[實用新型]超深浮式鉆井多功能節能型升沉補償絞車

有效

• 申請號: 201520125456.0
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN204454376U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 肖體兵;洪永;葛友明;鄒大鵬
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B66D1/08
• 分類號: B66D1/08;B66D1/44;B66D5/28;F15B1/02
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

技術領域

本實用新型涉及海洋工程設備技術領域，尤其涉及一種超深浮式鉆井多功能節能型升沉補償絞車。

背景技術

已探明海洋石油儲量達1357×108?t，占地球全部儲量的75%以上。其中有30%分布在深水區和超深水區，且隨著深水勘探技術的進步，這一比例只會越來越高。勘探和開采深水區和超深水區的石油只能采用浮式作業平臺，超深浮式鉆井需要大功率的鉆井絞車和大功率、長行程的升沉補償系統，鉆井絞車和升沉補償系統性能的好壞直接影響著海洋石油開發的效率和進度。

絞車是石油鉆機上最重要、最關鍵的設備，是鉆機的核心。主要鉆井功能幾乎都依賴于絞車，如提放鉆具（鉆柱、防噴器）、鉆進過程中鉆頭進給、鉆壓控制等。大功率鉆機絞車是超深鉆井作業的必需裝置之一。

但目前超深鉆井常用的絞車和升沉補償系統為兩套獨立的系統，且都存在體積和質量大、功率消耗高的缺點。

按執行機構的不同，升沉補償系統可分為液壓缸型和絞車型。液壓缸型應用比較普遍，但應用于超深鉆井時，存在補償行程不夠、體積大、重心高等缺點。而絞車型升沉補償系統通過控制絞車旋轉的速度和方向來實現升沉補償功能，是近年來才提出來的一種新型升沉補償系統。但是目前常見的幾種補償絞車以電動的居多，液壓驅動的比較少。電動補償絞車能量回收不方便，剎車系統功耗大，制動能不易回收。液壓補償絞車都以閥控為主，有些沒考慮能量回收，有些僅采用蓄能器來回收部分能量。

新型液壓變壓器和蓄能器結合，可以高效回收液壓系統的壓力能。但到目前為止，新型液壓變壓器還存在變壓范圍小、發熱大、噪音大等缺點，流量小，功率低，其性能遠沒有達到工程實際應用的要求。由雙變量馬達組成的傳統型液壓變壓器變壓范圍大、能量回收效率高，應用于大功率場合時，其體積大的缺點也就不存在了。采用伺服電機直接驅動變量泵作為泵源、以變量馬達作為執行機構的直驅容積控制液壓系統無節流和溢流損耗，用在超大功率場合時其節能效果更明顯。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠同時具有鉆井絞車和升沉補償系統功能的超深浮式鉆井多功能節能型升沉補償絞車。

為了實現以上目的，本實用新型采用的技術方案是：一種超深浮式鉆井多功能節能型升沉補償絞車，包括滾筒、用于驅動滾筒轉動的若干滾筒液壓馬達、用于降低滾筒液壓馬達輸出轉速的減速機構和油箱，各所述滾筒液壓馬達的T口連接油箱，其特征在于：還包括有至少兩個直驅泵源機構、單向閥、泵源換向閥、至少兩個液壓變壓器、蓄能器組、蓄能器組安全閥、剎車換向閥和液控剎車機構；其中，每一所述直驅泵源機構包括直驅泵源變量泵和用于驅動直驅泵源變量泵的直驅泵源伺服電機，所述直驅泵源變量泵的進油口連接油箱；每一所述液壓變壓器包括輸出軸相連的初級馬達和次級馬達，各液壓變壓器的初級馬達的T口和次級馬達的T口相連并連接油箱；所述單向閥的A口與各直驅泵源機構的直驅泵源變量泵的出油口相連，其B口與泵源換向閥的P口和剎車換向閥的B口相連；所述泵源換向閥的A口與泵源安全閥、各滾筒液壓馬達的P口和各液壓變壓器的初級馬達的P口相連，其B口與各液壓變壓器的次級馬達的P口、蓄能器組、蓄能器組安全閥和剎車換向閥的A口相連；所述剎車換向閥的P口與液控剎車機構相連。

進一步，還包括有安裝于所述滾筒死繩端的死繩拉力傳感器、與平臺固定連接的平臺速度測量單元、滾筒轉速傳感器、與所述蓄能器組相連的蓄能器壓力傳感器、與若干所述滾筒液壓馬達P口相連的馬達壓力傳感器和控制器。

進一步，所述控制器包括主控制器、直驅泵源控制器和液壓變壓器控制器，其中，所述主控制器可輸入死繩拉力傳感器、平臺速度測量單元、滾筒轉速傳感器的感應信號和目標控制值，并且，對直驅泵源控制器輸出直驅泵源的期望流量，對液壓變壓器控制器輸出液壓變壓器的期望流量，對泵源換向閥和剎車換向閥輸出控制信號，對若干滾筒液壓馬達輸出期望排量；所述液壓變壓器控制器可輸入蓄能器壓力傳感器和馬達壓力傳感器的感應信號及液壓變壓器期望流量，并且，輸出各初級馬達和各次級馬達的期望排量；所述直驅泵源控制器可輸入直驅泵源機構期望排量，并且，輸出各直驅泵源變量泵的期望排量和各直驅泵源伺服電機的控制信號。

進一步，各所述滾筒液壓馬達的排量不等，各所述直驅泵源機構中的直驅泵源變量泵的排量不等，各初級馬達的排量不等，各次級馬達的排量不等。