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1、4500 系列艾里逊液力变速箱防爆改造技术TENG Pai;DENG Zhongbin;DING Hui;XIANG Dan;WU Jian;DU Yuwen【摘 要】目前,中海油在渤海海疆油田配置有 ALLISON 750 系列液力自动变速箱40 余台,主要应用于钻井与修井等平台驱动泥浆泵、绞车等设备.美国艾里逊公司已停顿生产 ALLISON 750 系列液力变速箱并停顿相应配件效劳.为保障现有的海洋修井机连续正常运行,在 4500 系列艾里逊液力变速箱替代应用技术争论的根底上, 提出了针对 Allison 第 5 代 4500 OFS 变速箱电控系统防爆改造设计方案,对其电控局部予以 2
2、区防爆改造处理,以满足油田作业区域对海洋修井机设备防爆的要求, 方案实施结果说明,实行防爆改造技术可实现对机械式 Allison 750 系列变速箱的替代应用.【期刊名称】天津科技【年(卷),期】2023(046)001【总页数】4 页(P42-45)【关键词】海洋修井机;变速箱;电控系统;防爆改造;替代应用【作 者】TENG Pai;DENG Zhongbin;DING Hui;XIANG Dan;WU Jian;DU Yuwen【作者单位】;【正文语种】中 文【中图分类】TE920 引 言由于目前渤海区域海洋修井机上使用的美国艾里逊公司的 Allison 750 变速箱使用时间大多超过 2
3、0 年，且 Allison 750 变速箱停产时间超过 10 年，已经没有原厂的变速箱配件供给。为保障现有的海洋修井机连续正常运行，在 4500 系列艾里逊液力变速箱替代应用技术争论1根底上，需承受 Allison 第 5 代 4500 OFS 电控变速箱，对其电控局部做 2 区防爆改造处理2，来替代机械式的 Allison750 变速箱。为满足 Allison 4500 OFS 变速箱在海洋修井机钻台 2 区防爆运行要求，基于Allison 4500 OFS 变速箱把握系统的构造和功能特点，需要进展如下方面的防爆改造：Allison 4500 OFS 变速箱本体防爆改造。主要是对换挡器接口、
4、3 个转速传感器(变速箱泵轮、涡轮和变数箱输出)接口作胶封防爆处理以及油标尺的防爆处理。Allison 4500 OFS 变速箱 TCM 设计制作。基于 TCM 在变速箱把握电路中的防爆使用要求，设计制造 TCM 防爆把握箱，并进展防爆取证(其防爆等级不低于 Exd IIB T4 Gb，防护等级不低于 IP56)。Allison 4500 OFS 防爆电源把握箱(DY)设计制作。为了满足变速箱把握系统的供电要求和海洋修井机的使用状况，设计制作 DC12V 防爆电源把握箱(DY)，并进展防爆取证(其防爆等级不低于 Exd IIB T4 Gb，防护等级不低于 IP56)。Allison 4500
5、OFS 变速箱换挡器防爆改造，并进展防爆取证(其防爆等级不低于Exd IIB T4 Gb，防护等级不低于 IP56)。1 Allison 4500 OFS 变速箱防爆改造整体方案目前渤海区域 Allison 750 变速箱工作在修井机钻台，属于 II 区防爆。依据现场防爆要求和使用状况制定的专项改造方案包括变速箱本体防爆改造、变速箱 TCM 防爆改造、防爆电源把握箱(DY)改造、变速箱换挡器防爆改造，主要技术参数如表 1所示。表 1 Allison 4500 OFS_P 变速箱主要技术参数 Tab.1 Main technical parameters of Allison 4500 OFS_
6、P gearbox 注：以上数据依据设备选型手册确定。变速箱型号 4500 OFS_P 变速箱最大输入功率 421kW(565hp)变速箱最大输入扭矩 2237Nm(1650lb-ft)变速箱变矩比 2.34 变速箱档位 I II III IV V VI VII R 变速箱速比 4.70 3.511.91 1.43 1.00 0.74 0.64-4.80 把握形式 绞车模式 把握系统电压 24V 取力口 顶/侧取力口 缓速器 无断电后状态 回空挡2 Allison 4500 OFS 变速箱防爆改造技术方案2.1 变速箱本体防爆改造变速箱本体防爆改造是对换挡器接口、3 个转速传感器(变速箱泵轮、
7、涡轮和变数箱输出)接口作胶封防爆处理，其胶封长度依据 GB 3836.92023爆炸性环境第 9 局部：由浇封型 m 保护的设备3有关规定执行，以到达无火花防爆要求。这类方法具有结实的聚合力，抗拒爆炸性强，使用制造简洁便利。2.1.1 胶封材质A 胶：6010(E-44)(以下简称 A 胶)溶于苯、甲苯、二甲苯、丙酮等有机溶剂，流淌性好，易与关心材料(过氧化钾乙丙酮)催化剂、LYMFB-1 隔离密封胶泥、丙酮、502 胶混合。B 胶：650 聚酰胺固化剂(以下简称 B 胶)。2.1.2 树脂的根本参数树脂的根本参数如表 2 所示。表 2 树脂 A/B 根本参数 Tab.2 Basic para
8、meters of resin A/BA 胶(环氧树脂)根本参数名称：6010(E-44) 外观：透亮粘稠液体环氧值：0.480.54(eq/100g) 软化点：1523粘度：2.5Pas/(40) 挥发份：2%无机氯值：0.02%B 胶(聚酰胺固化剂)根本参数名称：650 聚酰胺固化剂 外观：金黄透光粘稠液体色度 Fe-Co：10 粘度：2.5Pas(40)：18000 CPS 比重(25)：1.01 g/comm 分子量 601100 闪点：7252 活友氢当量：156 g/Eg2.1.3 树脂调配比例及固定时间用量：环氧树脂用量 80%，固化剂用量 20%，均匀搅拌，固定时间比例如表 3
9、 所示。表 3 树脂调配固定时间比例 Tab.3 Fixing time ratio of resin 混合比例(AB) 重量比 5/1 使用时间(可操作时间) 25 35min 初固时间 /h 25/34 完全固化 /h 25/24 或 60/32.1.4 固化和耐冲击强度及耐温度性能指标介电常数：25，1MHz 4.00.1绝缘强度：25，kV/mm15硬度：SHORE-D80耐冲击度(kgf/mm)：5.1体积电阻(25，)：140外表电阻(25，)：120压缩强度(kgf/mm)：30固化收缩率(%)：0.5固化后运行最低温度()：-40固化后允许最高运行温度()： +2402.1.5
10、 留意事项及操作要领需按配比配胶，配比是重量比，而非体积比。配胶时，需先将 A 胶充分搅拌均匀，气温低时，A 胶较粘稠或有结块现象，不影响产品的性能，必要时可加温降低粘稠度或溶化后搅均使用，便于消泡、渗透， 温度过高时会影响到可使用时间。A、B 胶取用后准时密封，以免影响产品性能。A、B 胶取出后需准时混合均匀使用，以免固化不完全，并尽量在短时间内使用完已混合的胶液。这是由于混合的胶液会马上开头反响放出热量，其粘稠度会渐渐上升，并渐渐固化，且混合在一起的胶量越多，放出的热量也越多，反响也越快， 从而影响到可使用时间。环境温度等因素也会影响到可使用时间及固化时间。可使用时间指按配比混合均匀后的
11、100g 胶液在 25时，粘稠度增加 1 倍的时间，并非指可使用时间之后，胶液确定可用或不行用。注胶时，最好顺着要封胶物件内壁渐渐注入，便于排走要封胶物件内的空气，削减气泡的产生，注胶后胶液会渐渐渗透到产品的缝隙中，必要时可分屡次注胶，利于排泡、渗透。 室温固化或室温静置一段时间再加温固化，便于消泡以获得更好的绝缘效果。有极少数人长时间接触胶液会产生轻度皮肤过敏，建议使用时戴防护手套，粘到皮肤上可用丙酮、天那水或酒精等擦去，并用清洁剂清洗干净。大量使用前，请先小量试用，把握产品的使用技巧，以免过失。在室外或颗粒漂移物过多的场合，调配好的 A、B 胶液应尽快使用封好封口，以免风沙等异物混入其中导
12、致胶液变脏无法使用。2.2 变速箱 TCM 防爆改造变速箱箱体材质为 316L 不锈钢，外观结实美观，厚度不小于 6mm(依据箱内电气元件的布局设计箱体大小，依据箱体大小打算箱体材质厚度，隔爆箱最小厚度不小于 3mm)，箱体固定承受内六角螺栓、材质要求为 316L 不锈钢，箱体蚀刻标识(应包括防爆标识、采集箱中英文名称、型号、防爆标志、防爆等级、防爆合格证号、额定参数、产品编号、生产日期、生产厂家等)；箱体防爆等级不低于 Exd IIB T4Gb，防护等级不低于 IP56；进出线口共计 9 个(蚀刻永久性文字标识)，配置 8个铠装黄铜镀镍填料函(与相应的铠装电缆相匹配)和 1 个防爆黄铜镀镍丝
13、堵(预留)，防爆等级均不低于 ExdIIB/IP66，本体蚀刻防爆标识及规格，并配四氟密封垫，提供产品防爆合格证；绘制带电警示标识或贴警示牌，带安全接地标识及接地螺栓或 接地柱；内部配置可拆卸式安装面板，用于固定信号采集板；额定电压为 DC 24V、额定电流 30A；内配 TCM 单元和接线端子排；接线端子排满足进线和消灭的接线和贴标；箱体制作外形尺寸如图 1 所示。图 1 变速箱 TCM 防爆箱 Fig.1 Transmission TCM explosion-proof box2.3 防爆电源把握箱(DY)改造防爆电源把握箱箱体材质为 316L 不锈钢，外观结实美观，厚度不小于 6mm(依
14、据箱内电气元件的布局设计箱体大小，依据箱体大小打算箱体材质厚度，隔爆箱最小厚度不小于 3mm)箱体固定承受内六角螺栓、材质要求为 316L 不锈钢，箱体蚀刻标识(应包括防爆标识、采集箱中英文名称、型号、防爆标志、防爆等级、防爆合格证号、额定参数、产品编号、生产日期、生产厂家等)；箱体防爆等级不低于Exd IIB T4Gb，防护等级不低于 IP56；进出线口共计 3 个(蚀刻永久性文字标识， 需蚀刻的标牌内容分别为正常 230V，应急 230V，DC 24V)，配置 3 个铠装黄铜镀镍填料函(与 3C4mm2 铠装电缆相匹配)，防爆等级均不低于 ExdIIB/IP56，本体蚀刻防爆标识及规格，并
15、配四氟密封垫，供给产品防爆合格证；箱体绘带电警示标识或贴警示牌，带安全接地标识及接地螺栓或接地柱；内部配置可拆卸式安装面板，用于固定信号采集板；带合格证书及图纸，图纸必需经审核确认前方可生产； 箱体额定电压为 AC 220V、额定电流 16A；内配接线端子排；接线端子排满足进线和消灭的接线和贴标；安装方式为直立式安装方式。箱体接口定义见表 4，箱体外形见图 2。图 2 变速箱防爆电源把握箱 Fig.2 Transmission explosion-proof power supply box表 4 变速箱防爆电源把握箱接口定义 Tab.4 Transmission explosion-proo
16、fpower supply box interface definition 序 号 名称 电缆规格 1 DC 24V 电源输出3C4mm2 2 AC 220V 正常电源 3C4mm2 3 AC 220V 应急电源 3C4mm22.4 变速箱换挡器防爆改造变速箱换挡器材质为 316L 不锈钢，外观结实美观，厚度不小于 6mm(依据箱内电气元件的布局设计箱体大小，依据箱体大小打算箱体材质厚度，隔爆箱最小厚度不小于 3mm)箱体固定承受内六角螺栓、材质要求为 316L 不锈钢，箱体蚀刻标识(应包括防爆标识、采集箱中英文名称、型号、防爆标志、防爆等级、防爆合格证号、额定参数、产品编号、生产日期、生产
17、厂家等)；防爆等级不低于 Exd IIB T4 Gb，防护等级不低于 IP56；进出线口 1 个，配置 1 个铠装黄铜镀镍填料函，防爆等级均不低于 ExdIIB/IP56，本体蚀刻防爆标识及规格，并配四氟密封垫，供给产品防爆合格证；箱体绘带电警示标识或贴警示牌，带安全接地标识及接地螺栓或接地柱；额定电压为 DC24V、额定电流 16A。变速箱换挡器外形如图 3 所示。图 3 变速箱防爆换挡箱箱 Fig.3 Transmission explosion-proof shift box 3 结 论将一台 Allison 4500 系列电控液力变速箱作为技术验证机，将以上防爆改造技术应用于该机后，送
18、至专业防爆验证机构进展试验，获得的结论证明该机完全符合海洋修井机 2 区防爆要求(取得防爆证书)，可实现对 Allison 750 变速箱的替换应用。虽然该防爆技术可完全满足油田环境的防爆要求，但是在一些接口端子的防爆处理 上会造成变速箱后期修理的难度加大，这一问题有待进一步试验其他防爆处理方式， 在既保证 2 区防爆要求，又满足衰减后的电控信号有足够强度的状况下方可改善。参考文献【相关文献】1滕湃，丁辉，张超.4500 系列艾里逊液力变速箱替代应用技术争论J.天津科技，2023， 44(6)：90-92.2国家能源局.石油设施电气设备场所级 0 区、1 区和 2 区的分类推举作法：SY/T 6671 2023S.2023.3国家质量监视检验检疫总局，国家标准化治理委员会.爆炸性环境 第 9 局部：由浇封型 m 保护的设备：GB 3836.92023S.2023.