5. 使用经济性
适应性系数K • • • •
M max K Me
Mmax——发动机稳定工作状态时发出的最大扭矩 Me ——发动机额定（标定）功率时的扭矩； K值大小表明： 动力机适应外载变化（增加）的能力。 K值大，表明动力机过载能力大。
nmax 速度范围R R nmin
• nmax——动力机最高稳定工作转速； • nmin ——动力机最低稳定工作转速。 R越大，表明动力机速度调节范围越宽。
单独驱动方案
• 传动系统简单、效率高； • 工作机之间没有机械形式的联系，便于钻机在井 场的平面布置。 • 动力机不能互济，装机功率利用率低。
统一驱动方案：
• 转盘、绞车、钻井泵三工作机由2～4台动力机并 车统一驱动； • 左图，三台柴油机由胶带并车统一驱动； • 右图，三台柴油机－变矩器由链条并车统一驱动
典型的分组驱动方案：
• 将三工作机分成两组，绞车、转盘为一组，钻井 泵为另一组，由动力机（柴油机或电动机）分别 驱动，也称为二分组驱动。
交流电二分组驱动（上图）：
• 转盘、绞车共用一个变速箱，由一台交流电动机 驱动； • 钻井泵由另一台交流电动机驱动；
直流电二分组驱动（下图）：
• 钻台上，两台直流电动机驱动绞车，并可通过绞 车去驱动转盘； • 钻台下，4台直流电动机二对一驱动两台钻井泵。
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求
绞车的特点： • 若大钩提升速度能随载荷的 变化按理想功率曲线 QhV C 相应地改变， • 即沿右图中曲线1工作，这 是最理想的情况，功率利用 最充分。
绞车的工作特点，对动力机组的要求：
• 能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围 V R 5 ~ 10 。 V • 具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击 和轻度卡钻。 • 绞车工作时起停交替，要求动力传动系统有良好 的启动性能和灵敏可靠的离合控制装置。 绞车驱动需要的是：具有恒功率调节、能无级变 速并具有良好启动性能的柔性驱动。
统一驱动方案：
• 装机功率利用率高，可并车调剂各工作机不同的 功率需要，动力机有故障时动力可互济。 • 但驱动系统复杂，传动效率低。
分组驱动方案的目的：
• 兼有统一驱动功率利用率高和单独驱动传动简单、 安装方便的优点； • 现代深井、超深井钻井采用7～9m高钻台，分组 驱动可实现转盘、辅助绞车（猫头轴）在高钻台 上，而主绞车不上高钻台的方案； • 满足丛式井钻机对工作机平面布置的要求： 转盘、绞车在钻台上并可随钻台一起作纵横方向 的移动，而钻井泵组不必移动。 因此转盘、绞车同钻井泵组不能有任何机械传动 方面的联系，必须进行两分组驱动。
KG
G Ne
kg / kw
• G ——发动机（包括必备的附件）的质量，kg； • Ne——额定功率，kw。 使用经济性
• • 除已特殊指明的燃料经济性之外，使用经济性尚包括： 对工作地区的适应性、启动性能、控制操作的灵敏程度、 工作的可靠性、安全性、持久性及维护保养难易性等。
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设各类动力机有一些共同的技术经济指标， 可用来评价它们的动力性和经济性： 1. 适应性系数K 2. 速度范围R 3. 燃料（能源）的经济性 4. 发动机比质量
绞车的特点： • 若大钩提升速度V能随立根 数的每一次减少而相应增加 • 即沿曲线2工作，则功率利 用虽不是最理想的，也已很 充分。 • 但在机械变速有限档的情况 下，这是不可能做到的。
绞车的特点： • 曲线3是分级变速时的曲线 • 阴影三角面积是未被利用的 功率， • 可见功率利用不充分。
§5-1
概述
一、绞车、转盘、钻井泵负载特点 及对驱动特性的要求 二、钻机的典型驱动方案 三、驱动设备的特性指标 四、钻机驱动类型及典型驱动设备的外特性
二、钻机的典型驱动方案
• • • 单独驱动方案 统一驱动方案 分组驱动方案
单独驱动方案
• 转盘、绞车、钻井泵三大工作机组，各由不同的 动力机一对一或二对一地进行驱动； • 电驱动钻机大都采用下图所示的单独驱动方案；
现代石油钻机具有绞车、转盘、钻井泵三大工作 机组，为适应石油钻井工艺过程的要求，工作机 组具有不同的负载特点和运动特性。 驱动设备和传动系统是为三大工作机组服务的。 • 驱动设备，或称动力机组，提供工作机需要的动 力和运动。 • 传动系统，将动力机和各工作机联系起来，将动 力和运动传递并分配给各工作机。 钻机驱动设备类型的选择和传动系统的设计，必 须满足钻井过程中各工作机对驱动特性及运动关 系的要求，并具有良好的经济性。
通常所说的柔性，即指K值大、R值大， • 即动力机随外载增加（或减少）而能自动 增矩减速（或减矩增速）的范围宽。
燃料（能源）的经济性 • 指的是提供同样功率时所消耗的燃料费用。 • 柴油机、燃气轮机，以耗油率来表征； • 电动机，则以耗电量、功率因素来表征。
发动机比质量 • 即每单位功率（KW）的质量：
max min
钻井工作对转盘的要求： • 转速调节范围R=5～10。 • 能倒转、能微调转速以处理事故。 • 有限制扭矩装置，防止过载扭断钻杆。 转盘配备的功率是一定的，具有恒功率调节、能 无级变速的柔性驱动、能充分利用功率，但钻井 工艺有时要求恒转矩调节。
钻井泵一般都在额定冲次附近工作，负载的波动 幅度也不大，因此对驱动系统的要求比绞车、转 盘都简单。 钻井工作对钻井泵的主要要求： • 速度调节范围R=1.3～1.5，以充分利用功率； • 允许短期过载，以克服可能出现的蹩泵。