中文STG型铁钻工使用说明书.docx
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中文STG型铁钻工使用说明书
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STG型铁钻工
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警告：
警告标识表明致使设备损坏或人员受伤的风险确实存在。
如果违反安全操作规程有可能导致严重或致命的人员伤害、巨大的设备损伤、或延长钻机停机时间。
注意：
注意标识表示该操作有可能对设备产生潜在的损害或对人体造成伤害。
应严格遵照指示操作。
在进行操作或执行程序时，若有该标识，应特别注意。
说明：
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108mm4in241.5mm2in
1.3.11.3.1液压大钳简介
液压大钳是为管柱提供紧扣或松扣扭矩的单元。
液压大钳使用专用的紧扣/松扣选择开关，利用远程控制台或遥控器进行控制。
液压大钳由主钳和背钳组成。
背钳支撑着主钳，固定在大钳支座上。
主钳和背钳内分别装有两个运动方向相反的液压缸，依靠两只液压缸的压力将腭板压紧于管柱接头处，在可靠夹紧后主钳相对背钳旋转，实现管柱接头螺纹的紧扣和松扣。
背钳和主钳夹紧油缸由两个单独的液压回路进行控制。
表1-2液压大钳技术规格
长度
914mm（36in）
宽度
1445mm（56-7/8in）
高度
689mm（27-1/8in）
重量
1498Kg（3300lb）
表1-3液压大钳运行参数
适用的钻杆/钻铤尺寸范围
108～241.5mm（31/2～91/2in）
最大扭矩（上扣）
90000N•m（66,000lb-ft）
最大扭矩（卸扣）
120000N•m（88,000lb-ft）
1.3.1.2液压大钳结构
图1-2液压大钳结构
1.3.2旋扣器总成
1.3.2.1旋扣器总成简介
1.3.2.旋扣器
旋扣器由两个悬挂器总成悬吊在立柱总成上，并由两根可调节长度的拉伸弹簧保持平衡，位于液压大钳正上方（见图1-1），由铰接在一起的左右两个支臂组成，在左右支臂间装有一个夹紧油缸，左右支臂上分别装有两组滚轮，由四只液压马达驱动，夹紧油缸为滚轮抱紧钻杆/钻铤管柱提供夹紧力，旋扣器通过滚轮与钻柱之间的摩擦力矩实现接头螺纹的旋进旋出。
旋扣器可以对管径108～241.5mm（41/4～91/2in）范围内的钻杆/钻铤进行作业。
表1-4旋扣器技术规格
长度
930mm（36-5/8in）
宽度
889mm（35in）
高度
673mm（26-1/2in）
重量
567.5Kg（1250lb）
进油管线
16mm（3/4in）ID（内径）
回油管线
16mm（3/4in）ID（内径）
表1-5旋扣器运行参数
适用的钻杆/钻铤尺寸范围
89～241.5mm（31/2～91/2in）
最大旋扣器转速
80rpm（5in钻杆）
最大旋扣器扭矩
（2250ft-lb）
1.3.2.立柱总成
立柱总成（见图1-3），插座式安装于大钳支座上，支撑着旋扣器。
立柱总成与旋扣器采用浮动式悬挂系统，使旋扣器工作时能自动补偿管柱螺纹旋进/旋出时的轴向位移。
1.3.2.2旋扣器总成结构
图1-3旋扣器总成
1.3.3底座-导轨-导向器-伸缩臂总成
1.3.3.1底座-导轨-导向器-伸缩臂总成简介
底座-导轨-导向器-伸缩臂总成为铁钻工的机械定位单元。
在钻井作业的不同时间段，需要将铁钻工系统在钻机上的几个不同位置（井口、鼠洞）和铁钻工待机位置间旋转和移动。
铁钻工的工位转换通过底座-导轨-导向器-伸缩臂总成得以实现。
底座-导轨-导向器-伸缩臂总成能够使铁钻工在水平和垂直方向移动，固定在底座和导轨上的回转轴承可以带动导轨-导向器-伸缩臂总成在水平面内旋转。
所有铁钻工定位所需的伸缩、举升、旋转操作都可以通过远程控制台或液压控制箱手动操控。
而且伸缩臂总成在所有的伸展点都可以保持液压大钳的夹紧部件处于垂直位置。
1.3.3.2底座/导轨/导向器/伸缩臂总成结构
铁钻工的底座-导轨-导向器-伸缩臂总成由以下部件构成：
底座总成、导轨总成、导向器总成、伸缩臂总成和液压部件。
底座总成通过插座式安装固定在钻台插孔上。
导轨总成通过回转轴承固定在底座总成上。
回转轴承由液压马达驱动，用于工作机构在鼠洞和井口之间进行工位切换。
导向器总成安装在导轨总成正上方，通过举升油缸实现导向器总成的垂直运动，伸缩臂总成与导向器总成相连，通过伸缩油缸实现伸缩臂的伸缩运动。
图1-4底座/导轨/导向器/伸缩臂总成结构
1.3.3.3主要部件描述
1.3.3.底座/导轨/导向器/伸缩臂总成
底座/导轨/导向器/伸缩臂总成在铁钻工操作中有4个关键功能：
1、铁钻工的底座总成固定在平台插孔中，提供铁钻工的支撑结构。
2、导轨总成与导向器总成为举升油缸提供结合点。
3、导轨总成装有两个轨道，支撑导向器总成，并提供一个导轨面使导向器总成的导向轮在其上运行，使铁钻工可以垂直移动。
4、当在不同工位进行操作时，底座上的回转装置可使铁钻工在井口、鼠洞工位准确定位。
1.3.3.导轨总成
导轨总成通过回转轴承与底座总成连接，由液压马达带动回转轴承旋转，从而带动导轨总成及安装在它上面的导向器总成、伸缩臂总成等部件一起绕底座中心回转，当铁钻工到达所选工位时，安装在导轨总成法兰面上的行程限位开关断开该工位控制阀块供电，铁钻工自动在该位置停止运动。
1.3.3.伸缩臂总成结构
图1-5伸缩臂总成结构
1.3.3.伸缩臂总成说明
铁钻工伸缩臂总成由二组平行连接六个连接臂组成，这六个连接臂与中间关节组件共同组成两个平行四边形机构；左、右肘组件完成两个平行四边形之间的运动传递，伸缩油缸为伸缩臂的伸展与收缩提供动力，图1-5中右端四个销轴孔与大钳支座连接。
通过行程限位开关的控制，该组件可以将液压大钳及旋扣器准确定位到工作位置（井口或鼠洞）和待机/停止位置，当然也可以停留在行程范围内的任意位置上。
收缩位置伸展位置
图1-6伸缩臂收缩-伸展位置
1.3.3.导向器总成
导向器总成在铁钻工系统上有两个主要功能。
1、导向器总成可以将铁钻工在垂直方向举升；而且将铁钻工载荷转移到导轨结构上。
2、导向器总成为伸缩臂总成和伸缩油缸提供枢轴连接点。
导向器总成直接安装在导轨总成上，由安装在导向器焊接组件上的四个导向轮和导向块组件实现对导向器总成的定向，并通过导向轮将载荷传递到导轨总成上。
举升油缸一端连接在导向器总成上，另一端连接在导轨总成上，通过举升油缸的伸缩实现导向器总成在垂直方向的升降。
图1-7导向器总成
1.3.4液压回路部件
铁钻工设备特征可能会因型号的不同而有差异。
请参照该说明书部件清单部分的液压系统示意图中相关内容。
1.3.4.1举升油缸
安装在导向器总成与导轨总成之间的举升油缸，用于在垂直方向定位铁钻工液压大钳和旋扣器。
1.3.4.2举升阀块组件
举升油缸下方安装着举升阀块组件，使用插装式溢流阀、平衡阀和流量控制阀。
溢流阀用于防止举升油缸移动时出现超载运行；平衡阀可以控制举升油缸的进回油通道，保证铁钻工液压大钳可以停留在合适的工作高度。
流量控制阀用于调节举升油缸的流量，控制举升油缸的升降速度。
1.3.4.3伸缩油缸
安装在导向器总成上。
用于伸展、收缩伸缩臂总成。
1.3.4.4伸缩阀块组件
伸缩阀块安装在两只伸缩油缸中间，固定在导向器总成上，所有阀件均为插装阀。
两只溢流阀用于分别设置伸缩油缸的伸展、收缩工作压力。
伸缩阀块组件的液控单向阀为伸展行程提供背压，保证伸缩臂运动平稳。
两个针阀安装在液压回路两侧，针阀的主要功能是调节伸缩油缸的速度。
针阀在出厂时已设置完毕，一般不需要另行调节。
1.3.4.5回转轴承组件
固定在底座总成上支撑着导轨总成，带动底座总成以外的各备件旋转。
1.3.4.6转盘阀块组件
转盘阀块组件安装于导向器总成之上。
该阀块组件用于控制回转轴承驱动马达，实现铁钻工旋转工位的准确定位。
1.3.4.7摆动油缸组件
驱动摆动支座带动工作机构一起偏转一定角度。
1.3.4.8摆动阀块组件
安装在伸缩臂上，控制摆动油缸组件。
1.3.4.9扭矩油缸组件
安装在主钳和背钳之间，给主钳提供扭矩。
1.3.4.10旋扣器夹紧油缸组件
连接旋扣器的左、右臂，为旋扣器的滚子提供夹紧力。
1.3.4.11旋扣器夹紧油缸阀块组件
直接安装在旋扣器夹紧油缸组件上方，控制旋扣器夹紧油缸组件的动作。
1.3.4.12液压马达组件
安装在旋扣器滚子总成的两端，带动滚子一起旋转。
1.3.4.13马达阀块组件
安装在旋扣器左臂上，控制液压马达组件的动作。
1.3.4.14液压管线
连接元件，形成液压回路。
1.3.5远程控制台
1.3.5.1远程控制台简介
远程控制台如图1-9所示，为江仪股份公司所提供的常用型。
只需一名操作人员就可以利用远程控制台完成管柱的上扣和卸扣操作。
远程控制台是独立式的单元，置于平台、或者置于司钻房内或旁边、或者集成于司钻房内的操作面板上；为便于操作人员观察钳口与管柱接头之间的相对位置，一般将远程控制台置于钳口正前方±45º范围内。
远程控制台包括铁钻工操作所需的选择开关、急停按键开关、状态指示灯和电子显示扭矩表。
远程控制台内含有控制电路。
铁钻工操作人员可使用远程控制台执行以下操作：
○收放铁钻工伸缩臂；
○升降液压大钳；
○自动/单步控制切换；
○自动上/卸扣；
○旋扣器上/卸扣；
○主钳紧/松扣；
○钳体偏转/回正（可选配置）；
○动作急停功能；
○实现井口、鼠洞或待机旋转工位切换；
○实现电控、遥控控制端切换；
○调节旋扣器卸扣时间以适应不同管柱；
○开/闭铁钻工电气系统。
所有的信号线、与远程控制台相连的控制线和电源线都通过机柜的电缆入口出入。
远程控制台供电电源为24VDC、10A；
1.3.5.2远程控制台图示
图1-8远程控制台
1.3.6遥控器
1.3.6.1遥控器简介
铁钻工专用遥控器面板如图1-10所示，为特殊定制的防爆遥控器。
只需一名操作人员就可以利用遥控器完成管柱的上扣和卸扣操作。
遥控器是独立式的单元，由专门操作人员随身携带；为便于操作人员观察钳口与管柱接头之间的相对位置，操作人员应位于钳口正前方±45º范围内。
遥控器包括铁钻工操作所需的选择开关、急停按键开关、状态指示灯。
遥控器内含信号收发模块和充电电池。
铁钻工操作人员可使用遥控器执行以下操作：
○收放铁钻工伸缩臂；
○举升液压大钳；
○旋扣器上/卸扣；
○主钳紧/松扣；
○实现井口、鼠洞工位切换；
○钳体偏转/回正（可选功能）；
○动作急停功能；
○关闭遥控器电源。
1.3.6.2遥控器图示
图1-10遥控器
图1-9遥控器
铁钻工技术参数
表1-6STG铁钻工技术参数
重量
3,447kg（7,600lb）
旋扣器管径适应范围
88-241.5mm（31/2-91/2in）
旋扣转速（5in钻杆）
80rpm
旋扣扭矩
3,050（2,250lb-ft）
液压大钳管径适应范围
108-241.5mm（41/4-91/2in）
上扣扭矩（最大）
90000（66,000lb-ft）
卸扣扭矩（最大）
120000（88,000lb-ft）
连接高度（最大）
1,400mm（55in）
连接高度（最小）
465mm（18in）
水平行程
1,400mm（55in）
垂直行程
960mm（38in）
表1-7系统要求
液压系统压力
铁钻工专用液压站：
21MPa（3000psi/bar）
用户自备液压站：
16MPa（2300psi/160bar）需要另外订购增压组件
液压系统流量
120lpm（32gpm）
电控要求
24VDC10A（用户自备液压站时）
尺寸规格
1.5.1最大伸展、最小举升尺寸
图1-10最大伸展主视图
1.5.2最大伸展、最大举升尺寸
图1-11最大伸展、最大举升主视图
1.5.3最大伸展、顶部尺寸
图1-12最大伸展俯视图
1.5.4最大收缩、侧部尺寸
图1-13最大收缩主视图
2安装
安装前准备、要求和步骤
以下铁钻工的安装要求和步骤是基于所有的安装前准备工作和钻机/修井机安装已完成。
2.1.1总体要求
虽然有可能已经提供了许多安装布局和安排，但在进行铁钻工安装之前，还必须要有严格的准备工作，并对安装进行各方面的考虑。
在安装铁钻工系统之前，要认真对铁钻工、液压动力装置（液压站）、辅助管束回路、远程控制台等进行布局，确保安装位置方便、安全。
安装前的考虑有助于清除可能存在的各种约束和困难。
在现场安装操作前，请检查铁钻工总成和控制部分，确认所有的组件都齐备、可随时使用。
在需要润滑的部位已按规定添加润滑脂。
2.1.2初步安装
打开所有的组件和部件包装后，按照以下步骤检验：
1、查看所有部件和组件的详细目录。
如果有缺失或不正确部件，通知江仪股份公司。
2、检查所有的组件和部件是否在运输过程中有损伤或腐蚀。
如果运输过程中，某组件或部件被损坏，通知承运商。
如果发生不合理的腐蚀，通知江仪股份公司。
2.1.3客户确认液压系统中流体的洁净
在任何江仪股份公司的设备与客户的液压管道系统进行连接之前，客户必须确认其液压流体/系统清洁度符合ISO440615/12要求或更高。
2.1.4电气系统和部件
当客户使用自备的液压动力装置时，其液压动力装置必须满足STG型铁钻工对流体压力、流量、清洁度等方面的要求，另外还必须为STG铁钻工控制系统提供220VAC3A电源接口。
电气系统专门为钻/修井工业设计。
所有的电缆、接线箱、传感器、电缆接头及相关设备能够在Division-2/ZONE-2危险区域的环境中正常使用。
▣在开始使用该设备进行工作之前，请首先熟悉电路原理，以及设备电源、电压要求；
▣在该设备进行安装、维护或维修时，断开所有的电源、锁定开关并标识以防可能伤害；
▣在连接/断开电缆、导线时，确认所有的导线和电缆都已经正确地标识以方便重新连接。
2.1.5液压系统及组件
该液压系统和组件专门为钻/修井工业设计。
该设备的液压可高达21Mpa（3000psi）。
▣在液压系统的任何部分开始工作之前，请熟悉设备相关的液压性能和电气原理；
▣隔离、锁定并标识液压控制和电气电源控制；
▣在释放残余的系统压力时应采取必要的防范措施，使用泄压阀或相当的技术；
▣正确释放系统存储的流体压力；
▣将所有的残余液流收集在一个容器内，防止污染钻/修井机或环境；
▣采取必要措施防止液压油泄漏到其它开放式电气或机械组件内，如接线箱等。
2.1.6特殊工具
下表所列为铁钻工安装和试运行所需特殊工具和设备。
表特殊工具和支持设备
设备名称
供应商和型号
精度
范围
4位半万用表
不限
<1%FS
无
压力测试仪
不限
3-5%FS
21Mpa（3000psi）
2.1.7设备移动危害
STG型铁钻工可以在水平或垂直方向移动。
避免将物体放置在该设备的运动路径上。
否则有可能导致人员严重的伤害或致命事件；以及造成设备的损坏。
严禁人员在设备的工作包络面/工作区域内停留。
安装步骤
图2-1典型STG型铁钻工
2.2.1吊起铁钻工
起吊设备、支撑和链条的承载能力至少是被吊或被支撑物体的倍。
起吊过程中设备跌落或摇摆有可能造成严重或致命的伤害。
按照以下所示定位铁钻工、吊起铁钻工总成。
图2-2固定于吊装撬上的铁钻工
1、从吊装撬上松开专用紧固螺栓；
2、将铁钻工专用吊具与起吊设备连接；
3、吊起铁钻工，垂直悬停在钻台安装插孔上方；
4、缓慢下放，使铁钻工底座准确插入钻台安装孔内。
2.2.2固定铁钻工
按照以下方法，将铁钻工固定到钻台上：
1、将底座插入到钻台安装插孔中；
2、检查底座是否垂直对齐，如有需要，使用垫片；
3、松开铁钻工吊具，松开弓形卸扣螺丝，将吊具与铁钻工分离；
4、拆除运输/停车锁销。
图2-3校平铁钻工底座
2.2.3安装远程控制台
远程控制台含有控制电路，控制铁钻工各部件的运动。
远程控制台可以独立安装在钻台上也可以置于司钻房内或旁边或集成于司钻房操作面板上；其安装位置必须保证操作人员在铁钻工设备操作时可以观察到钳口。
一般将远程控制台安装远离井口的非危险区域。
2.2.3.1远程控制台安装
确认操作员在远程控制台处能够看得到钻台的铁钻工区域以及铁钻工钳口。
远程控制台必须安装于钻台上的非危险区域或分级为Division-2/ZONE-2危险区域。
2.2.3.2远程控制台连接方法
1、确定远程控制台的安装位置并将其固定；
2、检查远程控制台控制面板总成上的急停按钮是否已被按下；
3、联接防爆电源箱到远程控制台的电源电缆，然后连接从远程控制台到铁钻工的电缆；
4、远程控制台控制面板也可集成在司钻房的操作面板上，此时仅需连接电源电缆和信号电缆。
图2-4远程控制台
2.2.4安装液压管线与供电电缆
请参考以下液压/电气系统配置：
1、客户系统配置；
2、STG型铁钻工系统配置；
3、检查是否已经断开液压动力装置中所有的断路器；
在进行设备维护之前，所有的设备都应关闭、断电并贴上“暂停运行”标识。
在设备维护过程中的任何意外的启动都有可能导致严重的或致命人身伤害或设备损伤。
4、规划液压管线的布置路径。
连接液压源或从液压动力装置到铁钻工的油路管线；
在进行液压系统维护时，要极其小心。
从液压系统泄漏的高压流体有可能导致严重的或致命人身伤害或设备损伤。
5.规划供电电缆和控制电缆布置路径；
6、将供电电缆接入液压动力装置或配置有专用开关的220VAC3A电源接口；
7、进行液压动力装置到远程控制台和从远程控制台到铁钻工的电缆连接（选用专用液压站时）。
2.2.5液压动力装置的安装
1、确定液压动力装置的安装位置，断开供电电源；
在进行设备维护之前，所有的设备都应关闭、断电并贴上“暂停运行”标识。
在设备维护过程中的任何意外的启动都有可能导致严重的或致命人身伤害或设备损伤。
在连接或断开液压接头之前，请将接头外部清理干净，所有待联接接头都应盖上盖子以保证脏物不会进入液压系统。
在进行液压系统维护时，要极其小心。
液压系统泄漏的高压流体有可能导致严重的或致命人身伤害或设备损伤。
2、使用规定的液压油，向液压系统补充液压油到正确的液位。
对于所使用的液压油，请参考本操作维护说明书内设备维护部分的“推荐润滑油和液压油”。
3、规划供电电缆、所有液压管线的布置路径。
连接液压源或从液压动力装置到铁钻工的油路管线。
2.2.6顾客系统配置
表客户液压/电气连接计划
参数
属性
额定压力
21MPa（3,000PSI）
16MPa，需要另外订购增压组件
额定流量
120lpm（32gpm）
供油管线
NPT1”
回油管线
NPT1-1/4”
泄油管线
NPT1/2”
远程控制台供电
24VDC10A
控制电缆
37芯电缆
图2-5户系统配置示意图
2.2.7STG型铁钻工系统配置
表STG型铁钻工液压/电气连接计划
参数
属性
额定压力
21MPa（3,000PSI）
额定流量
120lpm（32gpm）
供油管线
NPT1"
回油管线
NPT1-1/4"
泄油管线
NPT1/2"
液压动力单元供电
380VAC,60Hz,4PH,110A
远程控制台供电
24VDC10A
控制电缆
37芯电缆
图2-6STG型铁钻工系统配置
检验程序
2.3.1安装检验程序
◇确认铁钻工完全插入插槽内，导轨总成与工作面垂直；
◇给所有润滑点加注润滑脂；
◇检查所有液压管线、供电电缆、控制电缆是否已连接好；
◇确认所有合格设备已正确连接。
2.3.2液压动力单元安装检验程序
◇检查液压动力单元所有液压管线。
确认液压管线畅通、无泄漏、无扭曲；
◇检查液压动力单元和铁钻工之间的快速接头是否可靠拧紧；
◇确认过滤器工作良好。
2.3.3控制部分安装检验程序
◇检查并正确保护电缆；
◇检查电缆是否存在扭曲、打结或互相缠绕现象；
◇检查远程控制台位置和安装情况。
控制台应安装在工作面上或司钻房内；
◇检查液压动力单元液压管线。
连接动力单元与铁钻工主机之间的供油、回油软管；
◇检查液压动力单元的供电电缆；
◇检查液压动力单元与远程控制台以及远程控制台与铁钻工主机的电缆连接。
2.3.4启动检验程序
在给铁钻工远程控制台供电之前，请全面检查该设备。
不必调节或设置远程控制台柜体内的控制部分。
按照铁钻工远程控制台的防爆等级，远程控制台必须置于钻台非危险区域或分级为Division-2/Zone-2的危险区域。
◇检查远程控制台及控制面板总成上的紧急停止按键是否被按下
◇检查液压控制箱门是否已完全关闭，以便激活箱门限位开关；
◇给液压动力单元和远程控制台供电；
◇检查液压管线是否
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