天车.游车.大钩.转盘

天车、游车、大钩、水龙头、转盘

培 训 讲 义

2006年10月

前 言

天车、游车、大钩、和转盘是钻机的重要部件。为了使油田有关操作人员熟悉和掌握它们的使用维护方法，本讲义分别对它们作了介绍。

在使用时所需的关于配套设备（或部件的）结构参数和使用维护等项内容以及相关的资料，详见配套设备的使用说明书和其他有关的技术文件。

在使用这些设备以前，参与此项工作的管理人员、技术人员和操作者必须仔细阅读使用维护说明书及与这些设备有关的说明书和相关资料，了解并熟悉所有的细节，此外还要具备相应的安全操作知识和技能。

全部的管理工作和具体操作还应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执行。

限于编者的水平和能力，讲义中可能会出现缺点和错误，恳切希望各位提出批评和建议。

目 录

第一章 天车、游车和大钩概述 ................................................................... 1 第二章 天车 ................................................................................................... 3

一、天车的类型和结构 ......................................................................... 3 二、天车的维护与保养 ......................................................................... 5 三、南堡项目天车介绍 ......................................................................... 6 第三章 游动滑车 ........................................................................................... 8

一、游车的类型和结构 ......................................................................... 8 二、游车的维护与保养 ......................................................................... 9 三、南堡项目游车介绍 ....................................................................... 10 第四章 天车和游车在使用、运输及贮存中应注意的问题 .................... 12 第五章 钻井大钩 ......................................................................................... 12

一、钻井大钩的类型和结构 ............................................................... 12 二、钻井大钩的维护与保养 ............................................................... 14 三、南堡项目钻井大钩介绍 ............................................................... 15 四、大钩使用、运输和贮存中应注意的问题 .................................. 17 五、组和式游车大钩介绍 ................................................................... 19 第六章 转盘 ................................................................................................. 20

一、典型转盘的结构 ........................................................................... 20 二、转盘的安装与使用 ....................................................................... 22 三、转盘的维护与保养 ....................................................................... 24 四、南堡项目转盘介绍 ....................................................................... 26 五、运输与贮存 ................................................................................... 28 第七章 水龙头 ........................................................................................... 29

一、水龙头的类型和结构 ................................................................... 29 二、水龙头的维护与保养 ................................................................... 32 三、水龙头常见故障及处理方法 ....................................................... 34

第一章 天车、游车和大钩概述

钻机的起升系统担负着起下钻具、下套管以及控制钻头送进等工作，以辅助完成钻井生产。为完成这些工作，可以采用不同的起升系统：机械滑车组、液压方式、杠杆或齿轮方式等，但到目前为止，机械滑车组是最广泛使用的方式。

固定在井架上部的天车，通过柔性连接的钢丝绳，与运动的游车连在一起，它们和大钩、吊环及死绳固定器等组成的游动系统是钻机机械滑车组式起升系统的重要组成部分。在大钩和吊环上悬吊钻柱或套管柱，钢丝绳穿过死绳固定器。游动系统用来将绞车滚筒的旋转运动转换成大钩的直线运动。

天车、游车和大钩等作为游动系统的重要组成部分，以下各项要求都是适用的：

1. 使用可靠性。天车、游车和大钩其中任何部分一旦出现问题，都可能导致重大事故。

2. 使用安全。运动件应根据其工作环境配置护罩，并具有流线型外观，以消除碰到井架遇阻的可能性。

3. 使用方便。零部件尽可能方便、快捷的装配和拆卸；同一型式机构和元件之间的互换。

4. 良好的移运性。便于吊装、移动和运输。

游动系统结构是指天车和游车的滑轮数目和有效工作绳数。游动系统结构的选择，是游动系统设计的重要组成部分；在充分考虑起下钻速度的同时，游动系统结构可按井深或最大起重量来选定。

表1 系列钻机的游动系统参数（参见SY/T5609-1999）

名义钻深（m） 127mm钻杆 114mm钻杆 最大钩载 （kN） 游动系统结构 有效绳数 钢丝绳直径 Z （mm） 500～800 500～1000 600 900 1350 1700 2250 3150 4500 3×4 4×5 4×5 4×5 5×6 4×5 5×6 5×6 6×7 5×6 6×7 5×6 6×7 7×8 6×7 7×8 8×9 6 8 8 8 10 8 10 10 12 10 12 10 12 14 12 14 16 22 26 29 32 32 35 38 700～1400 800～1500 1100～1800 1200～2000 1500～2500 1600～3000 2000～3200 2500～4000 2800～4500 3500～5000 4000～6000 4500～7000 5000～8000 6000～9000 5850 42 5000～8000 6000～9000 6750 42 45 API 8A、API 8C是美国石油协会关于钻井和采油提升设备的标准，它们整体或部分地引用了其它API标准和工业标准，被越来越多的钻井设备生产商和设备使用者所认同和采纳，并被逐渐认为是钻井和采油提升设备设计、制造和试验的规范性文件；是否采纳这些标准进行钻井设备的设计和制造，是否具有API 的认证，已经成为钻井设备生产商进入国内、外市场的基本条件之一。

API8A、API 8C标准的采用有助于产品质量的提高，同时使设备的安全性和可靠性得到保证。目前国内众多的钻井设备生产厂家均采用或部分采用了API8A和API 8C标准，使国内不同钻井设备生产厂家制造的设备

在一定程度上具有通用性和互换性；这为设备的生产者和使用者都带来了极大地便利，也为钻井设备的规模化生产提供了可能，从而提高了经济效益。鉴于此，在进行游动系统设备的设计时，应积极采用这些标准。

HSE

规范对天车、游车和大钩的要求。目前，尚没有具体的、被广泛

认同和采纳的HSE规范，部分设备使用者和钻井设备生产商根据国家和行业的一些法规和标准，从自身要求和实际条件出发，相继制定了一些规定。宝鸡石油机械有限责任公司在现行的国家、行业和API相关标准、规范的基础上，广泛收集、整理油田用户的HSE规定和要求，编制了天车、游车、大钩和水龙头设计的HSE规范，对在设计过程中的HSE要求进行了具体规定，内容涉及产品的使用环境、材料性能要求、无损检测、强度设计和安全防护等诸多方面，目前已在产品设计、制造中全面贯彻实施。

在满足上述各项要求的同时，根据各种设备不同的功能和工作环境，还应满足各自不同的要求。

第二章 天车

一、天车的类型和结构

天车是安装在井架顶部的定滑轮组。主要部件有天车架、主滑轮组和快绳轮；另外为完成其它一些辅助工作，一般还有辅助滑轮总成、起重架、

防碰缓冲装置及挡绳架、围栏等部件。

图1 天车结构

1. 天车架 2.主滑轮组 3.快绳轮 4.起重架 5.挡绳架 6.挡绳架

7.围栏 8.辅助滑轮 9.防碰缓冲装置

天车按心轴数量和其固定方式可分为单轴式和多轴式。在单轴式结构中，所有滑轮装在一根或几根活动的同轴放置的心轴上，轴承安装在滑轮的轮缘里；在多轴式结构中，各心轴不同轴，它与滑轮一起在轴承上旋转，轴承固定在机架的壳体内。由于单轴式天车结构紧凑，重量轻，因而得到较广泛应用。

（a） （b） （c） 图2 天车滑轮组结构方案

（a）单轴、两点支承式 （b）单轴、多点支承式 （c）多轴式

天车与游车间钢丝绳的缠绕方式有两种——顺穿钢丝绳和花穿钢丝绳；根据穿绳方式的不同，天车又可分为顺穿式天车和花穿式天车。花穿钢丝绳方式使游车的运动比较平稳，但顺穿钢丝绳方式为游车提供的运动空间更大，相对而言可更有效地利用井架的高度。因此，顺穿式天车被更多的采用。

（a） （b）

图3 天车滑轮组穿绳方案

（a） 顺穿：绞车滚筒—1—A—2—B—3—C—4—D—5—E—6—F—7—死绳固定器 （b） 花穿：绞车滚筒—1—C—2—D—3—B—4—E—5—A—6—F—7—死绳固定器

二、天车的维护与保养 1. 工作前的维护检查

为了使天车长期无故障工作，应及时正确的进行保养。天车安装前如果有不正常的情况必须排除。天车在工作前应进行以下检查：

1) 所有连接必须固定牢靠，不得有松动现象。

2) 各滑轮的转动应灵活，无阻滞现象。当转动一个滑轮时，其相邻滑轮不应随着转动。

3) 各滑轮轴承应定期加注润滑脂，并检查润滑脂咀和油道是否通畅。

各滑轮轴承每周加注ZL-3锂基润滑脂两次。

4) 各滑轮轴承温升不得大于40℃，最高温度不超过70℃，运转正常，且无异常声音。

5) 各挡绳架是否有碰坏、弯曲现象。

2. 运行中的维护检查

1) 根据润滑保养规定，按期加注润滑脂。

2) 当轴承发热温升超过环境温度40℃时，应查找原因，更换润滑脂。 3) 在长期使用中，特别是在润滑不好的情况下，滑轮的轴承因磨损、导致间隙增大，轴承会发出噪音及滑轮抖动，抖动会降低钢丝绳的寿命，为了避免事故，应及时更换磨损了的轴承。

4) 滑轮有裂痕或轮缘缺损时，严禁继续使用， 应及时更换。 5) 滑轮槽的形状对钢丝绳寿命有很大影响，应经常检查滑轮槽的磨损情况，定期用专用样板进行检验。当滑轮磨损，小于所允许的最小半径时，应进行修复或更换。样板的制作与使用可参照API RP 9B的规定。

三、南堡项目天车介绍

1. 技术参数

 额定载荷 3150 kN  钢丝绳直径 Φ35 mm  主滑轮数 6个  主滑轮外径 Φ1270 mm

 导向轮数 1个  导向轮外径 Φ1524 mm  辅助滑轮外径 Φ400 mm  辅助滑轮数 4个 2. 结构和功能说明

TC 315天车与游车采用顺穿钢丝绳方式。它承受最大钩载和快绳、死绳的拉力，并把这些载荷传递到井架和底座上。在最大钩载一定的情况下游动系统绳数越多，快绳的拉力越小，从而可减轻钻机绞车在钻井各种作业(起下钻、下套管、钻进、悬挂钻具)中的负荷并减少发动机组的配备功率。天车梁下部装有防碰装置，起安全保护作用。

TC 315天车主要由天车架、主滑轮组及其挡绳架、导向滑轮及挡绳架、捞砂滑轮组及挡绳架、围栏、起重架和辅助滑轮组等部件组成。

天车架采用整体焊接结构。主滑轮总成和导向轮总成分别用M24高强度螺栓与天车架连接；天车架与井架之间用M30高强度螺栓连接。

主滑轮总成由主轴、支座、滑轮、轴承等组成。每个滑轮内均装有一付轴承，轴端设有给每个滑轮加注润滑脂的润滑油杯，可方便地向轴承内加注润滑脂。在滑轮外缘装有挡绳架，防止钢丝绳从滑轮槽内脱出。

导向滑轮总成由轮轴、支座、滑轮、 轴承等组成。轴端装有润滑油杯，可方便地向轴承内加注润滑脂。在滑轮外缘装有挡绳架，防止钢丝绳从滑轮槽内脱出。

天车上装有4个辅助滑轮，每个滑轮轴端均装有润滑油杯。辅助滑轮可用于起吊或悬挂重物（起吊或悬挂的最大静载荷不得超过5000kg）。

天车起重架供维修天车用，TC 315天车配有最大起重量为5000kg的桁架式结构起重架。

为了保护滑轮和防止钢丝绳跳槽,所有滑轮外缘均装有挡绳架。

第三章 游动滑车

一、游车的类型和结构

游车按滑轮组心轴的数量和布置形式不同，一般有两种形式：单滑轮组（单轴）式和多滑轮组（多轴）式。一般游车结构多为单滑轮组（单轴）式游车，单滑轮组（单轴）式游车是将全部滑轮安装到固定在侧板上的同一心轴上。

图4 游车结构

1、 吊梁 2、滑轮 3、滑轮轴 4、侧板 5、下护板 6、侧护板 7、提环销 8、提环

宝鸡石油机械有限责任公司制造的YC 170、YC 225、YC 315和YC 450 系列游动滑车就是单滑轮组（单轴）式游车，其结构见图4。游车主要是由吊梁、滑轮、滑轮轴、侧板组、侧护板、下护板、提环销、提环等组成。

图5 多滑轮组（多轴）式游车 多滑轮组（多轴）式游车是将两组滑轮分别的安装到各自的侧板上，而在心轴之间留出一定的空间；其结构见图。多滑轮组（多轴）式游车一般用于自动化起下钻系统或一些顶驱装置的悬吊。

二、游车的维护与保养

游动滑车在工作期间应经常仔细检查以下各项：

1、轴承在使用前及工作期间是否按规定加注好润滑脂。轴承应每周加注两次ZL-3锂基润滑脂。

2、轴承应运转正常，无任何异常噪音。轴承温升不得大于40℃,最高温度不超过70℃。

3、在使用过程中，轴承发出噪音及由不平稳运动造成的滑轮抖动，是双列圆锥滚子轴承间隙增大的结果。轴承润滑不当会导致磨损的加剧。滑轮不稳和抖动会降低钢丝绳的寿命。为了避免事故，应及时更换磨损了的轴承。

4、滑轮转动是否灵活，有无阻滞现象。

5、如果侧护板变形会影响滑轮的正常转动，应按要求校正侧护板的形状。

6、如果滑轮边缘破损，钢丝绳就可能跳出滑轮槽，使钢丝绳发生剧烈跳动，损坏钢丝绳，所以在这种情况下应及时更换滑轮。

7、滑轮槽表面如果产生波纹状的沟槽，则当滑轮组启动或制动时，会对钢丝绳起挫削作用而造成严重磨损。发现这种危险迹象时，应将轮槽

重新车光或更换滑轮。在更换滑轮时，应落实新滑轮的材质是否具有能承受预定负荷足够的强度。

8、滑轮槽形状对钢丝绳寿命有很大影响，应经常检查滑轮槽的磨损情况，定期用专用样板进行检验。当滑轮磨损，小于所允许的最小半径时，应进行修复或更换。样板的制作与使用可参照API RP 9B的规定。

9、本游动滑车承受最大载荷时，应在不低于-18℃环境温度下使用，如要在低于此温度下使用时，必须对材料低温性能给予确认，并采取必要的防护措施。

三、南堡项目游车介绍 1. 技术参数

 型号 YC 315

 最大钩载 3150kN (350 tons)  滑轮数 6

 滑轮外径 φ1270mm (50 in)  适用钢丝绳直径 35mm (13/8 in)

 外形尺寸(长×宽×高) 2690×1350×800 (mm)  理论重量 5500kg

2. 结构和功能说明

YC 315游动滑车(见图一)主要是由吊梁、滑轮、滑轮轴、侧板组、侧护板、提环和提环销等组成。

吊梁通过吊梁销连接在侧板组的上部，吊梁上有一吊装孔，用于游动滑车的整体起吊。

滑轮由双列圆锥滚子轴承支承在滑轮轴上，每个轴承都有单独的润滑油道，可通过安装在滑轮轴两端的油杯分别进行润滑。为最大限度地抵抗磨损，滑轮槽都进行了表面热处理。 45126783910图6 YC 315游车 1.吊梁 　 2.护罩 　 3.左侧板组 　4.吊梁销5.护罩销 　 6.滑轮 　 7.轴 　 8.右侧板组9.提环　　　10.提环销 为防止泥浆等污物进入游动滑车内部，在游动滑车两侧装有侧护板。 侧护板通过护罩销及丝堵与侧板连接起来。

为防止钢丝绳跳绳，在侧板组上还焊有下护板，保证钢丝绳安全工作。

提环由两个提环销牢固地连接在两侧板组上。提环与大钩连接部分的接触表面半径符合API 8A规范。提环销的一端用开槽螺母及开口销固定着，当摘挂大钩时，可以拆掉游动滑车的任何一个或两个提环销。

第四章 天车和游车在使用、运输及贮存中应注意的问题

天车、游车在使用、运输和储存中的设计时，还应考虑和重视下列一些问题。

（1） 滑轮的直径选择。增大滑轮直径，可以提高钢丝绳的疲劳寿命；特

别是如果天车死绳滑轮的直径过小，将会使钢丝绳形成扭结，造成过度磨损。在考虑了轻便性和经济性之后，滑轮应该越大越好。滑轮直径应符合API RP 9B《油田用钢丝绳的应用、维护和操作的推荐做法》的规定。

（2） 滑轮的材料和滑轮槽表面硬度的选择。滑轮长期在重负荷下工作，

如果滑轮的材料选择不当或滑轮槽表面硬度太软，则轮槽的表面会产生波纹状的沟槽；当滑轮组制动或启动时，会造成钢丝绳的严重磨损。一般要求轮槽表面应光滑，工作表面硬度应为HRC45～50，硬度层厚不得小于2mm。

（3） 天车和游车整体裸装搬运。吊装时用起重机吊挂游动滑车吊梁上的

吊装孔，严禁直接在地面上拖拉。

（4） 贮存时，应将产品表面清洗干净，滑轮绳槽处涂抹润滑脂，各轴承

加注润滑脂。

（5） 天车和游车应存放在干燥通风、无腐蚀的仓库内，严禁日晒、雨淋。

第五章 钻井大钩

一、钻井大钩的类型和结构

钻井大钩是重要提升设备，其主要用于钻井过程中悬吊和起下钻柱，

更换钻头，下套管以及在轻度卡钻或遇阻时排除事故。

钻井大钩按完成的钻井工艺任务，可分为三钩式和两钩式。三钩式钻井大钩有一个主钩和两个副钩，是我们在起下钻和钻井作业中广泛应用的一种大钩。两钩式钻井大钩没有主钩，只有挂吊环的两个副钩，一般只用于下放套管柱。

钻井大钩按其结构可分为两种，钩杆与钩身刚性连接和钩杆与钩身销轴铰链连接；钻井大钩按其制造方法，又可分为锻造的、铸造的和钢板组合式的。尽管每一种结构均有自己的优缺点，但在目前制造技术和无损检测技术较高的条件下，钩杆与钩身刚性连接、铸造的三钩式钻井大钩以其质量可靠，轻巧紧凑，使用方便成为应用最为广泛的大钩型式。

兰石国民油井公司和宝鸡石油机械有限责任公司制造的DG 225大钩、DG 315大钩和DG 450大钩均是钩杆与钩身刚性连接、铸造的三钩式大钩，其结构如图所示。

图7 大钩结构

1、提环 2、提环销轴 3、提环座 4、上筒体 5、下筒体 6、钩体 7、钩杆 8、摩擦盘 9、外弹簧 10、内弹簧 11、轴承 12、制动机构 13、钩杆螺母 14、安全锁舌 15、销 轴

二、钻井大钩的维护与保养 1．大钩使用前的检查：

⑴ 提环销轴两端的螺母及开口销是否牢靠； ⑵ 副钩上的螺栓是否拧紧； ⑶ 安全舌的掣子是否灵活可行；

⑷ 磨擦盘、安全销、顶杆、掣子的润滑情况； ⑸ 钩身悬挂微量载荷后用手转动钩身是否灵活； ⑹ 制动机构的“开”“关”是否灵活、可靠；

⑺ 筒体内机油油质、油位；

⑻ 大钩在水平及垂直位置时，各密封处是否漏油。

2．维护保养

⑴ 大钩在承受较大冲击负荷后（如碰撞、顿钻、事故等）应立即检查各受力部位，（钩身、主钩口、副钩、提环、提环销等）必要时应采用探伤检查，确认无异常情况后方可继续使用；

⑵ 钩身、提环、提环座、筒体等不得随意气割、焊接。

⑶ 定期检查提环、提环销、提环座、钩身各受力区域，发现裂纹等情况应立即停止使用。

⑷ 副钩吊耳部位最容易磨损，应注意测量吊耳磨损最严重点的深度，当磨损量达到12mm时应迅速送修。

⑸ 本大钩承受最大载荷时，应在不低于-18℃环境温度下使用，如要在低于此温度下使用时，必须对材料低温性能给予确认，并采取必要的防护措施。

三、南堡项目钻井大钩介绍 1. 技术参数

最大钩载 3150 kN( 350 tons) 主钩口直径 Φ180 mm 副钩口直径 Φ120 mm 弹簧工作行程 200 mm 主钩口开口尺寸 220 mm

钩身旋转半径 465 mm

外形尺寸（长×宽×高） 2953×0×830（mm）

2. 结构和功能说明

DG 315大钩的钩身、提环、提环座等主承载件均采用特种合金钢材料制成。具有良好的机械性能和较高的承载能力。

提环与提环座采用销轴连接，筒体与钩身采用左旋螺纹连接，钩杆与提环座固定在一起，使钩身与筒体可绕钩杆回转或沿钩杆上下运动。筒体内装有内外弹簧，起钻时，能使立根松扣后向上弹起，同时，筒体内特殊的结构，使筒体和钩身空腔内的机油具有良好的液力缓冲功能，从而又可以消除卸扣后钻杆的反弹振动，使钻杆接头螺纹不受损坏。

轴承采用推力滚子轴承，靠筒体和钩身空腔内的机油润滑。 筒体上端装有磨擦定位装置，大钩空载或提升空吊卡时，磨擦盘与提环座之间的磨擦力可阻滞钩身的转动，以免吊卡转动，便于操作；当悬挂钻杆柱时，磨擦盘与提环座间不再有磨擦力，钩身可任意转动，避免发生游车转动现象。

大钩的制动机构可将钩身在360°范围内每隔45°锁住。把“止”端的手把向下拉时，钩身锁住，不能转动；把“开”端的手把向下拉时，解除制动，钩身可任意转动。

钩舌装有闭锁装置，水龙头提环挂入后，钩身可自动闭锁，避免水龙头提环脱出。

四、大钩使用、运输和贮存中应注意的问题 1、大钩的选用

如前所述，钻井大钩主要用于钻井过程中悬吊和起下钻柱，更换钻头，下套管以及在轻度卡钻或遇阻时排除事故；除此之外，钻井大钩在钻井作业和起下钻及下套管时，还要严格的完成一些工艺功能。在选用大钩时，必须综合考虑这些因素。

SY/T5527-2001《石油钻机主要提升设备》标准对大钩的设计除规定了设计条件、强度准则、材料要求和无损检测等通用性要求外，还针对大钩所要完成的功能，对它的结构性能有明确具体的要求：

2） 为了能方便的扣住或松开立根，要求大钩钩身单人徒手应能灵活转

动。

3） 为了防止丝扣松开后立根跳起来损伤丝扣，要求大钩要有缓冲减震

功能（装置）。

4） 为了保证在下钻停顿时，可靠的将水龙头提环保持在大钩钩口里，

要求大钩主钩口要有保险防松机构。

5） 为了保证吊环可靠的悬挂在副钩口里，要求大钩副钩口要有保险防

松机构。

6） 卸开钻杆时，为了使立根的母接头与公接头自动脱开，大钩承载弹

簧的初始力应大于一个立根、一付吊环、吊卡及钩身质量之和，弹簧工作行程应是钻杆外接头螺纹长度的1.3～1.8倍。

7） 由于在钻井作业时，大钩要悬吊连接着旋转钻柱的水龙头垂直移

动，承受在水龙头支点上产生的扭矩，因此大钩钩身在钻井作业时

要有锁定功能。

8） 在进行起下钻作业时，为使吊卡停留在二层台预定位置上，利于扣

住或松开立根上的吊卡，便于井架工的操作，大钩要有摩擦定位或自动定位功能。

由于大钩不仅用于悬挂管柱，而且还具有一定的功能，因此应根据大钩的最大钩载和要严格完成的一些工艺功能，综合考虑各种型式大钩的优缺点来选定大钩。

2、润滑

1．筒体上部密封盘、安全舌销轴、顶杆、掣子采用2号锂基润滑脂润滑（或ZL－3锂基润滑脂），每周加油一次。

2．筒体内的轴承、衬套等采用20#机油润滑，加油量约15 升。加油时，让大钩空负荷垂直悬挂，同时打开筒体上的两个丝堵，使干净的机油从一个油孔流入，直到油位到达对面油孔位置为止。

3．定期检查机油的质量，发现有变质或浑浊等情况应立即更换，建议每6个月检查一次。

3、运输和贮存

1．大钩在搬运及安装时应使用起重机吊装，严禁在地面上拖拉。 2．大钩应放在干燥通风无腐蚀物质的仓库内。使用过的大钩应将外表面的油污清干净，长期封存时还应将筒体内的机油及沉淀物清理干净，各表面涂以防锈油。

五、组和式游车大钩介绍

将游车和大钩连接在一起形成一个整体，完成的游车和大钩所担负的各项功能，称之为组和式游车大钩或游车大钩。组和式游车大钩与的游车和大钩比较，明显的减小了整体高度，相应的降低了对井架高度的要求。组和式游车大钩一般做成两种型式：游车与大钩铰链连接的和游车与大钩壳体刚性连接的。组和式游车大钩担负的各项功能与的游车和大钩所担负的各项功能是一样的，组和式游车大钩的设计要求与的游车和大钩的设计要求也是相同的。

如图所示，就是一种游车与大钩壳体刚性连接的组和式游车大钩。目前，国内最大钩载1700kN以下的钻机多配置组和式游车大钩，最大钩载2250kN以上的组和式游车大钩尚未见制造；国外最大钩载5850kN以下的组和式游车大钩均有生产。 图8 组和式游车大钩 第六章 转盘

一、典型转盘的结构

转盘是在进行钻井作业时，通过一对锥齿轮副实现减速，使转台获得一定范围内的转速和扭矩输出，驱动钻具进行工作，并在起下钻和下套管时，悬挂管柱的设备。

如图9所示为国产ZP375转盘常见的一种结构，它主要由主补心装置、转台装置、锥齿轮副、输入轴总成、锁紧装置、底座、上盖等零部件组成。

由于传动平稳、噪声小，承载能力高，锥齿轮副多采用螺旋锥齿轮。转台装置是转盘用以输出转速和扭矩的旋转件，转台装置由主轴承支承在底座内，主轴承采用主辅一体式结构的角接触推力球轴承，既可承受最大钻柱和套管柱负荷，也可承受钻井和起下钻时来自井下向上的冲击负荷，结构紧凑。底座内设有左、右两个曲拐式锁紧装置，转台锁紧装置直接作用于转台，顺时针、逆时针两个方向转动，以适应采用井下钻具钻井或特殊钻井作业时承受反扭矩的需要。输入轴总成设计成筒式结构，将小齿轮轴和小齿轮轴承封装在园柱形筒内，然后整体安装在主体内，安装维修方便，输入轴的轴端直径，键槽各尺寸均符合API 7K中5号轴头的规定。底座是铸焊结构的刚性矩形壳体，可承受最大静负荷，其内腔有润滑油池。

图10所示是另外一种转盘结构型式，国外转盘常采用这种结构。它与图9所示转盘比较，差别主要在于采用了主、辅一体的圆锥滚子轴承作

为主轴承和焊接结构的底座。采用主、辅一体的圆锥滚子轴承，轴承承载力图9 ZP 375转盘结构图 1. 底座 2.上盖 3.转台装置 4.主补芯装置 5.锥齿轮付 6.输入轴总成 图10 转盘结构图

大，结构尺寸小，转盘底座上回油孔位置可以较高，在转盘发生较大角度倾斜时，润滑油不易漏出。外壳为焊接结构，制造方便，适宜单件和小批量生产。

根据转盘开口（通孔直径）的不同，石油钻机用转盘有五种型号：ZP 175、ZP 205、ZP 275、ZP 375和ZP 495。通过转盘中心的轴向载荷是转盘的主要载荷，转盘的扭矩不作为主要载荷。针对不同型号的转盘，SY/T 5531－1992《石油钻机用转盘》标准规定了如表2所示的转盘的五个基本

参数。

表2 石油钻机用转盘基本参数

型号 通孔直径 mm（in） 444.5 （17 1/2） 520.7 （20 1/2） 698.5 （27 1/2） 952.5 （37 1/2） 1257.3 （49 1/2） 中心距 mm 1118 1353 1353 1353 1353 1353 1651 转台 最大静载荷 最大工作扭矩 最高转速 kN N.m r/min 1350 3150 4500 5850 7250 13729 22555 27459 32362 36285 300 300 300 300 300 ZP 175 ZP 205 ZP 275 ZP 375 ZP 495 与SY/T 5531－1992《石油钻机用转盘》标准不同，API Spec 7K《钻井和修井设备规范》对表中最大静载荷、转台最大工作扭矩和转台最高转速未作具体要求，对这三个参数应理解为转盘所能达到的能力，换言之就是转盘的能力不得小于这三个基本参数的要求。举例来说，ZP 175转盘标准规定最大静载荷为1350kN，而宝鸡石油机械有限责任公司制造的ZP 175转盘最大静载荷则达2700kN。

应注意，转盘不同于其它设备，其设计工作温度为0℃；在低于此工作温度时，不推荐转盘在额定载荷下工作。

二、转盘的安装与使用 1. 安装调整

转盘通常安装于钻机钻台底座的转盘梁上，上盖与台面平齐为宜，就位找正后，采用定位块及螺栓固定(也可采用其他方式)。

转盘在安装时应按表3的要求调整。

表3 转盘安装时的调整

连接驱动方式 安装找正部位 快速轴输入链轮与绞车输出链轮的平面度 链条传动 （推荐的、较精确的对中方法见注释） 快速轴输入法兰与传动装置输出法兰的平行度 (在依次相差90度的四点测量) 快速轴与传动装置输出轴的同轴度 齿式联轴器传动 快速轴与传动装置输出轴的同轴度 ≤允差 0.2a mm 100a—中心距 ≤20mm ≤30mm ≤1.5mm 万向轴传动

注：链传动较精确的对中方法是用两根钢丝（如钢琴弦）沿两个链轮的一个平面张紧，一根在中心线之上，一根在中心线之下，移动其中一个链轮，使两根钢丝和链轮四个点接触时，就可决定两个链轮已对中，其中心线是平行的，并且和轴线垂直。

2. 操作使用

2.1 主补心装置与转台、补心的锁紧

锁紧销端部箭头的指向一般与制动块的舌部相一致，当销子端部箭头指向转台、补心时则表示主补心装置与转台补心锁紧，反之则表示主补心装置与之分离。 2.2 转台的制动

转台锁紧装置在转盘启动时应处于开启位置，需制动转台时，用低速挡驱动转台，提起操纵杆将掣子送入转台的凹槽内，操纵杆手柄 在前端(靠井眼)为制动，在后端(靠输入轴头)为打开。

注意：

启动处于制动状态的转盘，可能会使转盘内零件产生严重的损坏 2.3 转盘与滚子补心的配套使用方法

钻井作业或下7”套管时，在主补心装置中直接装入API 3号补心。 下95/8”套管时，在主补心装置中直接装入API 2号补心。 下133/ 8”套管时，在主补心装置中直接装入API 1号补心。 下20”套管时，取出主补芯装置开在转台中直接装入API 0号补心。

3、常见故障及其排除

转盘常见故障及处理方法如表4所示：

表4 转盘常见故障及处理方法

故障类型 现 象 原 因 油面过高或过低 油池发热 转盘发热 齿轮发热 转台发热 机油污染 轴承损坏 齿侧间隙不正确 转盘中心和井架中心不对中 齿轮磨损 异常噪音 间断的噪音和冲击声 轴承磨损 齿轮侧隙过大 油池漏油 从密封处漏油 密封垫片损坏 轴承挡圈螺栓松动 处理方法 检查油位 更换机油 更换已坏轴承 重调侧隙 检查并调整 检查及更换 检查及更换 检查及重调 更换垫片 重新上紧各螺栓 转台轴向窜动 不均匀噪音和转台跳动

三、转盘的维护与保养 1. 润滑

1.1 转盘的锥齿轮副、轴承为飞溅润滑，使用加10% 4号防锈复合剂的90号硫磷型极压工业齿轮油(按油标尺)，每两个月更换一次，油位应以停车5min后的液面为准，当油位降至或低于油标尺下限时则应补充润滑油，加油量一般以接近或达到油标尺上限为宜，润滑油过量则会引起转台下迷

宫密封处的泄漏现象。推荐使用的油品规格如表5所示。

1.2 转台锁紧装置（见图11）的销轴为脂润滑，使用2号锂基润滑脂，每周润滑一次。 黄油润滑点（共4处）Lubricating points 图11 转台锁紧装置 表5 转盘润滑用油品规格

润滑部位及说明 环境温度 10℃～68℃ 主油箱 （注：油品中含防锈、防腐蚀、抗泡沫和硫磷型极压抗磨损添加剂） －29℃～16℃ －40℃～27℃ 0℃～50℃ 转台锁紧装置 －30℃～5℃ －40℃～50℃ －7℃～38℃ 油品规格 AGMA Mild EP #7 L－CKD 460齿轮油 API GL－5，85W－140齿轮油 AGMA Mild EP #6 L－CKD 320齿轮油 API GL－5，85W－90齿轮油 AGMA Mild EP #2 API GL－5，80W－90齿轮油 API GL－5，75W－90齿轮油 NLGI 2极压锂基润滑脂 NLGI 0极压锂基润滑脂 NLGI 2极压复合锂基润滑脂

2、日常维护检查项目

2.1 检查油位、油温、油质是否正常。

2.2 检查输入轴上的弹簧密封圈、转台下迷宫密封是否有泄漏。

2.3 检查转盘运转的声音及振动是否有异常。

2.4 检查转台锁紧装置是否灵活可靠并处于钻井作业所需的位置。 2.5 检查方瓦与转台，补心锁紧销子和制动块的转动是否灵活可靠。

3、定期维护检查项目

3.1 每完成一口井应检查一次连接螺栓有无松动，松动则应以690N.m 的力矩上紧。

3.2 每完成一口井应检查一次输入链轮有无轴向窜动，松动者则应上紧轴端压板螺钉。

3.3 每完成一口井应检查一次输入链轮轮齿的磨损及变形情况，磨损或变形较大时应予以更换或修复。

3.4 每完成一口井应检查一次补心装置的磨损及变形情况，磨损或变形较大时应予以更换或修复。

3.5 建议转盘累计钻井进尺达90000m~100000m时，应对锥齿轮轮齿、轴承滚道的磨损及点蚀情况进行检查，达到相关标准者应予以更换。

四、南堡项目转盘介绍 1. 技术参数

型号 ZP 375

转盘通孔直径 952.5 mm (371/2 in) 最大静载荷 5850 kN 最高工作转速 300 r/min 齿轮传动比 3.56

转盘中心到输入链轮第一排齿(内侧)中心之距离 1353mm(531/4 in) 外形尺寸(长×宽×高) 2415mm×1810mm×718mm

重量 8000 kg

2. 结构和功能说明

转盘主要由主补心装置、转台装置、锥齿轮副、输入轴总成、锁紧装置、底座、上盖等零部件组成。

锥齿轮副采用螺旋锥齿轮，传动平稳，接触应力小，承载 能力高，大小锥齿轮均由高合金钢经热处理制造而成，锥齿轮副的啮合间隙可由主轴承下部和输入轴总成轴承套法兰端的垫片来调整。

转台装置是转盘用以输出转速和扭矩的旋转件，其主要由大锥齿圈、转台、主轴承、下座圈等零件组成， 转台通孔直径符合API 7K的规定，大锥齿圈与转台紧配合装在一起，主轴承采用主辅一体式结构的角接触推力球轴承，其既可承受最大钻柱和套管柱负荷，也可承受钻井和起下钻时来自井下向上的冲击负荷，结构更为紧凑，下座圈与转台用螺栓连接起到支承主轴承下座圈的作用，通过垫片调整主轴承的轴向间隙，转台装置由主轴承支承在底座内，并用钩头螺栓将主轴承中座圈与底座相连。 输入轴总成是转盘动力的输入部件，其为筒式结构，由轴承套、轴承、输入轴、小锥齿轮等零件组成，输入轴由一个向心短圆柱滚子轴承和一个向心球面滚子轴承支承在轴承套内，该轴总成装于底座内，输入轴的轴端直径，键槽各尺寸均符合API 7K中5号轴头的规定。

底座是采用铸焊结构的刚性矩形壳体，其可承受最大静负荷，其内腔有润滑油池，在底座内设有左、右两个曲拐式锁紧装置，可将转台在正、反两个转向锁住，以适应采用井下钻具钻井或特殊钻井作业时承受反扭矩的需要。上盖是用花纹钢板焊接而成的矩形面板，用内六角螺钉固定在底

座上。

主补心装置为剖分式结构，其内孔装入API 3号补心装置后可使用51/4

四销驱动滚子补心进行钻井作业，主补心装置与转台、API 3号补心装置均采用制动块相联。

转盘的齿轮、轴承采用飞溅润滑；锁紧装置的销轴采用脂润滑。 转盘的转台与底座之间的动密封采用迷宫式密封，输入轴与轴承盖之间的动密封采用弹簧密封圈密封，其余静密封均采用O型密封圈密封。

转盘输入轴端的传动方式通常为链轮和法兰两种，南堡项目ZP 375转盘采用的是法兰传动。

五、运输与贮存

1. 转盘运移时应使用起重运输工具和设备，并且只能从底座四角的吊装孔进行吊装，不允许直接在地面上拖拉。

2. 转盘停车使用时间超过两个月时应采取贮藏保养措施。首先将转盘底座上的丝堵旋下排空润滑油并清除 油池内的污物，对齿轮、轴承、转台、输入轴总成、补心装置等零部件予以清洗，然后在各零部件的表面及配合面涂以防锈油脂，对运动部件的配合间隙应用防锈油脂予以填封。

3. 转盘长期贮存时应置于干燥、通风、无腐蚀性物质的仓库内并定期防锈检查。

第七章 水龙头

一、 水龙头的类型和结构

水龙头是钻机的重要部件。作为钻机提升部件（不旋转）与旋转钻具之间的过渡部件，它上部的提环与大钩相连，下部中心管与方钻杆相连，在钻井过程中，中心管是由方钻杆带动的，它本身不能主动旋转。水龙头上的鹅颈管与水龙带相连接，在钻井过程中，中心管与钻具相连形成泥浆循环通道。带有旋扣器的水龙头，还具有在钻井作业过程中接单根或旋开方钻杆的功能。

水龙头的类型较多，但主要都是由固定、旋转、密封三大部分组成。 1、 固定部分

以外壳为主体，它是一个内部为油池的空心铸钢件，壳体外侧的槽孔用销轴固定提环。壳体内的环形一台用来装置主轴承，壳体的下半部侧面装有排放机油的放油螺塞，壳体上部装有上盖，上盖压着上扶正轴承和防跳轴承。上盖与壳体之间的垫圈，用来调整防跳轴承间隙，上盖顶端的法兰盘用螺栓与鹅颈管相连接。上盖装有给壳体内加油的注油螺塞。正常工作时，要求冲管不转动，冲管下部用下盘根盒压帽接在中心管的顶端。

外壳下盖用以衬托下扶正轴承，为装下部机油盘根和防止漏油，在壳体与下盖之间，下盖与压盖用石棉板密封。 2、 旋转部分

以中心管为主体承受钻具全部重量。它通过负荷轴承将载荷传

给壳体，经销轴、提环最后将载荷传给大钩。

防跳轴承是在钻进过程中，承受钻柱传来的反向冲击力，减少中心管可能发生的轴向窜动，以保证水龙头中心管正常运转。

上下两扶正轴承对中心管起扶正作用，保证其工作稳定性使中心管扶正。

中心管下部配合接头为反扣，以确保旋转时中心管与方钻杆之间不松扣。 3、 密封部分

由冲管总成和油封组成。油封和橡胶伞的作用都是防止泥浆等脏物进入壳体内部，并防止内部机油溢出，这是低压密封部分；冲管下部与中心管相接处是不转与转动的过渡，这样就由冲管盘根盒与冲管盘根组成了高压密封，其作用是通过多层盘根进行高压密封防止钻井液从该处刺漏，另外还要起到润滑冲管的外壁，减轻冲管磨损的作用，它构成了旋转与固定部分可快速装卸的密封装置，是水龙头中重要而又薄弱的环节。 4、 旋扣部分

由风动马达、齿轮、气控磨擦离合器等组成，旋扣动力传递是由以气源的压缩空气为动力的风动马达转动带动二级齿轮变速，将扭矩传递给中心管，达到旋扣的目的。当风动马达及传动系统拆卸后，用盖板将上盖连接处盖上即可当作普通水龙头使用。

图1、旋扣水龙头结构

1. 提环 2.鹅颈管 3. 提环销 4. 旋扣部分 5. 冲管总成 6. 防跳（扶正）轴承 7. 中心管 8. 壳体 9. 主轴承 10. 下扶正轴承 11. 下盖 12. 接头

常用水龙头的结构特点

1、轴承结构：根据扶正轴承相对于主轴承的位置，将两个扶正轴承分别置于主轴承的上下边，这样就使得扶正轴承间距大，扶正效果好，中心

管摆动小，工作稳定，利于钻井液密封及机油盘根的密封。防跳轴承布置在上扶正轴承的下方，可增大扶正间距使结构紧凑。实践证明，这种方案较之两扶正轴承同在主轴承的下方，是一种较好的方案，当两扶正轴承同在主轴承的下方时，扶正轴承间距小，扶正效果差，在扶正轴承磨损时，中心管易发生摆动，工作中不稳定。这种摆动将很快地破坏高压钻井液密封，加速机油盘根的磨损，使钻井液漏入油池，恶化了轴承润滑条件，缩短其寿命。现代大多数重型水龙头均采用两扶正轴承分别置于主轴承的上下边的方案。

冲管总成是水龙头关键密封件。水龙头的冲管总成大多采用浮动冲

管、改进V型盘根和快卸结构，如图所示。这种结构是一种成型填料密封结构，它靠填料本身在机械压紧力及泥浆压力的自紧作用下，产生弹塑性变形而堵塞泥浆泄漏通道的。其结构简单紧凑，密封性能良好，盘根和冲管更换快捷方便。

二、 水龙头的维护与保养

(一) 工作前检查

水龙头在工作前应仔细检查以下各项：

1、先卸开放油丝堵，排掉水龙头内积水或防腐油，用汽油或其他清洗剂进行清洗，清洗干净后，应上紧放油丝堵，按规定标号的润滑油加入水龙头中，应适量。

2、检查提环销轴、机油盘根、冲管盘根是否加足润滑油。

3、检查保护接头和中心管丝扣，如发现丝扣有损坏或裂纹时应修复或更换。

4、检查冲管及冲管盘根情况，不符合规定应更换。 5、检查下部油封，如漏油应拧紧螺母或更换油封盘根。

6、检查中心管的旋转是否灵活，如不能转动应查明原因，及时处理完后若仍转不动就应更换水龙头。

7、进行水压试验，观察不刺不漏为合格。

8、检查气路管线连接是否正确，通气是否畅通，禁止风动马达空负荷运转。

9、新的或大修过的水龙头在使用前一定要进行试运转。根据油田使用经验，建议新水龙头应经过浅井(小于1200米)使用至深井，确保水龙头的使用寿命。 (二) 维护保养

1、水龙头搬运时中心管必须保护，防止碰坏接头丝扣，并用丝堵代替注油螺塞，以防脏物进入水龙头壳体内。

2、必须按水龙头铭牌上的技术数据进行使用。

3、每班应检查一次油面(根据油标尺为准)，温度不得超过70℃，否则将失去润滑密封作用。

4、水龙头运转200~700小时后，应定期更换润滑油，保证良好润滑性能。

5、定期检查鹅颈管法兰盘连接螺栓及其他各部位的紧固情况，特别注意高低压密封装置紧固情况。

三、水龙头常见故障及处理方法

故障现象 壳体发热 2、油脏 中心管转动不灵 或转不动 1、轴承损坏 2、冲管盘根及机油盘根过紧 2、清洗，换油 1、检修 2、调整盘根 1、紧扣 2、换接头或进行检修 1、注油 2、清洗槽孔 1、换方钻杆 2、进厂检修 1、更换新盘根 2、更换新盘根 可能原因 1、油池缺油 排除方法 1、加油 中心管下部丝扣漏1、扣未上紧或松扣 泥浆 提环转动不灵 2、槽孔堵塞 1、方钻杆弯曲 中心管径向摆动大 2、扶正轴承磨损 油池进泥浆 油池漏油

2、丝扣裂纹 1、缺油 1、上机油盘根损坏 2、下机油盘根损坏