石油钻井滑轮简介
石油钻井滑轮是石油钻机提升系统的重要零件组成部分,它的结构一般为铸造式、板件整体式和焊接式。钻井滑轮设计一般应遵循API8C《钻机和采油提升设备》标准,标准中有严格的设计要求和验收准则。由于铸造工艺特点和生产成本控制,铸造滑轮存在气孔、缩孔及砂眼的等质量问题,废品率较高,使用中经常遭到用户投诉,目前公司已经基本停产铸造滑轮。板式整体式滑轮适用于小型滑轮,加工大型滑轮时加工余量大、材料利用率低、生产效率低。随着焊接技术提高,焊接自动化应用,焊接滑轮是生产石油钻井滑轮的主要方法。在实际生产中,焊接滑轮的结构设计往往影响着生产效率和生产成本。
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轮缘设计要点
钻井锻焊滑轮作为一种钻井通用配件,基本实现了通用互换(符合API8C要求),但是各个厂家设计的同一种型号滑轮重量各不相同,大型滑轮单件质量相差100~200kg,超重的天车滑轮组必会影响超高井架的稳定性,所以减轻滑轮的重量很有。考虑锻造轮缘工艺性,过窄轮缘应适当加宽,一般滑轮参数设计取值如下表所示。b为打印标记平面,w、m可以根据自己公司实际情况取整或调整。
一般情况下同一滑轮直径或接近系列轮缘宽度应取相同,便于组织生产。绳槽圆弧R、绳槽深度H、滑轮直径应符合API8C、API9B规定,如下图。
减重孔设计
钻井滑轮要求重量轻,一般应设计减重孔。减重孔形式一般为圆形孔和梯形孔,如下图所示。
对这两种减重孔结构分析,中小型滑轮采用圆形孔减重,方便下料切割成形。大型滑轮一般采用梯形孔,梯形孔可以大量减轻辐板重量。减重孔一般为6个或8个,长度不能太长,否则会影响辐板强度,并且需要进行应力计算有限元分析,校核辐板强度。经计算减重孔圆角应大于等于R40mm,可以减少应力集中。
生产使用情况
经过轮缘结构简化,减重孔优化设计,滑轮单件减重20%以上;辗环轮缘锻件可以节约50%锻件毛坯材料,生产效率可达10件/h以上,是自由锻效率的5倍;焊接采用自动焊接工装,焊接效率提高2倍以上,焊缝质量稳定,连续生产应用效果良好。