ZJ15 钻机底座的振动测试分析ZJ15 钻机是目前大庆油田钻井的主力钻机。提高钻井效率，缩短工作周期以提高效益已是广大钻井队的共同目标。要实现这一目标,提高钻井速度是常用的方法, 即采用四挡钻进来代替原来的三挡钻进；另外，对于小井眼钻井来说，采用四挡钻进较经济合算。但是，该型钻机采用四挡钻进时，钻台的振动比采用三挡时更强烈，有时甚至影响正常钻进。强烈的振动会影响底座的疲劳寿命，降低钻井工作的安全性，同时对钻台面上的设备也造成不利影响。因此，寻找底座振动强烈的原因，采取合适的减振措施以降低底座的振动强度很有必要。笔者已在文献［1］里从模态分析的角度研究了底座振动强烈的原因，现以整个钻井过程的测试数据为依据，分析各种振源因素对底座振动的影响。多种振源及振动频率特征 ZJ15 钻机底座上的电动机、变速箱、万向轴、转盘及绞车等都是旋转设备，任何一个转动部分出现不平衡或不对中时，都会引起设备和底座的振动。在变速箱里除了齿轮轴外，还有轴承和多个相互啮合的齿轮对，由于野外钻井的工作条件和工作环境比较恶劣，这些部位容易产生故障而引起振动；变速箱与转盘之间用万向轴联接，万向轴与钻台面之间存在 7°的夹角，万向轴的轴线与变速箱的输出轴和转盘的输入轴存在相同的夹角，即在两个联接处存在轴线不对中问题。根据文献［2］知，转子不对中的振动特征频率为 2 倍工作频率，常伴频率为工作频率和 3 倍工作频率；由于万向轴两端本身还存在 2 倍工作频率的成分，故还存在 4 倍工作频率和 6 倍工作频率的伴随频率成分。因所测方钻杆有轻微弯曲，若将方钻杆看成弓形转子，按照文献［2］，其振动特征频率为工作频率，常伴频率为 2 倍工作频率；若将方钻杆看成不平衡的转子，则其振动特征频率为工作频率。另外，钻杆柱的纵振和扭振，以及刮刀钻头的不平稳转动都可能对底座的振动有一定的影响。刮刀钻头在工作过程中产生的转动频率的基频为钻杆柱工作频率的 3 倍；钻铤纵振基波的自然频率 F1和扭振基波的自然频率 F2分别为 (1)式中 A1——钢的拉、压波速，A1=5135.94m/s； A2——钢的剪力波速，A2=3246.16m/s； L——钻铤长度，m。取 L=14×9=126m，利用式（1）可求得钻铤的纵振基频为 10.2Hz，扭振基频为 6.44Hz。现将多种振源的工作频率、常伴频率及振动方向列于表 1。表 1 底座多种振源的工作频率及常伴频率 Hz 部件三挡四挡振动方向工作频率常伴频率工作频率常伴频率电动...
