钻探设备的组成( 二 ) _深部钻探主要设备类型

(a)BW-280/30型;(b)BW-300/16型;(c)BW320/10型;(d)BW350/15型;(e)BWF-400/10型;(f)BW-1000/12型
表2-4 深孔钻探用典型往复活塞式泥浆泵参数
(三)主要钻塔类型
深部地质岩心钻探用钻塔主要型式有四角式、A式、桅杆式三种,典型类型如图2-5所示,主要性能参数如表2-5所列。
图2-5 深部地质岩心钻探用钻塔主要型式
(a)四角塔;(b)四角塔(直斜两用);(c)A型塔;(d)桅杆式钻塔
表2-5 深部地质岩心钻探典型钻塔参数
岩心钻探主要设备及其功能岩心钻探设备主要包括钻机、泥浆泵、动力机、钻塔及附属设备等。
钻机是钻探设备中的核心,它给钻具提供破碎岩石所需的压力、扭矩和回转速度,驱动钻具向地层深部钻进,并通过升降机完成起、下钻具(套管、专用工具)的辅助作业。选择钻探设备时,一般应首先选定钻机主机类型,然后再在此基础上来配备其他设备。
泥浆泵主要用于在钻探施工中输送钻井液,以携带岩屑、冷却钻头、润滑钻具,为孔底动力钻具提供能源。在特殊情况下,还可用于向孔内灌注水泥浆、化学处理剂、接收来自孔底的随钻测量信号等。
动力机用于驱动钻机、泥浆泵和其他辅助设备,可选柴油机、汽油机、电动机或液压泵站驱动等形式。
钻塔用于固定和支承钢丝绳升降系统、导向机构(在施工斜孔条件下),并为大量钻杆柱提供存放空间。一定高度的钻塔可实现一次升降多根钻杆,从而节约升降工序的辅助作业时间。
附属设备根据钻探实际需要而配置,主要有:泥浆净化装置、钻杆(管)拧卸装置、绳索取心绞车及钻探参数仪表和测量仪器等。优质的钻探辅助设备有利于提高钻进速度和钻探质量,降低劳动强度,保障安全钻进。
钻探设备常用电气的种类在地勘钻探施工中,钻探设备常用电气的种类主要有电动机、发电机、低压电器及输电导线等。
(一)电动机
电动机是一种将电能转换为机械能,输出机械转矩的动力设备。
地勘钻探施工用电动机多为三相鼠笼式异步电动机。尽管它的型号很多,但其基本构造和工作原理都大致相同。
1.三相异步电动机的基本构造
三相异步电动机属于交流电动机。
三相鼠笼式异步电动机主要由定子和转子两个基本部分组成(图4-1) 。定子是电动机的静止部件,作用是输入功率带动转子旋转;转子是电动机的旋转部件,作用是输出机械转矩。
图4-1 鼠笼式电动机的各个部件
1—端盖;2—定子;3—定子绕组;4—转子;5—风扇;6—风扇罩;7—接线盒
三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和三相绕组等组成。机座通常由铸铁或铸钢制成,机座内装有用0.5mm厚、表面绝缘的硅钢片叠制而成的筒形铁心,铁心内圆上冲有均匀分布的平行槽口(图4-2) 。定子铁心是电动机的磁路部分。
图4-2 三相异步电动机的定子
三相异步电动机的定子绕组中由三相对称绕组组成,按一定空间角度依次嵌放在定子槽内,并与铁心绝缘,是电动机电路部分。三相定子绕组的3个始端U1、V1、W1和3个末端U2、V2、W2,都从机座上的接线盒内引出,并按电动机铭牌上的说明接成星形(Y形)或三角形(△形)(图4-3) 。
图4-3 三相绕组的连接
三相异步电动机的转子分为鼠笼式扣绕线式两种,都由转轴、转子铁心和转子绕组组成其作用是输出机械转矩。转子铁心由相互绝缘的硅钢片叠压固定在转轴上,呈圆柱形。在转子铁心的外圆周上冲有均匀分布的沟槽,用来嵌放转子绕组。转子冲片如图4-4a所示。鼠笼式转子绕组是在沟槽内嵌放铜条或铝条,并在两端与金属短路环(称为端环)焊接而成,其形状与鼠笼相似,所以称为鼠笼式转子(图4-4b) 。100kW以下鼠笼式电动机的特子通常用熔化的铝浇铸在沟槽内制成,称为铸铝转子。在浇铸的同时,把转子端环和冷却电动机用的扇叶也一起用铝铸成(图4-4c) 。
图4-4 三相异步电动机的转子结构
图4-5 绕线式转子绕组
【钻探设备的组成】绕线式转子绕组与定子绕组形式相似(图4-5) 。嵌放在转子铁心沟槽内的对称三相绕组通常末端接在一起,呈星形连接,三个始端分别与固定在转轴上的彼此绝缘的三个铜环连接。三相电源经外加变阻器通过电刷与滑环的接触,跟转子绕组接通,以便电动机启动(图4-6) 。绕线式三相异步电动机具有良好的启动性能,适用于需重载下启动,且启动频繁的生产机械。
图4-6 绕线式电动机启动电路
1—绕组;2—滑环;3—轴;4—电刷;5—变阻器
2.三相异步电动机的工作原理