伊顿刹车水冷却系统报警装置

伊顿刹车水冷却系统报警装置

杜书东、马明光、丁亚南

胜利石油工程公司培训中心

摘要：伊顿刹车的水冷却系统是由水柜、离心泵、管道、冷却散热装置组成，它担负着伊顿刹车动摩擦盘、静摩擦盘的冷却工作，所设计报警装置可以从冷却水柜的水位、回水管线的温度、回水管线是否缺水等几个方面进行监控，以确保冷却效果，从而起到保证伊顿刹车的正常工作。

关键词：伊顿刹车、冷却水、报警装置、应用

一、引言

伊顿刹车是石油钻机上配备使用的辅助刹车其冷却是由一套专门的冷却水系统来完成，该系统是由水柜、离心泵、管道和冷却水箱、风扇装置组成属强制水冷却系统。在工作时，必须使用不间断的冷却水流来保证伊顿刹车的冷却效果，为了防止伊顿刹车因缺水而损坏，加强对冷却系统的监控能力，提高设备的利用率，减少事故的发生，根据现场使用情况，设计加装了水冷监控报警装置。

二、刹车冷却装置分析

伊顿刹车装置是现场使用中最频繁的辅助刹车，其工作状态直接影响到生产的进行，在使用过程中冷却系统存在以下问题：冷却水柜的蓄水量、冷却水泵的供水状况和冷却水回水温度都需要通过人工监控才能保证正常运转。如果该装置缺水(水柜缺水或冷却水泵的损坏、管线的堵塞、 其至脱落等)就会使伊顿刹车的动、静摩擦片严重磨损其至烧毁，使刹车力矩大大下降，致使钻具会急速下滑，造成生产事故。

因此，我设计并加装了一个多路的水位、水温检测与报警装置，从而可以安全地使用好伊顿刹车，防止不必要的设备损坏和杜绝顿钻事故的发生。

1. 报警装置的基本组成及原理

伊顿刹车报警装置由水冷却系统报警装置、回水管线缺水报警、回水管线温度报警三部分组成。

1、水冷却系统报警装置

因为第三方用水而导致冷却水柜水位偏低的现象时有发生，尤其是在冬季，冬防保温锅炉与伊顿刹车共用一个水柜，如果人力监控不到位，水柜水位下降的现象时有发生。工作原理:该部分采用浮子式水位计，在一个中间开一个圆孔的浮子上装上一块水久性磁铁，然后将该浮子套在装有干簧管的不锈钢管(或者是非磁性的水管)上，浮子能在管体上自由滑动，三个干簧管的安装采用了以动簧片为方向的互为120度角的方式，以提高信号采收的准确性。干簧管的安装位置确定了需要报警的水位下限。带有磁铁的浮子随水位降至该点时，将非磁性管中的干簧管吸合导通，利用干簧管检测输出报警信号，防止水位偏低现象的发生。

2、回水管线缺水报警

该检测装置在回水管处装一个探测装置，它离水管线的内壁下端约lcm, 用以检测冷却水的回水情况。利用水的导电性质，将检测的直流信号放大后驱动继电器装置，驱动报警装置发出报警信号，以防因水泵损坏或管线堵、漏、脱落而引起的伊顿刹车缺水现象的发生。

3、回水管线温度报警

冷却风扇的长期使用能够使水温不至于偏高，但当伊顿刹车利用率低时，水温上升缓慢，风扇的长时间运转不但消耗电能，而且，缩短风扇寿命，此装置设在伊顿刹车的回水管处，可以检测伊顿刹车的出水口温度，并使用继电器直接控制风扇的电源开关，实现温控自动调节，节约能源，降低机械磨损。图3部分是一个利用负温度系数的热敏电阻为感温元件的电路，这是由三只三极管组成的一个直接耦合电路。当环境温度在设定温度以下时，三极管BG3、BG4 导通，BG4的集电极电压在0.3V以下。此时三极管BG5截止，继电器不工作。如果环境温度上升，热敏电阻器的阻值就要减小，三极管BG3的基极电压就会升高，由于BG3是PNP型三极管，所以三极管BG3截止。三极管BG4的基极得不到工作电流也截止。它的集电极电压升高，使三极管BGS饱和导通，这时继电器工作，带动报警系统发出警报。

四、应用

此装置在现场安装试用期间，没有发生因为刹车系统缺水而引起的事故隐患。温度控制装置在实际应用中，根据工况和设定温度提示、节能，操作者在司钻操作房能清晰的观察到冷却水的温度。装置里的缺水报警额能保护伊顿刹车的动、静摩擦片，不至于因缺水而烧毁。每台设备都有它的正常使用寿命，在非正常状态下使用将降低其使用寿命增加维修成本，而且，不利于安全生产，只有确保安全生产才是最大的效益。

五、结论

1伊顿刹车的水温将会随刹车的使用力矩和使用状况来变化，在下钻或者是下套管的过程中，伊顿刹车使用频繁，冷却水的温度会有较大的波动。在正常钻进时，虽然刹车力矩大，但伊顿刹车的动摩擦片运转速度不快，所产生的热能较低，所以，温度上升较为缓慢，这种工况下在冬季使用时温度上升很不明显。

2温度控制按半个工作日计:实际耗能=15kwX 12h=180kw.h,每天能够节约180度的电能。

缺水报警：保护并节约伊顿刹车的动、静摩擦片，不至于因缺水而烧毁。

3每台设备都有它的正常使用寿命，如果在非正常状态下使用将降低其便用寿命增加维修成本，而且，不利于安全生产，只有确保安全生产才是最大的经济效益。

4报警装置采用的继电器装有自锁功能，一旦检测到信号就出现长鸣现象，提示管理人员，只有在管理人员将问题解决，或者关闭相应的监测电路就能停止报警。

参考文献：

《无线电》2009年第二期，人民邮电出版社