鉗液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)設(shè)計研究

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摘要:針對全安全鉗液壓盤式剎車開展液壓系統(tǒng)設(shè)計，從液壓盤式剎車實現(xiàn)駐車剎車、緊急剎車功能等方面對該液壓系統(tǒng)原理進(jìn)行詳細(xì)描述，優(yōu)化相關(guān)設(shè)計，確保液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)設(shè)計合理、可靠，滿足現(xiàn)場使用要求。

關(guān)鍵詞:液壓盤式剎車;控制閥;常閉鉗;駐車制動;緊急制動

前言

目前石油鉆機(jī)用鉆井絞車多數(shù)采用交流變頻電機(jī)驅(qū)動，依據(jù)此類電機(jī)變頻特性，可通過鉆機(jī)電控系統(tǒng)控制交流變頻電機(jī)實現(xiàn)對鉆柱的減速、懸停等功能(又稱能耗制動)，能耗制動技術(shù)的應(yīng)用替代了液壓盤式剎車配套常開鉗(工作鉗)的功能，此類鉆機(jī)可理解為電機(jī)能耗制動作為主剎車，液壓盤式剎車為輔助剎車，僅實現(xiàn)駐車和緊急剎車功能，近年來部分用戶根據(jù)此類鉆機(jī)盤剎使用特點提出僅配套常閉鉗(安全鉗)，取消工作鉗的要求，這樣的設(shè)計使得盤剎剎車鉗種類減少，液壓系統(tǒng)簡化，僅配套安全鉗的液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)如何設(shè)計，才能在鉆機(jī)作業(yè)過程中更好地實現(xiàn)制動功能則顯得至關(guān)重要。此類液壓盤式剎車除了滿足駐車剎車功能外，還應(yīng)確保在緊急情況制動時不能由于鉆柱慣性對游吊系統(tǒng)鋼絲繩產(chǎn)生過大沖擊，否則容易造成絞車鋼絲繩亂繩、影響鋼絲繩壽命等問題的出現(xiàn)。本文主要是對液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)設(shè)計從功能上進(jìn)行說明，重點講述控制原理、邏輯，技術(shù)特點等。

1液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)

1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計

如圖1所示為液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)原理示意圖，該液壓系統(tǒng)主要由液壓站、控制閥組、常閉鉗、電控系統(tǒng)組成。液壓站作為盤剎裝置動力源，為盤剎控制系統(tǒng)、剎車鉗提供壓力液壓油，液壓油通過控制閥組實現(xiàn)剎車鉗的剎車、釋放，從而起到制動效果，下面對其控制邏輯進(jìn)行說明:1)駐車制動鉆機(jī)在正常作業(yè)時，主電機(jī)能耗制動起減速、懸停作用，此時鉆機(jī)電控系統(tǒng)控制開關(guān)K1、K2、K3閉合，電磁換向閥YA1、YA2、YA3得電換向，電磁比例減壓閥YB1不得電(無信號輸出)，液壓油經(jīng)過電磁換向閥YA1、梭閥1、換向閥YA2進(jìn)入安全鉗制動器，安全鉗處于釋放狀態(tài)(壓力油壓縮碟簧，安全鉗打開);當(dāng)主電機(jī)懸停需要盤剎駐車剎車時，開關(guān)K1、K2、K3斷開，電磁換向閥YA1、YA2、YA3失電換向，安全鉗制動器內(nèi)液壓油經(jīng)油道流至液壓站油箱，安全鉗制動器泄壓使得碟簧張開，盤剎駐車剎車。2)緊急制動安全鉗為碟簧制動，所以放油剎車時響應(yīng)速度快，當(dāng)鉆機(jī)鉤速較快時鉆柱慣性勢必對鋼絲繩產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致鋼絲繩亂繩且影響鋼絲繩壽命，為消除此影響在該盤剎控制系統(tǒng)中設(shè)置有相應(yīng)的控制閥，當(dāng)需要緊急制動時，通過電控系統(tǒng)邏控制，首先比例放大器輸出最大控制信號，比例減壓閥YB1得電，其次控制開關(guān)K1斷開，電磁換向閥YA1失電換向，安全鉗制動器液壓油經(jīng)比例減壓閥YB1回油，電控系統(tǒng)控制減壓閥YB1將安全鉗內(nèi)液壓油壓力在設(shè)定時間內(nèi)逐級從最大降至零，從而使得安全鉗線性釋放液壓油壓力，實現(xiàn)緊急剎車。液壓盤式剎車作為鉆機(jī)最后一道安全屏障，為確保其剎車可靠性，當(dāng)電磁減壓閥YB1在設(shè)定時間內(nèi)完成泄壓后，開關(guān)K2、K3相繼斷開，電磁閥YA2、YA3失電換向，以保證安全鉗內(nèi)壓力油可靠泄壓，提高剎車可靠性。

2液壓系統(tǒng)特點

(1)液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)回路中串聯(lián)設(shè)置有YA1、YA2、YA3等多個電磁換向閥，三個換向閥中任意一個起作用均可實現(xiàn)安全鉗泄油剎車，提高了剎車安全性;(2)液壓系統(tǒng)回路中設(shè)置比例減壓閥YB1，通過電控系統(tǒng)控制，使安全鉗在規(guī)定時間內(nèi)成線性泄壓剎車，實現(xiàn)制動力矩可控，隨著剎車制動力矩逐級加大，避免因泄油過快對鋼絲繩造成沖擊，也可滿足緊急情況下鉆柱需要下放時能夠控制合適制動力矩;(3)液壓系統(tǒng)電磁閥YA1、YA2回油通道分別設(shè)置可調(diào)節(jié)流閥2、3，避免當(dāng)電磁閥YB1失效時安全鉗剎車過快，液壓油經(jīng)節(jié)流閥2、3緩慢回油，減弱制動時由于鉤載慣性對鋼絲繩的沖擊。

3結(jié)論

該液壓系統(tǒng)主要針對僅配套安全鉗的液壓盤剎控制原理進(jìn)行設(shè)計研究的，可在保證鉆機(jī)鋼絲繩不受較大沖擊的條件下實現(xiàn)盤剎駐車、緊急剎車等功能，液壓系統(tǒng)回路中串聯(lián)設(shè)置多個控制閥，實現(xiàn)多重安全功能，確保剎車可靠，且可實現(xiàn)線性剎車力矩、柔性制動的要求，更好地滿足用戶使用需求。本文可為全安全鉗液壓盤式剎車液壓控制原理設(shè)計提供參考。

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作者：段武 許永雷 于浩 王新衛(wèi) 張利賢 單位：寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司