! 设计计算 #

修井机井架起升油缸回路分析与设计计算

徐忠明

(

江汉石油管理局第四石油机械厂

)

　　摘要　修井机井架较长 , 重心距旋转轴距离较大 , 重力力矩大 , 导致起升油缸承受载荷大 ,

因此井架的起升和降落存在一定的风险 , 而且井架降落时 , 可能产生重力超速现象。通过分析起
升油缸回路的工作特点 , 提出采用换向阀节流限速、单向节流阀限速及平衡阀限速 3 种方式 , 可
有效地防止重力超速现象的发生。最后对起升油缸回路进行了设计计算 , 并指出设计中应注意起
升油缸回路中必须设有限速措施、油缸卸载与双缸的终端同步、排出油缸和系统的空气、合理设
置末级活塞回缩终端位置及过载保护等问题。

　　关键词 　修井机　井架　起升油缸　液压回路　计算

　　修井机是油田用于油、气井修理作业的专用设

备。现代修井机自身背带作业井架 , 并具有起升和
降落井架的能力。轻型修井机钩载小于 400kN , 常
配置有效高度为 16～18m 的整体井架 , 大、中型
修井机钩载大于 500kN , 则配置有效高度 29～35m
的伸缩式井架。修井机井架采用液压油缸起落 , 具
有工作平稳、结构简单、操作轻便等优点 , 同时又
增加了修井机的灵活性和操作安全性。

井架起升机构

根据井架起升油缸的安装布置形式 , 井架起升

机构可分为前倾式和后倾式两种。

前倾式布置时 , 液压油缸前倾安装 , 油缸对井

架作用力臂较长 , 井架受力较合理 , 井架与油缸安
装空间较大 , 油缸推力较小。采用小缸径、长行程
的油缸 , 目前多数修井机采用此布置形式。

后倾式布置时 , 油缸后倾 , 作用力臂较短 , 油

缸安装空间较小 , 行程短 , 机构布置比较方便 , 但
油缸作用力大 , 井架受力较差。后倾式一般应用在
结构紧凑的小型修井机上 , 使用双缸驱动 , 油缸布
置在井架的两侧。车架、井架受力较差 , 车架的油

缸支座结构较复杂。

井架起升油缸大多采用多级式复合油缸结构 ,

其特点是安装长度短 , 多级柱塞行程长。井架起升
时 , 油缸各级柱塞、活塞依次伸出 , 推动井架升起 ,
并使其向前倾斜 α角 ; 落下时 , 油缸最后一级活塞
油首先回缩 , 拉动前倾的井架向后摆 , 当活塞回缩
到位时 , 井架已回落到一定程度 , 井架可依靠自重
继续回落 , 其余各级柱塞依次回缩。起升油缸的末
级为双作用活塞缸 , 其余各级为单作用柱塞缸。

各种型号修井机的井架安装条件不同 , 轻型的

修井机 , 井架质量较轻 , 高度较低 , 起升油缸推力
较小 , 通常选用行程较短的二级复合式结构形式 ;
中型的修井机 , 井架质量较大 , 高度较高 , 通常选
用行程较长的三级复合式结构形式。大型的修井
机 , 井架质量大 , 高度高 , 通常选用双缸、三级复
合式结构油缸。

回　路　分　析

起升油缸在起落井架时 , 由于井架较长 , 重心

距旋转轴距离较大 , 重心作用力矩大 , 油缸承受载
荷大 , 因此井架的起升、降落存在一定的风险。为

・

2002

年　第

卷　第

期

石　油　机　械

CHINA PETROL EUM MACHIN ER Y

徐忠明

工程师

生于

1950

年

, 1969

年毕业于石油运输公司中等专业学校

现从事修井机液压和气动系统设计工作。地址

(434024)

湖北省荆州市。电话

: (0716) 8429638 - 8008

。

(

收稿日期

: 2001 - 02 - 14 ;

修改稿收到日期

: 2001 - 05 - 21)