[发明专利]滑轮传动平衡式钻机起升系统

说明书

技术领域

本发明涉及钻井机械领域的一种滑轮传动平衡式钻机起升系统。

背景技术

钻机是地质勘探、地下打井和石油天然气开采等行业的重要设备，其主要包括地面旋转钻进设备、井液循环系统设备、起升系统设备、动力驱动设备、传动系统设备、控制系统和检测显示仪表、钻机底座以及辅助设备等。目前为止，钻机起升系统设备仍然为绞车驱动天车、游车、钢丝绳组成的游动系统，通过大钩、水龙头等带动钻杆起下。虽然经过不断的技术改进，其节能效果、操作性能已有很大改善，但石油钻机的基本原理没有根本的变化，其根本问题没有解决，尤其是钻杆提升过程中，钻杆的重荷全部依靠电动机驱动，势必增加电动机峰值功率，而下放钻杆的过程中钻杆的势能又得不到有效利用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的提供一种高效节能、能够减少电动机峰值功率的滑轮传动平衡式钻机起升系统。

其技术方案是：包括机架、驱动系统、传动系统以及升降部分，驱动系统包括电动机和钢丝绳卷筒；其中机架上设有沿其上下运动的平衡箱，平衡箱同时与传动系统和升降部分相连；所述的升降部分包括机架顶部的悬绳轮组、与平衡箱连接的悬挂装置、悬绳器和悬挂钢丝绳，其中悬挂钢丝绳的一端连接悬挂装置，悬挂钢丝绳的另一端绕过悬绳轮组与悬绳器连接；所述的传动系统包括安装在机架上部的定滑轮和上定滑轮组、安装在机架下部的下定滑轮组、安装在平衡箱上的上动滑轮组和下动滑轮组、以及传动钢丝绳，其中传动钢丝绳缠绕在钢丝绳卷筒上，传动钢丝绳的一端先绕过定滑轮、再在上动滑轮组、上定滑轮组间穿插后紧固在机架上部，传动钢丝绳的另一端则在下动滑轮组、下定滑轮组间穿插后紧固在机架下部。使用时，电动机带动钢丝绳卷筒正反向转动，即可拉动传动钢丝绳一端或另一端，通过上、下动滑轮组带动平衡箱沿机架上下往复运动，从而，平衡箱通过升降部分带动与悬绳器连接的大钩、水龙头等，进而实现钻杆的起下。

上述方案还可以进一步改进为：

所述的平衡箱上设有载荷箱，可以运载工具等物品以及人员等。

所述的升降部分还包括机架顶部的调整绳轮组，且所述的悬挂钢丝绳的一端连接悬挂装置，另一端依次绕过悬绳轮组、调整绳轮组与悬绳器连接。调整绳轮组用以调整悬挂钢丝绳在机架中的位置。

所述的驱动系统还包括与电动机通过皮带轮连接的减速机，所述皮带轮上连接刹车装置，所述的减速机、钢丝绳卷筒以及刹车装置同轴连接。

所述的机架主体分为内部的主框架和外围的支撑架两部分，所述的平衡箱安装在主框架内部,且可以通过导向装置沿机架的主框架上下运动。

本发明基于滑轮传动原理，并通过平衡箱部分平衡大钩载荷以降低最大驱动力的起升系统设备，具有以下优点：

1、节能、可降低最大功率。采用动滑轮传动原理以及平衡方式，有效减小最大驱动功率，理论上，在同等钩载、同等起下速度的情况下，与现有钻机相比，可使最大功率减少50%，具有削峰效果，具有明显的节能效果。

2、减轻操作人员劳动强度。平衡箱具有电梯式载荷箱的作用，方便操作人员在钻机井架上的上下，以及工具等物品的搬运。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的驱动系统结构示意图；

图3是图2的左视图（去除电动机及控制系统）；

图4是滑轮传动系统的连接示意图；

图5是升降部分的连接示意图；

图中，1是机架部分，2是驱动系统，3是下定滑轮组，4是平衡箱，5是下动滑轮组，6是上动滑轮组，7是悬挂装置，8是主框架，9是支撑架，10是传动钢丝绳，11是二层台，12是悬挂钢丝绳，13是悬绳器，14是上定滑轮组，15是定滑轮，16是悬绳轮组，17是调整绳轮组，18是顶台，19是机架底座，20是电动机及控制系统，21是皮带传动部分，22是左支架，23是测速装置，24为钢丝绳卷筒，25为中间支架，26是减速机，27是刹车装置。

具体实施方式

参照图1-3，一种滑轮传动平衡式钻机起升系统，主要由机架部分1、驱动系统2、升降部分、平衡箱4、滑轮传动系统等组成，具体结构如下：