鉗液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
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摘要:針對(duì)全安全鉗液壓盤式剎車開展液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從液壓盤式剎車實(shí)現(xiàn)駐車剎車、緊急剎車功能等方面對(duì)該液壓系統(tǒng)原理進(jìn)行詳細(xì)描述，優(yōu)化相關(guān)設(shè)計(jì)，確保液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、可靠，滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。
關(guān)鍵詞:液壓盤式剎車;控制閥;常閉鉗;駐車制動(dòng);緊急制動(dòng)
前言
目前石油鉆機(jī)用鉆井絞車多數(shù)采用交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，依據(jù)此類電機(jī)變頻特性，可通過(guò)鉆機(jī)電控系統(tǒng)控制交流變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆柱的減速、懸停等功能(又稱能耗制動(dòng))，能耗制動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用替代了液壓盤式剎車配套常開鉗(工作鉗)的功能，此類鉆機(jī)可理解為電機(jī)能耗制動(dòng)作為主剎車，液壓盤式剎車為輔助剎車，僅實(shí)現(xiàn)駐車和緊急剎車功能，近年來(lái)部分用戶根據(jù)此類鉆機(jī)盤剎使用特點(diǎn)提出僅配套常閉鉗(安全鉗)，取消工作鉗的要求，這樣的設(shè)計(jì)使得盤剎剎車鉗種類減少，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)化，僅配套安全鉗的液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)，才能在鉆機(jī)作業(yè)過(guò)程中更好地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能則顯得至關(guān)重要。此類液壓盤式剎車除了滿足駐車剎車功能外，還應(yīng)確保在緊急情況制動(dòng)時(shí)不能由于鉆柱慣性對(duì)游吊系統(tǒng)鋼絲繩產(chǎn)生過(guò)大沖擊，否則容易造成絞車鋼絲繩亂繩、影響鋼絲繩壽命等問(wèn)題的出現(xiàn)。本文主要是對(duì)液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)從功能上進(jìn)行說(shuō)明，重點(diǎn)講述控制原理、邏輯，技術(shù)特點(diǎn)等。
1液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)
1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如圖1所示為液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)原理示意圖，該液壓系統(tǒng)主要由液壓站、控制閥組、常閉鉗、電控系統(tǒng)組成。液壓站作為盤剎裝置動(dòng)力源，為盤剎控制系統(tǒng)、剎車鉗提供壓力液壓油，液壓油通過(guò)控制閥組實(shí)現(xiàn)剎車鉗的剎車、釋放，從而起到制動(dòng)效果，下面對(duì)其控制邏輯進(jìn)行說(shuō)明:1)駐車制動(dòng)鉆機(jī)在正常作業(yè)時(shí)，主電機(jī)能耗制動(dòng)起減速、懸停作用，此時(shí)鉆機(jī)電控系統(tǒng)控制開關(guān)K1、K2、K3閉合，電磁換向閥YA1、YA2、YA3得電換向，電磁比例減壓閥YB1不得電(無(wú)信號(hào)輸出)，液壓油經(jīng)過(guò)電磁換向閥YA1、梭閥1、換向閥YA2進(jìn)入安全鉗制動(dòng)器，安全鉗處于釋放狀態(tài)(壓力油壓縮碟簧，安全鉗打開);當(dāng)主電機(jī)懸停需要盤剎駐車剎車時(shí)，開關(guān)K1、K2、K3斷開，電磁換向閥YA1、YA2、YA3失電換向，安全鉗制動(dòng)器內(nèi)液壓油經(jīng)油道流至液壓站油箱，安全鉗制動(dòng)器泄壓使得碟簧張開，盤剎駐車剎車。2)緊急制動(dòng)安全鉗為碟簧制動(dòng)，所以放油剎車時(shí)響應(yīng)速度快，當(dāng)鉆機(jī)鉤速較快時(shí)鉆柱慣性勢(shì)必對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致鋼絲繩亂繩且影響鋼絲繩壽命，為消除此影響在該盤剎控制系統(tǒng)中設(shè)置有相應(yīng)的控制閥，當(dāng)需要緊急制動(dòng)時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)邏控制，首先比例放大器輸出最大控制信號(hào)，比例減壓閥YB1得電，其次控制開關(guān)K1斷開，電磁換向閥YA1失電換向，安全鉗制動(dòng)器液壓油經(jīng)比例減壓閥YB1回油，電控系統(tǒng)控制減壓閥YB1將安全鉗內(nèi)液壓油壓力在設(shè)定時(shí)間內(nèi)逐級(jí)從最大降至零，從而使得安全鉗線性釋放液壓油壓力，實(shí)現(xiàn)緊急剎車。液壓盤式剎車作為鉆機(jī)最后一道安全屏障，為確保其剎車可靠性，當(dāng)電磁減壓閥YB1在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成泄壓后，開關(guān)K2、K3相繼斷開，電磁閥YA2、YA3失電換向，以保證安全鉗內(nèi)壓力油可靠泄壓，提高剎車可靠性。
2液壓系統(tǒng)特點(diǎn)
(1)液壓盤式剎車液壓系統(tǒng)回路中串聯(lián)設(shè)置有YA1、YA2、YA3等多個(gè)電磁換向閥，三個(gè)換向閥中任意一個(gè)起作用均可實(shí)現(xiàn)安全鉗泄油剎車，提高了剎車安全性;(2)液壓系統(tǒng)回路中設(shè)置比例減壓閥YB1，通過(guò)電控系統(tǒng)控制，使安全鉗在規(guī)定時(shí)間內(nèi)成線性泄壓剎車，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩可控，隨著剎車制動(dòng)力矩逐級(jí)加大，避免因泄油過(guò)快對(duì)鋼絲繩造成沖擊，也可滿足緊急情況下鉆柱需要下放時(shí)能夠控制合適制動(dòng)力矩;(3)液壓系統(tǒng)電磁閥YA1、YA2回油通道分別設(shè)置可調(diào)節(jié)流閥2、3，避免當(dāng)電磁閥YB1失效時(shí)安全鉗剎車過(guò)快，液壓油經(jīng)節(jié)流閥2、3緩慢回油，減弱制動(dòng)時(shí)由于鉤載慣性對(duì)鋼絲繩的沖擊。
3結(jié)論
該液壓系統(tǒng)主要針對(duì)僅配套安全鉗的液壓盤剎控制原理進(jìn)行設(shè)計(jì)研究的，可在保證鉆機(jī)鋼絲繩不受較大沖擊的條件下實(shí)現(xiàn)盤剎駐車、緊急剎車等功能，液壓系統(tǒng)回路中串聯(lián)設(shè)置多個(gè)控制閥，實(shí)現(xiàn)多重安全功能，確保剎車可靠，且可實(shí)現(xiàn)線性剎車力矩、柔性制動(dòng)的要求，更好地滿足用戶使用需求。本文可為全安全鉗液壓盤式剎車液壓控制原理設(shè)計(jì)提供參考。
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作者：段武 許永雷 于浩 王新衛(wèi) 張利賢 單位：寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司
