单独驱动方案。
l
单独驱动，传动系统简单、效率
高；工作机间无机械形式的联系，便
于钻机在井场进行平面布置。但装机
功率利用率低，动力机不能互济。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l b、统一驱动方案
l
这种方案是转盘、
绞车、钻井泵三工作机
由2～4台动力机并车
统一驱动。
l
统一驱动装机功率
利用率高，可并车调剂
各工作机不同的功率需
第六章钻机驱动设备与传动系统
l 液力变矩器依结构特点可分为： l a、按涡轮级数分：单级，如国产WB型；多级，
如罗马尼亚CHC型（3级）。 l b、按涡轮内液流流向分：离心式、向心式、轴流
式。
液力变矩器类型图 （a）离心式（b）向心式（c）轴流式
第六章钻机驱动设备与传动系统
YB900液力变矩器
l YB900变矩器是北京石油 勘探开发研究院机械所、 大连内燃机车研究所和四 川石油管理局共同研制的 单级充油调节离心液力变 矩器，与PZ12V190B-1柴 油机匹配，用以取代 CHC750变矩器、 MB820Bb柴油机，作为 F320钻机动力机组及国产 深井、超深井机械驱动钻 机如 ZJ32J-5和 ZJ60L的 动力机组。
l ① 外特性 l 油泵齿条固定于供油量最大
位置时
l 外特性是正确选择及合理 使用发动机的基础
l Z12V190B型柴油机外特性 曲线
第六章钻机驱动设备与传动系统
② 负荷特性
l 定转速下，ge,GT,tr,pk随功率Ne 而变化的规律，称负荷特性，其 中GT为每小时油耗。
l 依据负荷特性，可确定动力机在 定转速下工作时的经济负荷，即 耗油率最小的功率范围。由坐标 原点引射线与ge曲线相切，切点 所对应之功率即最经济的功率， 因为该点Ne与ge比值最大。 Z12V190B型柴油机负荷特 性曲线。
工作油温/℃
外型尺寸/mm
26000 70～100℃
-
第六章钻机驱动设备与传动系统
6.3 柴油机驱动钻机工作特性
l （1）绞车、转盘、钻井泵负载特点及对驱动特性的要求
l ① 绞车
l 按绞车工作特点，对动力机组的要求是：
l a、能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围5～10。
l b、具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击和轻 度卡钻。
l (1) 驱动设备的特性指标
l ① 适应性系数Ks
l Mmax——动力机稳定工作状态时的最大扭矩； l Me ——动力机额定（标定）功率时的扭矩。 l Ks值大小表明动力机适应外载变化的能力。值大，表
明动力机过载能力大。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l ② 速度范围R
l nmax——动力机最高稳定工作转速； l nmin ——动力机最低稳定工作转速。 l 同一根轴上
了柴油发电机组。
l
我国除卡特3500系列柴油机外，还大量使
用底特律（DDC）公司的4000系列柴油机。
第六章钻机驱动设备与传动系统
6.2 石油钻机液力传动装置
l 石油钻机传动装置有机械式的也有其他形式 的，机械式如螺旋、齿轮、皮带、链条、万 向轴等。石油机械功率大，工况特殊，有些 制定了专用标准，如套筒滚子链，石油钻机 用万向联轴器等。但这些传动装置与一般机 械相同。
若外载超过Me点，发动机将在超
负荷工况下运行，动力性和经济
性指标都会变坏，这是不利的。
第六章钻机驱动设备与传动系统
④ 通用特性
l 最内层的等油耗率曲线 表明发动机最经济的工 作范围。
l Z12V190B柴油机的通 用特性曲线
第六章钻机驱动设备与传动系统
(4) 石油机械常用柴油机
l ① Z190系列钻机柴油机
第六章钻机驱动设备与传动系统
② 机械传动钻机的特点
l
钻机机械驱动方案一般采用统一驱动或分组驱
动。这需要将几台柴油机的动力合在一起，这就是
并车，机械驱动的钻机采用皮带并车，早期使用E型 三角胶带，现在广泛使用的是窄V三角胶带。
l
机械驱动钻机的传动方案依据钻机的用途、钻井
深度、所采用的驱动类型及主传动元件的不同而异。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l YB900变矩器技术特性
输入功率/kW（马力） 610（830） 补偿压力/MPa
输入转速/（r/min）
1200
冷却系统最大散 热量/（kCal/h）
0.13～0.25 170000
最高效率/% 启动变矩系数/K 循环圈有效直径/mm
88～90 6.4 900
输出制动扭矩 /Nm
l 除此外，石油机械还常用液力传动装置如液 力变矩器，液力偶合器等，本节主要介绍这 些传动装置。
第六章钻机驱动设备与传动系统
(1) 液力偶合器
l 液力偶合器的主动轴经 离心泵将能量传给工作 液，工作液又经涡轮将 能量传给从动轴，即：
第六章钻机驱动设备与传动系统
l 因此，液体通过它在离心泵和涡轮机中的循环 流动，实现运动的连续传递和能量的连续转换。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l ③ 动力机比质量
l 定义：每单位功率（kW）的质量，用KG 表示：
l
(kg／kW)
l G ——动力机（包括必备的附件）的质量， kg；
l Ne——额定功率，kW。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l ④ 燃料（能源）的经济性
l
指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
带燃料都可工作，这对勘探和开发新油田是非常重
要的。
l
② 产品系列化后，不同级别钻机，可采用所谓
“积木式”，即增加相同类型机组数目，以增加总
装机功率，从而减少柴油机品种。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l ③ 在性能上，转速可平稳调节，能防止工作机过载， 避免出设备事故。装上全制式调速器，油门手柄处 于不同位置时，即可得到不同的稳定工作转速。当 外载增加超过时，柴油机便超过外特性；
l
济南柴油机厂研制生产的Z190系列柴油机包括
有 Z8V190，Z8V190-1，Z8V190-2和Z812V190B，
Z12V190B-1，Z12V190B-2等基本机型及相应的
配套机座（即带有风扇、水箱和底架的动力机组，
如PZ12V190B）。此外，还发展有能适应不同环
境、满足不同性能要求的专用机型。
第六章钻机驱动设备与传动系统
第六章 钻机驱动设备与传动系统
l 6.1 石油机械常用动力装置 l 6.2 石油钻机液力传动装置 l 6.3 柴油机驱动钻机工作特性 l 6.4 电驱动钻机工作特性 l 6.5 传动系统及其部件设计 l 6.6 传动系统的变速设计
第六章钻机驱动设备与传动系统
6.1 石油机械常用动力装置
l
Z190系列柴油机是国产钻机用动力机，也可用
于固定发电、船舶、内燃机车及其他工程机械。
第六章钻机驱动设备与传动系统
Z190系列柴油机基木型号与规格、主要技术参数
第六章钻机驱动设备与传动系统
② 电驱动用柴油机
l
为满足电动机对动力—柴油机发电机组的
需要，济南柴油机厂研制了一种新型1000kW的
柴油机A12V190ZL。并以该机为原动机，开发
1.05～1.15 1.5～3.5 1.6～4.0
1.5～2.2（短期）
1.3～1.8 1.5～2. 5 1. 5～2.5
1.5
第六章钻机驱动设备与传动系统
（2）柴油机驱动的特点
l
柴油机是石油机械使用最广泛的动力机械，主
要是因为它具有以下的特点：
l
① 不受地区限制，具有自持能力。无论寒带、
热带、高原、山地、平原、沙漠、沼泽、海洋，自
第六章钻机驱动设备与 传动系统
2020/11/28
第六章钻机驱动设备与传动系统
第六章 钻机驱动设备与传动系统
教学内容和课程基本要求
l 驱动类型，典型驱动方案； l 工作机对驱动特性要求； l 柴油机驱动特性，柴油-液力驱动特性； l 电驱动特性：直流电动机机械特性，交流
电动机机械特性； l 传动系统的变速设计。
l c、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控制离合装置。
l
综上，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。
第六章钻机驱动设备与传动系统
l ② 转盘
l 钻井工艺对转盘的工作有以下要求：
l a、转速调节范围R＝5～10。
l b、能倒转、能微调转速以处理事故。
第六章钻机驱动设备与传动系统
③ 调速特性
l
在调速器起作用时，保持调
速手柄位置一定，柴油机性能指
标随转速或负荷变化的关系。
l
由调速特性知，装有全制式
调速器的柴油机，负荷可以在很
大范围内变化，而转速则可维持
＜5％的变化。调节油门手柄位
置，可得到一系列形状类似的调
速线。
l
在选择匹配和操作使用柴油
机肘，都应让它在调速线上工作。
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。
第六章钻机驱动设备与传动系统
（2）柴油机-机械传动钻机工作特性
l ① 机械传动方案
l 统一驱动、分组驱动和单独驱动
l a、单独驱动方案
l
转盘、绞车、钻井泵三个工作机
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
l
变矩器结构如图所示。导轮与外壳相连，是不转
动的，叶片大都为空间扭曲形状。与偶合器相比，多
了一个固定不动的导轮，性能便大不相同。当泵轮扭