别与电机控制器相联；PLC的刹车控制电路与刹车控制电路相联，刹车控制电路与刹车制动器相联；电机控制器的控制电路与电机相联，电机轴上的速度传感器的信号电路与电机控制器相联。
控制柜可以安装在底座上，也可以安装在操作室内；电机与控制柜构成的调速系统是开关磁阻电机调速系统或可控硅直流电机调速系统或变频电机调速系统；电机、变速器及刹车制动器可以采用单系统驱动滚筒，也可以是双系统驱动滚筒；双系统驱动滚筒可采用同功率电机或不同功率电机；底座可与井架联体安装或分体安装；底座系统可以是撬装式或车载式；刹车制动方式可采用盘式刹车片或鼓式刹车片；刹车系统可采用液动刹车制动器或气动刹车制动器或电磁刹车制动器；变速器也可用减速器或液力耦合器代替。
本发明与已有技术相比具有以下优点1、本发明以电机作动力源，可用油井电网，现场连接方便，滚筒电机随即停止和运行，减少运行时间，节能效果好。
2、本发明控制调速系统可实现滚筒转速的无级调节，满足起下油管作业多种工况需要。
3、本发明采用液压机构和滚筒一体化结构，运输过程中液压管路不需脱离，不会造成液压油的污染，可延长液压元件的使用寿命，提高系统可靠性，减少设备维护量。
4、本发明刹车制动器与电机连锁控制，刹车及时安全；刹车在变速器输入端，制动力矩小，使用寿命长。
5、本发明结构简单、体积小，可随车搬运，运行费用低，环保噪音小。
6、在底座前面井口安装上转盘，在底座后面安装上泥浆泵可完成油井大修的钻井工作。
四
图1-本发明的主视结构示意2-本发明的俯视结构示意3-本发明控制电路方框原理中1-操作室 2-控制台 3-液压机构 4-底座 5-电机联轴器 6-滚筒联轴器 7-钢丝绳 8-液压钳 9-天车 10-机架 11-滚筒 12-变速器 13-电动机 14-刹车制动器 15-控制柜 16-游动滑车及大钩五具体实施方式
一种无级调速修井装置，如图2所示，由操作室1、控制台2、液压机构3、底座4、电机联轴器5、滚筒联轴器6、钢丝绳7、液压钳8、天车9、机架10、滚筒11、变速器12、电动机13、刹车制动器14、控制柜15、游动滑车及大钩16组成，其特征在于底座4设为矩形，在底座中部水平设有滚筒11、电动机13及其两边的变速器12；底座前中部固定有机架10，底座后部设有液压机构3和控制柜15；在底座后侧中部设有操作室1和室内控制台2；滚筒的两端轴用滚筒联轴器6与变速器12输出轴相联，电机轴用电机联轴器5与变速器的输入轴相联，变速器输入轴的另一端与刹车制动器14相联，滚筒11缠有钢丝绳7，钢丝绳的一端固定在滚筒上，另一端通过机架10顶部的天车9与游动滑车及大钩16相联；液压机构的液压管路与液压钳8相联；电源分别与液压机构3和控制柜15相联，液压机构和控制柜的控制电路分别与控制台2相联。从井内提出油管或油杆的工作过程是给控制柜及液压机构送上电，向前推左操作手柄，控制柜内PLC得信号刹车释放，调速系统启动，电机正转驱动变速器，手柄向前推的位移越大电机转速越高，变速器驱动滚筒转动释放钢丝绳越快，由于游动滑车及大钩的重力与滚筒转动释放钢丝绳的作用，钢丝绳通过天车滑轮组使游动滑车及大钩向下运行，当大钩快接近油管或油杆时，左操作手柄向回拉电机转速降低，拉到起始位置，控制柜内PLC得信号电机停转，刹车制动器同时刹车；向前推右操作手柄，控制柜内PLC得信号刹车释放，调速系统启动，电机反转驱动变速装置，手柄向前推的位移越大电机转速越高，变速器驱动滚筒转动卷起钢丝绳越快，通过天车滑轮组使游动滑车及大钩向上运行，当大钩高度能已将整根油管或油杆提出井口，右操作手柄向回拉电机转速降低，拉到起始位置，控制柜内PLC得信号电机停转，刹车制动器同时刹车；此时将油管或油杆夹在井口上，用液压钳夹住已提出的油管或油杆，打开液压大钳正转开关，油管或油杆逆时针转动丝扣松开，关闭液压钳正转开关，将液压大钳自油管或油杆上取下。重复向前摧左操作手柄工序，大钩向下运行将油管或油杆放到一边，重复以上操作可将油管或油杆陆续自井内提出。
向井内下油管或油杆的过程只是先提起油管或油杆，然后将油管或油杆夹在井口，将液压钳夹住油管或油杆，打开液压大钳反转开关，油管或油杆顺时针转动丝扣上紧，关闭液压钳反转开关，将液压大钳自油管或油杆上取下；重复以上操作可将油管或油杆陆续下入井内。
如图3电气控制原理框图所示，控制原理是这样实现的向前推左操作手柄给PLC正转启动信号，PLC先输出刹车信号给控制电路，控制电路控制刹车释放；刹车释放的同时PLC输出启动信号与转向信号给电机控制器，电机控制器按要求输出正转输出电源给电机，此时为零速；继续向前推左操作手柄正转转速给定信号输入电机控制器，电机控制器按正转转速给定信号控制电机的正转转速，电机轴上的传感器将转速反馈信号反馈到电机控制器，实现正转转速的闭环控制达到正转转速给定信号的要求；当电机需要停转时，将左操作手柄拉到初始位置，PLC输出停止信号，电机控制器控制电机停转；同时输出刹车信号，控制电路收到刹车信号，对电机进行刹车，电机停转。
操作右操作手柄，向前推右操作手柄给PLC反转启动信号，PLC先输出刹车信号给控制电路，控制电路控制刹车释放；刹车释放的同时PLC输出启动信号与反转转向信号给电机控制器，电机控制器按要求输出反转输出电源给电机，此时为零速；继续向前推右操作手柄反转转速给定信号输入电机控制器，电机控制器按反转转速给定信号控制电机的反转转速，电机轴上的传感器将转速反馈信号反馈到电机控制器，实现反转转速的闭环控制达到反转转速给定信号的要求；当电机需要停转时，将右操作手柄拉到初始位置，PLC输出停止信号，电机控制器控制电机停转；同时输出刹车信号，控制电路收到刹车信号，对电机进行刹车，电机停转。
权利要求
1.一种无级调速修井装置，由操作室、控制台、液压机构、底座、电机联轴器、滚筒联轴器、钢丝绳、液压钳、天车、机架、滚筒、变速器、电动机、刹车制动器、控制柜、游动滑车及大钩组成，其特征在于底座设为矩形，在底座中部水平设有滚筒、电动机及其两边的变速器；底座前中部固定有机架，底座后部设有液压机构和控制柜；在底座后侧中部设有操作室和室内控制台；滚筒的两端轴用联轴器与变速器输出轴相联，电机轴用联轴器与变速器的输入轴相联，变速器输入轴的另一端与刹车制动器相联；滚筒缠有钢丝绳，钢丝绳一端固定在滚筒上，另一端通过机架顶部的天车与游动滑车及大钩相联；液压机构的液压管路与液压钳相联；电源分别与液压机构和控制柜相联，液压机构和控制柜的控制电路分别与控制台相联。
2.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于在控制台上设有左右两个操作手柄，其控制电路为左操作手柄的正转转速信号电路与电机控制器相联，正转启停信号电路与PLC相联；右操作手柄的反转转速信号电路与电机控制器相联，反转启停信号电路与PLC相联，PLC的启停信号电路转向信号电路分别与电机控制器相联；PLC的刹车控制电路与刹车控制电路相联，刹车控制电路与刹车制动器相联；电机控制器的控制电路与电机相联，电机轴上的速度传感器的信号电路与电机控制器相联。
3.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于控制柜可以安装在底座上，也可以安装在操作室内。
4.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于电机与控制柜构成的调速系统是开关磁阻电机调速系统或可控硅直流电机调速系统或变频电机调速系统。
5.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于电机、变速器及刹车制动器可以采用单系统驱动滚筒，也可以是双系统驱动滚筒。
6.根据权利要求1或5所述的无级调速修井装置，其特征在于双系统驱动滚筒可采用同功率电机或不同功率电机。
7.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于底座可与井架联体安装或分体安装，底座系统可以是撬装式或车载式。
8.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于刹车制动方式可采用盘式刹车片或鼓式刹车片，刹车系统可采用液动刹车制动器或气动刹车制动器或电磁刹车制动器。
9.根据权利要求1所述的无级调速修井装置，其特征在于变速器也可用减速器或液力耦合器代替。
全文摘要
一种无级调速修井装置，由操作室、控制台、液压机构、底座、液压钳、天车、机架、滚筒、变速器、电动机、刹车制动器、控制柜、游动滑车及大钩组成，底座设为矩形，在底座中部水平设有滚筒、电动机及其两边的变速器，其前中部固定有机架，其后部设有液压机构和控制柜，其后侧中部设有操作室和室内控制台；滚筒的两端轴用联轴器与变速器输出轴相联，电机轴用联轴器与变速器的输入轴相联，变速器输入轴的另一端与刹车制动器相联；滚筒缠有钢丝绳，通过机架顶部的天车与游动滑车及大钩相联；液压机构的液压管路与液压钳相联；液压机构和控制柜与电源相联，其控制电路分别与控制台相联。本发明易操作，节省能源。
文档编号E21B7/00GK1944941SQ200610069238
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者刘超, 刘明华, 牟少平, 李鹏, 宋玉全 申请人:胜利油田创新科技开发中心