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摘要:隨著變頻技術和電機能耗制動技術的發展，盤剎系統的設計向著集成化、輕量化和信息化方向發展。該文概述了常規絞車液壓盤剎系統，對直驅絞車液壓盤剎系統進行了優化設計，并對常規絞車和直驅絞車液壓盤剎系統響應時間進行了數據測試和試驗，提出了進一步研究和優化液壓盤剎系統的建議。

關鍵詞:直驅絞車;液壓盤剎;優化設計;應用

前言

絞車液壓盤剎系統是石油鉆機的重要組成部分，承載著控制游吊系統的起升、下放和停止速度的重要功能。液壓盤剎系統的故障輕著會導致停鉆，嚴重者會造成頓鉆、溜鉆現象。因此絞車液壓盤剎系統的可靠性和安全性對石油鉆井工藝起著舉足輕重的作用。1常規絞車液壓盤剎系統概述常規絞車液壓盤剎系統主要由制動執行機構(見圖1)、液壓站(見圖2)及控制操作系統組成。制動執行機構由剎車鉗、鉗架和剎車盤三部分組成，安裝在絞車滾筒上;液壓站是動力源，布置在絞車水箱或司鉆偏房內，連接液壓站和剎車鉗的管線布置在絞車底座內，連接管線較長，搬家時液壓站端連接管線須頻繁拆裝;控制操作系統布置在司鉆房內，控制管線長且分散。

2直驅絞車液壓盤剎系統優化設計

2．1系統優化

直驅絞車采用主電機能耗制動為主剎車，液壓盤剎為輔助剎車僅作為應急使用，與機械絞車和直流絞車對比，工作制動使用頻率極少。針對直驅絞車的特點進行系統優化。(1)提高單鉗制動力，減少剎車鉗數量;(2)全常閉制動鉗，簡化控制原理，提高系統安全性;(3)制動鉗前后布置，鉗架結構簡單，剎車過程穩定性高;(4)鉗架與絞車采用螺栓連接，施工方便，制造周期短。

2．2液壓站優化

優化盤剎液壓站的結構形式，合理化布局，結構簡單，尺寸小，維護保養方便。盤剎液壓站設計專用伸縮導軌機構(見圖3)，檢修時可整體推出。設計專門的加油泵及漏油回收裝置。

2．3集成化

常規絞車盤剎液壓站(見圖4)單獨放置在絞車水箱或司鉆偏房內，距離遠，搬家需要二次安裝，故障點多。直驅絞車液壓盤剎采用集成化設計，盤剎相關部件全部安裝在絞車上，搬家不需要拆卸。(1)液壓站集成在絞車上。縮短了剎車氣路和液路管線長度，剎車響應時間快。液壓管線一次安裝，不需拆卸，減少盤剎系統的故障率。(2)絞車上設計防爆控制箱，集成盤剎控制和絞車控制。提高了盤剎系統安全性。

2．4輕量化

盤剎系統進行輕量化設計，緊湊布局，縮小外形設計尺寸，在零部件的選型上遵循小精輕的選型理念;對液壓站軌道總成、接油盤及支架等采用輕質材料，有效降低了盤剎系統的重量。

2．5信息化

盤剎系統采用信息化管理系統，通過采集油溫，實現風冷器和電加熱器的自動啟動和控制;并采集掉電、油位低和油溫高開關信號，并將數據采集后傳輸到電控系統，進行顯示及報警，為實現數字化、自動化、智能化提供條件。

3應用情況

從2019年2月開始，已有12臺直驅絞車液壓盤剎在現場作業，截至2020年4月1日，都已完成1－2口井的鉆井作業，應用效果良好。現場對常規絞車和直驅絞車盤剎系統緊急制動、駐車制動、防碰制動(閥島制動)響應時間進行了測試，以發出指令到額定壓力95%時的響應時間為測試數據，測試數據如圖5～圖10。測試結果如表1所示。由表1測試結果可以看出:直驅絞車比常規絞車剎車系統響應時間短，剎車響應快，制動距離短，具有更高的安全性和可靠性。

4建議

(1)盤剎執行機構的研究和優化。需要采集剎車盤溫度，采取措施降低剎車片的偏磨現象，并采集剎車片與剎車盤之間的間隙值，有效保證剎車的可靠性，并根據磨損量及時進行剎車片的更換。進一步采用新材料、新工藝，提高。(2)盤剎液壓站的研究和優化。進一步優化盤剎液壓站結構，一是加熱器和冷卻器結構進行微型化設計研究，二是優化蓄能器結構，建議采用手動泵解剎功能。三是對電動泵進行研究，進行微型化設計，或采用其他類型泵組。(3)盤剎控制系統研究和優化。變頻絞車工作制動基本不會使用，進一步優化絞車提升控制程序，取消液壓盤剎工作制動手柄。

參考文獻

［1］王洪臣，田文超，扈國峰，等．石油鉆機絞車剎車系統優缺點分析［J］．山東工業技術，2018，(10)．

［2］杜巧蓮．液壓與氣動技術［M］．北京:科學出版社，2009．

［3］華東石油學院礦機教研室．石油鉆采機械(上冊)［M］．北京:石油工業出版社，1980．

［4］SY/T6727－2014，石油鉆機液壓盤式剎車［S］．

［5］高燕，宋勝濤，王躍軍，等．液壓盤式剎車系統制動鉗制動力矩的設計［J］．中北大學學報(自然科學版)，2012，33(5):543－546．

作者：何明澤 高光達 馬俊江 羅巍 楊琦 康迪 單位：西安寶美電氣工業有限公司