石油鉆機生產(chǎn)作業(yè)過程中，需要限定大鉤的活動范圍，以避免由于人為操作失誤，大鉤碰撞天車或砸到鉆臺面而引發(fā)重大事故，傳統(tǒng)的防碰機構(gòu)，分為電子式和觸碰式，都有明顯的缺陷，出于安全性及經(jīng)濟性的綜合考慮，開發(fā)了一種全新的機械式防碰裝置，該裝置采用通用標準元件，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，安全可靠，已投產(chǎn)并獲得了國家發(fā)明專利。
    石油鉆機生產(chǎn)作業(yè)過程中，采用絞車驅(qū)動大鉤，完成鉆井修井等作業(yè)，由于大鉤工作時載荷大，運行速度快，一旦碰到天車或鉆臺，將引發(fā)重大事故。
    目前國內(nèi)大部分油田及鉆機生產(chǎn)廠家，普遍采用兩種防碰裝置：電子防碰儀和天車防碰閥。電子式防碰儀具有靈敏度高等優(yōu)點，但是價格昂貴，同時由于井場環(huán)境惡劣，電子元件容易失效，導致安全事故的發(fā)生。    觸碰式防碰機構(gòu)核心部件為一防碰閥，當絞車滾筒纏繩達到設(shè)定高度時，鋼絲繩觸碰閥桿，絞車緊急制動，大鉤停止運行，這種機構(gòu)只能防止大鉤碰撞天車，而無法避免大鉤碰撞鉆臺。綜上所述，以上兩種方式均存在明顯缺陷，因此開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高、經(jīng)濟性好的防碰裝置顯得尤為必要。
    機械式防碰裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理
    1.1.設(shè)計依據(jù)：因為大鉤是通過絞車來驅(qū)動的，所以控制大鉤的運行位置完全可以靠控制絞車滾筒上鋼絲繩的纏繞圈數(shù)來實現(xiàn)，但是，滾筒的轉(zhuǎn)動速度很快，直接記錄鋼絲繩纏繞圈數(shù)不易實現(xiàn)，因此，我們設(shè)計了一套減速機構(gòu)，可以把滾筒的高速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為計量機構(gòu)的緩慢旋轉(zhuǎn)運動，計量機構(gòu)設(shè)計有觸點，觸點觸碰行程開關(guān)，絞車緊急剎車氣缸動作，實現(xiàn)緊急剎車，避免碰撞事故的發(fā)生。
    1.2.結(jié)構(gòu)組成：
    1.2.1.傳動機構(gòu)：主要包括小鏈輪（1），大鏈輪（2），鏈條（3），渦輪蝸桿減速機（4）等部分；小鏈輪通過螺栓連接在絞車滾筒軸頭上，大鏈輪固定在減速器的輸入端，二者之間通過鏈條連接。
    1.2.2.計量機構(gòu)：主要由限位盤一（7），限位盤二（6），壓緊螺母等組成；限位盤一安裝在減速器輸出軸上，通過壓板壓緊，限位盤二與限位盤一同軸安裝，通過壓緊螺母與限位盤一固定；
    1.2.3.執(zhí)行機構(gòu)：主要由按鈕閥（9）及緊急剎車氣缸組成；
    工作原理：
    下面以本裝置在4000米鉆機上的應(yīng)用為例，說明本裝置的工作原理：
    4000米鉆機絞車最大纏繩高度為4層，每層纏繞圈數(shù)為33圈，即總纏繞圈數(shù)最多為n=132圈。我們選擇小鏈輪齒數(shù)為Z1=13，大鏈輪齒數(shù)Z2=39，減速器傳動比為i 2=60，則傳動裝置總傳動比為：
i=i1*i2=39/13*60=180
    大鉤工作時，絞車滾筒軸帶動小鏈輪做高速旋轉(zhuǎn)運動，小鏈輪通過鏈條將運動傳遞給大鏈輪，大鏈輪驅(qū)動減速器工作。經(jīng)過兩級減速以后，絞車滾筒軸的高速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)闇p速器輸出軸的緩慢旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)角度最大為：θ=360°*n / i =360°*132 / 180=264°
    由于限位盤隨減速器輸出軸同步旋轉(zhuǎn)，即使?jié)L筒鋼絲繩全部纏繞或者下放，限位盤的旋轉(zhuǎn)角度小于等于264°，我們在限位盤圓周范圍內(nèi)設(shè)置兩個觸點，再配合行程開關(guān)，便可控制大鉤的行程，同時考慮井架和鉆臺的高度不同，大鉤工作范圍也不盡相同，設(shè)計成兩個可調(diào)觸點，即限位盤做成分體式，中間用壓緊螺母連接，等行程有變動時，調(diào)節(jié)觸點位置便可實現(xiàn)。限位盤觸點到達設(shè)定位置即可觸碰按鈕閥，緊急剎車氣缸動作，大鉤緊急剎車。
    本裝置具有以下優(yōu)點：
    2.1.可以通過更換鏈輪或減速器的方式來拓寬本裝置的使用范圍，也可以通過調(diào)節(jié)觸點位置實現(xiàn)小范圍的調(diào)節(jié)，所以使用范圍廣泛
    2.2.減速器及鏈輪等核心部件全部為標準件，價格低廉
    2.3.機械傳動裝置安全可靠，特別適用于井場惡劣環(huán)境
    現(xiàn)場應(yīng)用
    本裝置于2012年11月份進行試制，并在本公司鉆機上進行了現(xiàn)場實驗，效果良好，之后向海內(nèi)外廣大客戶大禮推廣，于2013年1月份成功應(yīng)用于兩臺印度XJ550修井機，驗收人員反映良好。
該裝置的成功應(yīng)用，證明該裝置性能完全符合設(shè)計要求。