2024年4月11日发(作者：)

顶部驱动装置的使用说明

一、顶部驱动装置的工作原理

VARCO公司TDS-11SA和CANRIG顶部驱动装置都是由发电机发电通过SCR房整流后提供

给钻井电机，驱动钻杆旋转进行钻井作业，司钻在司钻台上通过手轮调节钻井电机的扭矩

和转速，控制整个钻井过程。同时在司钻台上遥控液压系统进行钻井中的辅助作业。

两种顶驱的不同之处在于TDS-11SA钻井系统由两台400马力的交流变频电机为

TDS-11SA提供动力。自身携带的液压系统提供了所有的液压能，减少了一个独立的液压站

和配套管汇。CANRIG钻井系统由一台1130马力的直流电机提供动力，有一个独立的液压站

和配套的管汇。他们在组成结构上也有不同之处。

二、顶部驱动装置的组成结构

以TDS-11SA顶部驱动装置为例，主要有以下部分组成。

1、 交流钻井电机

TDS-11SA有两台400马力的交流钻井电机，对称垂直安装在箱体上的两边，为TDS-11SA

提供动力。

每一个电机有一个双端输出轴，下端安装驱动小齿轮，上端安装盘式刹车轮毂。在每

一个电机上面有一个盘式刹车，控制钻杆扭矩和在定向井钻井中定方位。由一个电磁阀遥

控操作盘式刹车系统。

交流钻井电机是开放式结构，冷却风可以通过电机内部，它是专门为顶部驱动所设计

的。内部有温度传感器、专用风道、高质量的轴承和安装斜齿轮和刹车轮毂的锥度输出轴。

2、 电机冷却系统

TDS-11SA的电机冷却系统为一就地吸气式的离心鼓风机，配备有两台安装在钻井电机

顶部的5马力的交流电机。冷却系统经过制动器与电机的接合面吸进空气，经过刚性气道

将空气排送到每台钻井电机顶部的风口。冷却空气然后通过开放型电机内部，最后从底部

的百叶窗排出。

3、 传动箱和水龙头总成

传动箱和水龙头总成把由交流电机产生的动能传递到钻杆。传动箱和水龙头总成内部

是一个单级双减速齿轮系统，从电机到主轴的减速比为10.5:1。

传动箱和水龙头总成的箱体为传动齿轮和轴承提供了一个密封的润滑油池。轴承和齿

轮由一个安装在箱体上的油泵强制润滑。一个低速液压马达驱动油泵，过滤后的润滑油通

过主支撑轴承、扶正轴承、小齿轮和复合齿轮轴承及齿轮的齿面连续循环。

由不锈钢制成的提环与箱体之间通过铜套装配，可以黄油润滑。

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4、 平衡系统

平衡系统包括两个连接提环和大钩的液缸。这两个液缸与一个位于主箱体上的液动-气

动蓄能器连接。当系统启动时，两个液缸支撑了TDS-11SA的大部分重量。在上卸扣时由于

支撑了钻杆的大部分重量从而保护了工具的螺纹不被损坏。其作用相当于大钩弹簧的作用。

5、 滑动架和导轨

TDS-11SA通过安装在箱体上的滑动架沿着导轨上下垂直移动。导轨悬挂在天车架上并

一直延伸到离钻台7英尺高。导轨与一个安装在井架下部离钻台10-15英尺高的扭矩反作

用梁连接。

通过导轨平衡传动箱驱动钻杆时产生的扭矩。导轨有四部分组成，须分断安装到天车

上。导轨各部分之间通过销子连接，组装时在钻台上每次连接一部分，用TDS-11SA提升逐

步与安装在天车架上的连接耳板连接。

6、 液压控制系统

液压系统是一个自备循环的系统。一个10马力，1800转的交流电机驱动两个液压泵为

液压系统供能。其中一个定量泵驱动润滑油系统马达，一个变量泵为交流钻井电机刹车、

旋转头、遥控防喷器、吊环倾斜装置和平衡系统提供液压动力。

阀板安装在箱体上，上面安装有电磁阀、压力控制阀和流量阀。

一个由不锈钢制成的密闭储油池提供系统液压油，减少了在钻机搬迁时排油和加油的

工作。储油池安装在两个交流钻井电机之间，装有温度传感器和油面指示器。

在箱体上有三个液动-气动蓄能器。平衡系统使用最大的蓄能器，中等的蓄能器卸载变

量泵，最小的蓄能器迟缓启动内防喷阀。

7、 PH-50管子处理器

管子处理器由以下重要部分组成：

1） 、旋转吊环配接器；

旋转吊环配接器在管子处理器的上部，在起升或吊环倾斜装置定位，管子处理器围绕钻杆

旋转时，保证了液压管道的连接。同时，旋转吊环配接器也为吊环倾斜装置、扭矩背钳液

缸、内防喷阀液缸提供了安装的位置。

旋转吊环配接器由一个液压驱动马达驱动旋转。司钻台上的一个电磁阀控制旋转吊环配

接器的液压马达。

2）、 扭矩背钳；

悬挂在旋转吊环配接器上的扭矩作用架支撑着扭矩背钳。由一对带插楔式的夹子和夹

紧液缸组成，在钻柱与保护短节连接时用于夹紧钻柱接头。钻杆上卸扣时可以上下移动并

平衡上卸扣时产生的扭矩。