（三）顶部驱动钻井系统顶部驱动钻井系统是取代转盘钻进的新型石油钻井系统，英文缩写为TDS(TopDriv-edrilingSystem)。顶驱钻井系统自20世纪80年代问世以来发展迅速，尤其在深井钻机和海洋钻机中获得了普遍应用。顶驱钻井系统现在已发展到较先进的一体化顶部驱动钻井系统。该系统突出提高了钻井作业的能力和效率，并已成为钻井行业的标准产品。通常，人们把配备了顶驱钻井系统的钻机称为顶驱钻机，考虑到顶驱钻井系统的主要功用是钻井水龙头和钻井马达功用的组合，故将其列为钻机的旋转系统设备。1、顶驱钻井系统的特点顶驱钻井系统是一套安装于井架内部空间，由游车悬持的顶部驱动钻井装置。常规水龙头与钻井马达相结合，并配备一种结构新颖的钻杆上卸扣装置，从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内**导轨向下送进，可完成旋转钻进、倒划眼、循环钻井液、接钻杆(单根、立根)、下套管和上卸管柱丝扣等各种钻井操作。与转盘—方钻杆旋转钻井法相比较，顶驱钻井系统具有以下主要特点：(1)节省接单根时间顶部驱动钻井装置不使用方钻杆，直接采用立根(28m)钻进而不受方钻杆长度限制，避免了钻进9m左右接单根的麻烦，节省了近2／3的接单根时间，从而提高了钻井效率。。随着自控系统的不断完善和发展，对扭矩传感器的精度、可靠性和响应速度提出了更高的要求。山东石油钻机电扭矩传感器怎么样
扭矩传感器主要用来测量各种扭矩、转速及机械效率，它将扭力的变化转化成电信号，其精度关系到所在测试系统的精度。其主要特点在于既可以测量静止扭矩，也可以测量旋转转矩和动态扭矩;并且检测精度高，稳定性好，抗干扰性强;不需反复调零即可连续测量正反转扭矩，没有导电环等磨损件，可以高转速长时间运行;它输出高电平频率信号可直接送计算机处理。机械动力设备的扭矩变化是其运行状况的重要信息。/非接触式扭矩传感器/非接触式扭矩传感器也是动态扭矩传感器，又叫转矩传感器，转矩转速传感器，旋转扭矩传感器等。它的输入轴和输出轴由扭杆连接，输入轴上有花键，输出轴上则是键槽，当扭杆受到转动力矩作用发生扭转的时候，花键与键槽的相对位置则被改变，它们的相对位移改变量就是扭转杆的扭转量。这样的过程使得花键上的磁感强度变化，通过线圈转化为电压信号。非接触扭矩传感器的特点是寿命长、可靠性高、不易受到磨损、有更小的延时、受轴的影响更小，应用较为普遍。/应变片扭矩传感器/应变片扭矩传感器使用的是应变电测技术。它的原理是利用弹性轴，粘贴应变计，组成了测量电桥，当弹性轴受扭矩作用发生微小形变，电桥的电阻值就会发生变化，进而电信号发生了变化。成都石油钻机电扭矩传感器推荐厂家传感器采用了夹钳式结构，便于安装使用，输出是4-20ma的标准电流信号。
“三轴承”即主轴承、上扶正轴承、下扶正轴承，所谓四轴承结构，即除上述三轴承外，还有一个防跳轴承；“四密封”即上、下钻井液密封和上、下机油密封。下面以较典型的SL—450水龙头为例，介绍水龙头的结构组成及特点。1一鹅颈管；2—上盖；3一浮动冲管总成；4一泥浆伞；5—上辅助轴承；6—中心管；7一壳体；8—主轴承；9-密封垫；10—下辅助轴承；11ー下盖；12一压盖；13一方钻杆接头。14一护丝；5一提环销;16一缓冲器；7一提环SL—450水龙头的结构如图2—4所示。该水龙头包括固定部分、旋转部分和密封部分。固定部分由外壳、上盖、下盖、鹅颈管、提环等组成；旋转部分由中心管、接头、主轴承、上扶正(防跳)轴承和下扶正轴承组成；密封部分由上、下钻井液密封总成和上、下机油密封盘根装置组成。(1)固定部分①提环是由合金钢经锻造再热处理后加工而成，通过提环销与外壳相连。②外壳是一个中空的铸钢件，用螺栓分别与上、下盖连接，构成润滑和冷却水龙头主轴承和扶正轴承的密闭壳体和油池。外侧面装有3个防止吊环撞击外壳的橡胶缓冲器③上盖是铸钢件。其上部加工成法兰，用于安装鹅颈管。其下部是圆形，用螺栓与壳体上部连接，构成壳体上盖，在圆盖中心孔处装有扶正。
电阻应变式动态扭矩传感器：传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴电阻应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换：传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件，在45度和135度的方向上产生较大压应力和拉应力，这个时候承受的主应力和剪应力相等，其计算公式为：式中τ—主应力，此时与σ相等Ｗp—轴截面极矩测量电桥可以采用半导体电阻应变片，并接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。应变片的电阻R1=R2=R3=R4＝R0,可以得到下面的式子：式中，Ｅ－轴材料的弹性模量u－电桥的供电电压S－电阻应变片的灵敏度系数放大电路采用仪器用放大电路，它由**仪器用放大电路构成，也有三只单运放电路组合而成，放大倍数为K，放大后的电压Ｖ为：为了使一起具有高精度，必须使灵敏度系数为常数。在电阻应变式的动态扭矩传感器中，需要解决的技术关键是：(1)、弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3，且取初始段。为了将迟滞误差减低到非常底，按照超载能力指数选取较大的轴径。。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号。
此时功率利用较充分，这是较理想的情况。按绞车的工作特点，动力机组应满足以下要求：（1）较好是能无级变速，以充分利用功率；（2）具有短期过载能力，以便克服启动动载、振动冲击和轻度卡钻的影响；（3）绞车启、停操作频繁，这就要求动力传动系统有良好的启动性能和灵敏可靠的控制离合装置。2.转盘对驱动与传动的要求在钻井过程中，随着钻井深度的变化和岩层的变化，转盘载荷也在不断地变化，这就需要及时地改变钻压和转速。因此，钻井工作要求转盘：（1）转速能在一定范围内调节；（2）能倒转、微调转速，满足处理事故的要求；（3）有限制功率的装置，防止过载而扭断钻杆。3.钻井泵对驱动与传动的要求钻井泵的泵压随钻井深度的增加而增加。在一定的缸套直径下，达到允许的较大泵压后，若继续加深钻井，必须采用降低速度（冲数）的方法调节排量，以保持泵压不超过极限。钻井泵一般都在额定冲次附近工作，负载的波动幅度也不大，因此对驱动系统的要求比绞车、转盘低。二、典型驱动方案1.单独驱动方案转盘、绞车、钻井泵三大工作机组，各由不同的动力机一对一或二对一地进行驱动，电驱动钻机大都采用如图5-1所示的单独驱动方案，如国产ZJ60D。该钻机采用单独驱动。为了将井底钻头破碎的岩屑及时携带到地面上来以便继续钻进，同时为了冷却钻头保护井壁。天津霍尔电扭矩传感器研发厂家
将信号电缆的防护罩拆开，松开夹线器，将信号电缆通过夹线器穿入防护罩,使密封平面压紧。山东石油钻机电扭矩传感器怎么样
有扭矩作用时两个圆盘形光栅的截面产生相对转角，明暗条纹部分重合，部分光线透过光栅照到光敏元件上，输出电信号。扭矩值越大扭转角越大，照到光敏元件上的光线强度越大，输出电信号也就越大，通过测量输出的电信号能够测得外加扭矩的大小。（图2光电式扭矩测量原理）光电式扭矩测量的优点是响应速度快，能实现扭矩的实时监测;其缺点是结构复杂、静标困难、可靠性较差、抗干扰能力差，测量精度受温度变化的影响较大。该方法不适用于刚启动和低转速轴的扭矩测量。磁电式扭矩测量法在弹性轴上安装两个相同的齿轮，磁芯和线圈组成信号采集系统，齿顶与磁芯之间预留出微小间隙，当轴转动时，两个线圈中分别感应出两个交变电动势，而且交变电动势*与两个齿轮的磁芯相对位置和相交位置有关，通过检测电动势的大小即可得到相应的扭矩值。磁电式扭矩测量优点是精度高，成本较低，性能可靠，其为非接触测量，即不需要电源和中间传输环节;其缺点是结构复杂，频响有限，难以制造，响应时间较长，相应的传感器尺寸和质量较大，低速时信号小而高速时动平衡困难。磁电式扭矩测量法适用于测量能够产生较大转角位移的扭矩，能够测量启动和低速转矩。由于其动态特性不好。山东石油钻机电扭矩传感器怎么样
