鉗液壓盤式剎車液壓系統設計研究

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摘要:針對全安全鉗液壓盤式剎車開展液壓系統設計，從液壓盤式剎車實現駐車剎車、緊急剎車功能等方面對該液壓系統原理進行詳細描述，優化相關設計，確保液壓盤式剎車液壓系統設計合理、可靠，滿足現場使用要求。

關鍵詞:液壓盤式剎車;控制閥;常閉鉗;駐車制動;緊急制動

前言

目前石油鉆機用鉆井絞車多數采用交流變頻電機驅動，依據此類電機變頻特性，可通過鉆機電控系統控制交流變頻電機實現對鉆柱的減速、懸停等功能(又稱能耗制動)，能耗制動技術的應用替代了液壓盤式剎車配套常開鉗(工作鉗)的功能，此類鉆機可理解為電機能耗制動作為主剎車，液壓盤式剎車為輔助剎車，僅實現駐車和緊急剎車功能，近年來部分用戶根據此類鉆機盤剎使用特點提出僅配套常閉鉗(安全鉗)，取消工作鉗的要求，這樣的設計使得盤剎剎車鉗種類減少，液壓系統簡化，僅配套安全鉗的液壓盤式剎車液壓系統如何設計，才能在鉆機作業過程中更好地實現制動功能則顯得至關重要。此類液壓盤式剎車除了滿足駐車剎車功能外，還應確保在緊急情況制動時不能由于鉆柱慣性對游吊系統鋼絲繩產生過大沖擊，否則容易造成絞車鋼絲繩亂繩、影響鋼絲繩壽命等問題的出現。本文主要是對液壓盤式剎車液壓系統設計從功能上進行說明，重點講述控制原理、邏輯，技術特點等。

1液壓盤式剎車液壓系統

1.1液壓系統設計

如圖1所示為液壓盤式剎車液壓系統原理示意圖，該液壓系統主要由液壓站、控制閥組、常閉鉗、電控系統組成。液壓站作為盤剎裝置動力源，為盤剎控制系統、剎車鉗提供壓力液壓油，液壓油通過控制閥組實現剎車鉗的剎車、釋放，從而起到制動效果，下面對其控制邏輯進行說明:1)駐車制動鉆機在正常作業時，主電機能耗制動起減速、懸停作用，此時鉆機電控系統控制開關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(無信號輸出)，液壓油經過電磁換向閥YA1、梭閥1、換向閥YA2進入安全鉗制動器，安全鉗處于釋放狀態(壓力油壓縮碟簧，安全鉗打開);當主電機懸停需要盤剎駐車剎車時，開關K1、K2、K3斷開，電磁換向閥YA1、YA2、YA3失電換向，安全鉗制動器內液壓油經油道流至液壓站油箱，安全鉗制動器泄壓使得碟簧張開，盤剎駐車剎車。2)緊急制動安全鉗為碟簧制動，所以放油剎車時響應速度快，當鉆機鉤速較快時鉆柱慣性勢必對鋼絲繩產生沖擊，導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中設置有相應的控制閥，當需要緊急制動時，通過電控系統邏控制，首先比例放大器輸出最大控制信號，比例減壓閥YB1得電，其次控制開關K1斷開，電磁換向閥YA1失電換向，安全鉗制動器液壓油經比例減壓閥YB1回油，電控系統控制減壓閥YB1將安全鉗內液壓油壓力在設定時間內逐級從最大降至零，從而使得安全鉗線性釋放液壓油壓力，實現緊急剎車。液壓盤式剎車作為鉆機最后一道安全屏障，為確保其剎車可靠性，當電磁減壓閥YB1在設定時間內完成泄壓后，開關K2、K3相繼斷開，電磁閥YA2、YA3失電換向，以保證安全鉗內壓力油可靠泄壓，提高剎車可靠性。

2液壓系統特點

(1)液壓盤式剎車液壓系統回路中串聯設置有YA1、YA2、YA3等多個電磁換向閥，三個換向閥中任意一個起作用均可實現安全鉗泄油剎車，提高了剎車安全性;(2)液壓系統回路中設置比例減壓閥YB1，通過電控系統控制，使安全鉗在規定時間內成線性泄壓剎車，實現制動力矩可控，隨著剎車制動力矩逐級加大，避免因泄油過快對鋼絲繩造成沖擊，也可滿足緊急情況下鉆柱需要下放時能夠控制合適制動力矩;(3)液壓系統電磁閥YA1、YA2回油通道分別設置可調節流閥2、3，避免當電磁閥YB1失效時安全鉗剎車過快，液壓油經節流閥2、3緩慢回油，減弱制動時由于鉤載慣性對鋼絲繩的沖擊。

3結論

該液壓系統主要針對僅配套安全鉗的液壓盤剎控制原理進行設計研究的，可在保證鉆機鋼絲繩不受較大沖擊的條件下實現盤剎駐車、緊急剎車等功能，液壓系統回路中串聯設置多個控制閥，實現多重安全功能，確保剎車可靠，且可實現線性剎車力矩、柔性制動的要求，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計提供參考。

參考文獻

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作者：段武 許永雷 于浩 王新衛 張利賢 單位：寶雞石油機械有限責任公司