一种电动液压修井作业机.pdf

本发明涉及一种电动液压修井作业机，由底车、绞车、井架及游动系统、操作室、电机、液压变量泵、液压马达及变速箱、多路换向阀、发动机分动箱、液压油箱、控制阀组、液压小绞车、电缆卷筒、电气柜、制动系统、电控系统和辅助系统组成，本发明提供的电动液压修井作业机操作控制方便，采用泵控系统，无节流损失，能耗小，能源利用率和工作效率高，节能效果明显，在现场缺乏电源的情况下还可利用备用动力工作，保证油水井修井作业的正常进行。

1.  一种电动液压修井作业机，由底车(1)、电气柜(2)、(15)、电缆卷筒(3)、电机(4)、液压泵(5)、变速箱及液压马达(6)、多路换向阀(7)、液压小绞车(8)、井架及游动系统(9)、操作室(10)、绞车(11)、控制阀组(12)、液压油箱(13)、蓄能器(14)、底车发动机(16)、驾驶室(17)和制动系统、电控系统、辅助系统组成，其特征在于：绞车(11)设置在底车中后部，其一侧设有变速箱及液压马达(6)和多路换向阀(7)，井架及游动系统(9)、操作室(10)和液压小绞车(8)分别设置在底车后部，底车前部设有驾驶室(17)和发动机(16)，其后方两侧分别设有高、低压电气柜(2)，并设有蓄能器(14)和电缆卷筒(3)，底车中部一侧设有电机(4)和液压变量泵(5)，另一侧设有液压油箱(13)，中间设有控制阀组(12)；制动系统、电控系统分别设置在修井机各工作部件相应部位，辅助系统主要是底车前后支腿和液压钳，分别设置在底车(1)前后部。

一种电动液压修井作业机
技术领域：
本发明涉及一种用于油田油水井修井和井下作业的工程技术设备。
背景技术：
修井作业机是油田油、水井生产过程中进行井下作业的主要设备。常规修井机以柴油发动机作为动力机，通过主变速箱其动力分为两路，一路通过绞车滚筒变速箱带动滚筒旋转，完成起、下管柱作业；另一路通过中央传动机构驱动修井机行走。修井和行走不同时工作。常规修井机经过不断改进，其工作速度提升能力等性能已基本满足油田修井作业的需要，但尚存在能量利用不合理及其它不尽人意之处，如：
1、常规修井机的额定功率已达160-269千瓦，而在修井作业中能用到额定功率的时间很少，造成设备能力的浪费；
2、履带作业机由于本身特点不携带井架，且运移性能不好；
3、燃油消耗偏高；
4、作业现场噪音高；
5、由于下放速度过快易带来安全事故隐患，绞车刹车毂散热不良，影响其使用寿命。
目前，电动修井机基本上有两种类型：一种是电动液压蓄能修井机，采用电动、液压传动、液体蓄能、组合油缸起升技术，存在的主要问题一是结构复杂，液、气元件作为主要工作部件，精度要求高，维修困难；二是蓄能时间不够，节能效果不理想；三是速度控制上难以完全满足现场工作要求。另一种是电动交流变频修井机，虽然能在一定范围内实现无级变速和节能，但修井机的负荷范围大，难以在整个负荷范围内实现无级变速；另外，变频器成本高，对工作环境要求高，需要专业维修，在野外修井现场使用还需要经过实践的考验。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种操控方便、工作效率高、节能效果好的电动液压修井作业机。
本发明的技术方案如下：
本发明采用两个动力源，以井场工业电源为主动力源，用电动机带动变量泵为动力机组，利用液压油为传动介质，驱动低速大扭矩马达旋转，然后通过绞车滚筒变速箱，带动滚筒旋转，将动力通过缠绕在滚筒上的钢丝绳传送到修井机的起升系统，在电、液控制系统的控制下，完成预定工作。将修井机底车的柴油发动机作为备用动力源，当现场不通电或电力系统出问题时，用该发动机通过分动变速系统，带动恒功率变量泵为低速大扭矩马达提供动力，完成预定工作。
此种电动液压修井作业机由底车、绞车、井架及游动系统、操作室、电机、液压变量泵、变速箱及液压马达、多路换向阀、发动机分动箱、液压油箱、控制阀组、液压小绞车、电缆卷筒、电气柜、制动系统、电控系统和辅助系统组成，绞车设置在底车中后部，其一侧设有变速箱及液压马达和多路换向阀，井架及游动系统、操作室和液压小绞车分别设置在底车后部；底车前部设有驾驶室和发动机，其后方两侧分别设有高、低压电气柜，并设有蓄能器和电缆卷筒，底车中部一侧设有电机和液压变量泵，另一侧设有液压油箱，中间设有控制阀组；制动系统、电控系统分别设置在修井机各工作部件相应部位，辅助系统主要是底车前后支腿和液压钳，分别设置在底车前后部。油水井修井作业时，由底车将该修井机开到作业现场并停放到适当位置后，将井场电源接到电气柜上，然后合闸接通两组电机驱动液压泵工作，液压泵从液压油箱泵油传送到液压阀件及集成板块，进入液压控制系统，通过多路控制阀使前后液压千斤支腿支撑地面承受载荷，继而通过控制阀使液压油缸将井架伸出旋转立起后坐在井架底座上，固定好销轴后，再利用控制阀将井架升高至18m，固定好轴销和井架绷绳，则安装准备工作完毕。
正常起下作业时，操作手坐入操作室内，通过手动控制阀控制液压阀件，使液压油按照需要的动作到达绞车一侧的液压马达，带动变速箱、滚筒正反旋转，再通过起下系统(钢丝绳、井架游动滑车)完成起下管、杆作业；起下作业刹车时，可以通过操作室内的液压刹车控制手柄对起下作业速度进行有效的控制。在正常起下作业过程中，液压系统的部分能量进入蓄能器内储存，当系统需要能量补充时，蓄能器内的高压气体膨胀，使液压油回流补充到系统中。作业完毕后，按照准备工作的相反顺序收绷绳——缩回井架——旋转放倒井架到车上——收起前后支腿——切断配电箱电源即可开走搬家。
本发明提供的电动液压修井作业机操作控制方便，采用泵控系统，无节流损失，能耗小，能源利用率和工作效率高，节能效果明显，在现场缺乏电源的情况下还可利用备用动力工作，保证油水井修井作业的正常进行。
附图说明：
图1为本发明的总体结构(俯视)示意图。图2、图3分别为其动力传动示意图和电控系统原理图。图中，制动系统、电控系统、辅助系统未画出。
具体实施方式：
如图所示，本发明由底车1、电气柜2、15、电缆卷筒3、电机4、液压泵5、变速箱及液压马达6、多路换向阀7、液压小绞车8、井架及游动系统9、操作室10、绞车11、控制阀组12、液压油箱13、蓄能器14、底车发动机16、驾驶室17和制动系统、电控系统、辅助系统组成，其结构、组装关系如下：绞车11设置在底车中后部，其一侧设有变速箱及液压马达6和多路换向阀7，井架及游动系统9、操作室10和液压小绞车8分别设置在底车后部，底车前部设有驾驶室17和发动机16，其后方两侧分别设有高、低压电气柜2，并设有蓄能器14和电缆卷筒3，底车中部一侧设有电机4和液压变量泵5，另一侧设有液压油箱13，中间设有控制阀组12；制动系统、电控系统分别设置在修井机各工作部件相应部位，辅助系统主要是底车前后支腿和液压钳，分别设置在底车1前后部。其中，电机4→变量液压泵5→控制阀组12→低速大扭矩马达→变速箱6→绞车11→游动系统9依次传动，构成动力传动系统(图2)；辅助电机→齿轮泵→比例减压阀→制动油缸依次传动，构成制动系统；辅助系统包括底车前后支腿和液压钳，由功能切换阀、多路阀、支腿油缸控制支腿的伸出和收回，由功能切换阀操控液压钳；电控系统(图3)包括强电和弱电两部分，强电部分主电源采用380V50Hz动力电，分别给45kW液压泵驱动电机、22kW液压泵驱动电机、刹车与控制驱动电机及380V/27V变压器供电。弱电部分主电源为变压器DC24V和底盘车DC24V(蓄电池和发电机)，主要元件有控制器、CAN手柄、拉力传感器、绝对值编码器及压力传感器等。电控系统具有仪表显示、安全控制、液压控制匹配、在线调试和机电液一体化等多种功能特点。
该电动液压作业修井机电系统的主要部件中，底车1采用越野性能好的自走式专用底车，液压支腿具有专门的机械锁紧装置；电机4、液压泵5、液压马达6选用合适的定型产品；绞车11除滚筒外，专门设置了专用比例减压阀，采用由该比例减压阀控制的双面盘式断油刹车。电气柜2、15分别为800×300×1500mm的高、低压配电箱。