工程地质钻设备常用的设备

1. 工程地质勘察一般用到哪些器械

1、钻机：主要采用汽车站、30钻机和150钻机，另外还有磨盘300、冲击钻等。
2、取土器：用来取土样的回器具，有厚壁和薄壁之分；
3、标贯和动力触探设备：用于各种原位试验；
4、钻答杆：为钻进的传动工具；
5、钻头：分压轮钻头，合金钻头、三翼钻头和螺杆动力钻具等；
6、管钳、链钳、大锺、铁楸、捞砂的筛子、垫叉、护孔板、套管、镐头、螺丝刀、米尺、钢卷尺（50m）、铅笔、笔记本、记录表格、标签、土样铁皮、塑料胶带、水桶、开口扳手、活板手等工具；
7、泥浆泵：包括配套的高压胶管、配电箱、三角架、导链、钢丝绳（含卡子）等；
8、经纬仪和水准仪：测量孔口标高和孔位定位用，包括塔尺等辅助测量辅助用具。
上述东西备齐后，你便可以开拔了。

2. 钻孔的主要设备

一、钻床设备
常用的钻床设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种，手电钻也是常用的钻孔工具。
⒈台式钻床
简称台钻，是一种在工作台上作用的小型钻床，现在普遍做法就是在原有的摇臂式钻床上进行改装，利用液压阻尼器来控制钻头的进给速度。
由于加工的孔径较小，故台钻的主轴转速一般较高，最高转速可高达近万转/分，最低亦在400转/分左右。主轴的转速可用改变三角胶带在带轮上的位置来调节。台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。在进行钻孔前，需根据工件高低调整好工作台与主轴架间的距离，并锁紧固定（结合挂图与实物讲解示范）。台钻小巧灵活，使用方便，结构简单，主要用于加工小型工件上的各种小孔。它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。
⒉立式台钻
简称立钻。这类钻床的规格用最大钻孔直径表示。与台钻相比，立钻刚性好、功率大，因而允许钻削较大的孔，生产率较高，加工精度也较高。立钻适用于单件、小批量生产中加工中、小型零件。
⒊摇臂钻床
它有一个能绕立柱旋转的摇臂、摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动，同时主轴箱还能摇臂上作横向移动。因此操作时能很方便地调整刀具的位置，以对准被加工孔的中心，而不需移动工件来进行加工。摇臂钻床适用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。

3. 钻探主要设备及其基本功能

钻探设备是指用于钻探施工这种特定工况的机械装置和设备，主要由钻机、泥浆泵及泥浆净化设备，泥浆搅拌机，钻塔等组成。
工程钻探设备通常按用途分为工程地质钻探设备、水文水井钻探设备、工程施工钻探设备、岩心钻探设备和取样钻探设备。
1.工程地质钻探设备
专门用于工业和民用建筑、桥梁、道路和港口码头等的基础的工程地质勘察孔钻进的装置。由钻机、泥浆泵和三脚架等组成。钻机常为冲击式、转盘回转一冲击复合式或动力头复合式。工程地质钻探设备的主要特点是：
(1)钻机组具有冲击、回转、振动、静压等施工方法中的两种或两种以上的组合功能，能够适应松散复杂地层中钻进、取样和工程地质孔内试验的要求。
(2)多为自行式或拖引式整体装载，运移灵活，适应工程地质勘察孔单孔施工周期短、搬迁频繁的需要。
(3)钻进能力，一般可钻孔的终孔直径为76～110mm、钻孔深度多为50m以内，少数达到100m，个别设备能力更大。
2.水文水井钻探设备
专门用于水文地质勘察孔和水井钻进的设备。由钻机、泥浆泵、离心泵、钻塔和空气压缩机等组成。钻机常为钢丝绳冲击式、转盘式、立轴式、动力头复合式或转盘复合式。水文水井钻探设备的主要特点是：
(1)具有多种功能。一个钻探机组往往能实现冲击钻进、回转钻进、振动钻进、冲击回转钻进等不同碎岩方式，使用空气、清水和泥浆等不同循环冲洗介质，以及进行正、反循环等不同钻孔冲洗方式的多工艺钻进。
(2)设备组成较繁杂。一个机组往往上述五类设备都配备，能完成钻进和成井等多种工序的作业。
(3)运移性好。多为自行式或拖引式。
(4)一般可钻孔的终孔直径为190～500mm，孔深为100～500m；有的孔径可达1000mm或更大，孔深可达2000m。
3.工程施工钻探设备
专门用于工程施工孔钻进的装置。由于用途不同，设备种类繁多，特点各异(见大口径钻探)。
4.岩心钻探设备
工程地质勘察孔、水文地质勘察孔和水井等钻进中使用的固体矿床勘探的钻进装置。包括钻机、泥浆泵和钻塔等。其主要特点：
(1)采用回转钻进工艺，并从孔底采取岩心。
(2)钻机多为立轴式或动力头式，常采用固定方式装载。
(3)一般可钻孔的终孔直径为46～91mm，孔深为100～1000m，最深可达3000m。
取样钻探设备 能够在土、岩石或混凝土层中钻进并采取样品的轻便钻探装置。包括钻机、钻架和水泵等。由小型汽油机或电动机通过带减速器的回转器带动钻具回转，用人力或手动加压装置通过钻架加压。水泵为手动往复泵，钻进中用人力推动向孔内输送冲洗液。可使用硬质合金、金刚石、勺形或螺旋钻头等进行回转钻进。其主要特点是：常为组装式，便于解体；结构简单、轻小，可用人力搬运。可钻孔的直径一般为46～110mm，深度多在10m以内，某些可达30m。

4. 钻孔前器材准备

(一)机械设备选择

钻探设备主要是指钻机、泥浆泵、动力设备、钻塔等。但由于动力机一般是钻机出厂时就已配备,所以钻探设备的选型也就是恰当地选择钻机、泥浆泵、钻塔这三大件。正确选择钻探机械设备将对提高生产效率、降低成本具有重要意义。

1.选型依据

(1)钻机选型的依据

1)施工目的。应按不同的施工性质,选择不同的施工钻机。如地质勘探应选择岩心钻机、工程地质施工时应选择勘查施工钻机,水文水井施工时应选择水文水井施工钻机等。

2)地质条件及场地状况。如地质条件较好,钻孔结构简单,可使用整机性能较好、储备功率(能力)较少的钻机;反之则应使用储备功率(能力)较多,解体性能好,部件质量轻的钻机。

3)钻进方法。如用钢粒或合金钻进可使用普通型钻机或低速钻机,采用金刚石钻进则应使用油压高速钻机。

4)孔深。孔深时用深孔钻机,孔浅时用小型浅孔钻机。

5)孔径(或岩样直径)。孔径大自然钻具质量大,消耗的功率大。

6)钻杆规格。目前钻机能力与所使用的钻杆有直接关系,因为这关系到钻机的提升能力。

(2)泥浆泵的选择依据

泥浆泵有两个主要指标,即泵量和泵压。泵量影响泥浆的孔内流速,泵压影响所钻孔深。

1)地层情况。地层完整、无漏失可适当选小排量的泵,反之应选择较大排量的泵。

2)钻杆与孔径的级配。如果环空面积大,泥浆排量就要大,反之泥浆排量可适当减少。

3)孔深。孔越深,泥浆循环时经过的路程就越长,产生的阻力损失也越大,所以孔深时应选用工作泵压较大的泥浆泵,孔浅时可选用工作泵压较小的泥浆泵。

4)钻进方法。如金刚石钻进产生的岩屑颗粒较细,所需的上返泵量就小些,用潜孔锤钻进则产生的岩屑颗粒较粗,所需上返的泵量就大些。

5)泥浆性能。如泥浆密度大、黏度高,则泵送阻力大;泥浆密度小、黏度低,则泵送阻力小。

(3)钻塔的选型依据

地质钻探中使用的钻塔类型较多,如门字塔、A字塔、桅塔、三脚塔、四脚塔等。选择钻塔有3个依据:

1)孔深。孔深时所用钻具的立根就长些,以便提高起下钻速度,故塔应高些,反之可矮些。

2)钻具。钻具质量大,则所选钻塔承载力就应大些,反之可小些。

3)场地条件。场地平整,运输方便,则可选用整体性好的塔,反之则应改用易于解体的轻便塔形。

2.设备配备原则

为了安全、保质、保量完成钻探工作,提高技术经济效益,设备配备时应遵循以下原则:

(1)能力略有储备原则

如260m深的孔,在比较简单的地层和较小口径,配φ50mm钻杆时,使用XY 2钻机是比较经济的。如果地层复杂一些,选用XY2钻机显然就不合适,应使用XY3钻机。如果在钻进过程中遇到一些困难就可用XY 3钻机的储备能力去解决。但过多的储备就是浪费,使搬运困难,动力消耗增加等。泥浆泵和钻塔也是如此。

(2)钻进方法兼顾原则

由于地层或目的不同需用合金钻进和金刚石钻进,那么钻机就应优先满足金刚石钻进的工艺要求,使用潜孔锤钻进则应考虑泥浆泵能满足携带粗粒岩屑的要求。

(3)工作量兼顾原则

如一个施工区内既有浅孔也有深孔,而深孔较多,既有小口径也有较大口径,则在不增加设备的前提下,以满足深孔和较大口径工作量为主。否则,要多增加几套设备,在人员配备上、经济效益上都是不划算的。

(4)充分利用已有设备原则

这个原则是显而易见的。如果为了一个小项目而兴师动众,购置或租用设备,那在经济上肯定是不合算的。在这个时候,在保证工程安全顺利施工的前提下,大马拉小车或小马拉大车也是合情合理的作为。

(二)钻具管材工具等物资准备

当钻探设备型号确定后,接下来就应对钻具管材工具等物质进行准备。钻具管材工具等物质准备主要是根据钻探工作量和孔深的不同,配备相应足够的钻杆、岩心管(钻具)、钻头、套管、泥浆与护壁材料等。一般应从如下几个方面来进行准备:

1.钻具管材准备

包括各类施工用钻具、钻头、钻杆(包括主动钻杆)、套管等。

(1)钻具

1)开孔用短钻具,应配备相应口径的短岩心管(即开孔管)其长度为0.3m,0.5m,1.0m各配若干,以备开孔用。

2)与岩心管配套的合金钻头若干,用于开孔钻进。

3)按钻孔设计书的要求,配备各种不同规格的钻具和钻头。

(2)钻杆

1)矿区多台钻机施工时,按最大孔深的1.2倍配备钻杆及钻杆接头。

2)单机施工时,按最大孔深的1.5倍配备钻杆及钻杆接头。

(3)套管

按钻孔设计书中的钻孔结构,准备足够的各种规格套管,以备下套管时用。

2.钻探工具的准备

钻探工具包括拧卸工具、五金工具、量具、打捞工具、提引工具等。根据施工的需要,各准备若干。

3.泥浆与护壁材料

根据施工地层情况,准备足够的配制冲洗液所需的材料和护壁材料。

4.测斜器具和仪器

5.消耗材料

为保证钻探正常施工,应储备足够的柴油和各类润滑油。

6.其他必需材料物品

如铅丝、铁钉和扒钉等。

5. 钻机的分类有几种

钻井设备通常有以下7种：

常规陆地钻机、沙漠钻回机、 车装钻机答、 连续管作业机、 斜井钻机、海上钻井平台、钻井船。

钻机，是一套复杂的机器，它由机器、机组和机构组成。钻机是在勘探或矿产资源（含固体矿、液体矿、气体矿等）开发中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。

现代化的钻机还必须有一套辅助设备，如供电、供气、供水、供油等设备，器材储存、防喷防火设施、钻井液的配制、储存、处理设施等及各种仪器和自动记录仪表。

(5)工程地质钻设备常用的设备扩展阅读

日常保养：

1、对钻机主要结构状况、结构连接件螺栓、结构件连接销轴、各结构 件焊缝、吊篮结构及安全防护状况进行检查，特别是进场使用之前，应请有资质 的单位对其安全性能进行检测，合格后方可使用；

2、定期对各种动力头、工作油缸、钻头钻杆状况进行检查；

3、定期对卷扬机的卷筒防钢丝绳脱落装置及两侧边缘高度、卷筒壁状况、 钢丝绳尾部在卷筒上的周数进行检查，特别是对制动口的状况应作重点项目随时 进行检查等。

6. 地质钻机的勘探分类

结构特点：该钻机采用机械传动，结构简单，便于维修和操作。钻机配有水刹车装置，能控制下钻速度，减少卷筒、闸带等零部件的磨损，消除升降系统的冲击力，保证下钻安全。在原有的钻机上进行技术改进，离合器部分增加了轴径装置，增强了主动轴的力量，且钻机变速箱内的齿轮也在原有基础上进行材质和工艺上的加强改进。
还有THJ-2600型岩心钻机，该钻机为60钻杆2600米，73钻杆2000米，用途：THJ-2000钻机，适用于煤田地质，水文地质、金属矿床、非金属矿床和天然气等深孔钻探工程，实用性、操作性和通用性强。
结构特点：钻机多部分采用了TSJ-2000E型水源钻机组件，转盘回转、机械传动、立轴式回转、液压油缸给进的结构形式。并且提升能力大、立轴通经大、转速范围广、重心低、传动平稳、坚固耐用，钻机布局合理，。可满足金刚石钻进，硬质合金钻进及绳索取芯钻进的工艺要求。钻机可配备电动机或柴油机两种动力，供用户根据作业环境或条件进行选择。 适用中浅层石油井和深层冷热水的开发，天然气、盐井钻进、煤层气开采、煤矿建井工程开发等工程。
主要是转盘式钻机。主要型号有TSJ-3000型，TSJ-2600型，TSJ-2000型，TSJ-1500型，TSJ-1000型，其转盘通经一般有三种，有435mm型，445mm型和660mm型，钻井深度从1000米至3000米之间。满足我国多数的水井，盐井，地热井，煤层气等大口径井的勘探 根据我国现有发展需要，对于地热井勘探需求愈发急切，国外地热井在能源使用中的比例为5%左右，而中国现在仅为不足1%，在我国大城市，比如北京，天津，上海等开发力度比较大，其余除部分地方城市如聊城，保定等其余都有待开发。小区中使用地热井，能够节省大概60%的消费。河北永明地质工程机械有限公司最近数年，着重发展水源钻机系列，在很多方面有重大改进，排除了原来转盘甩油漏油的缺点，而且对齿轮加强材质和生产精度，更符合现在使用要求，更耐用，更高效。
得到了市场一致的认可。 主要用于地质找矿、水文水井、煤田地质勘探、石油和天然气勘探开发等领域的深孔钻探设备。主要机型有XY-5型，XY-6B型，该钻机集中了立轴式液压钻机的优点，可进行金刚石小口径钻进，也可进行大口径钻进，可以垂直钻孔，也可以钻斜孔。该钻机是深孔地质勘探钻孔的理想设备结构特点：XY-6B型岩芯钻机采用液压传动，立轴转速高，调速范围广。 升降机配有水刹车，下降钻具平稳安全。 油浸湿式离合器，启动平稳，附有制动装置。 液压操作系统予留专用阀口，可供配备拧管机时使用。 钻机前后移车距离大，方便孔口作业。 立轴通孔直径大，可满足多种钻探工艺要求。 整机重量适中，解体性能好，便于运输搬迁。同时，我国最近几年，致力于液压全自动车载钻机的研发，各大探矿厂都拥有大同小异的全液压车载钻机。但同美国、德国、意大利的车载钻机比较起来，还有很大的发展空间。相信在5年左右时间，国内的全液压车载钻机也可以达到国外的技术水平，质量还是取决于国内整体发展水平。

7. 钻探设备常用电气的种类

在地勘钻探施工中,钻探设备常用电气的种类主要有电动机、发电机、低压电器及输电导线等。

(一)电动机

电动机是一种将电能转换为机械能,输出机械转矩的动力设备。

地勘钻探施工用电动机多为三相鼠笼式异步电动机。尽管它的型号很多,但其基本构造和工作原理都大致相同。

1.三相异步电动机的基本构造

三相异步电动机属于交流电动机。

三相鼠笼式异步电动机主要由定子和转子两个基本部分组成(图4-1)。定子是电动机的静止部件,作用是输入功率带动转子旋转;转子是电动机的旋转部件,作用是输出机械转矩。

图4-1 鼠笼式电动机的各个部件

1—端盖;2—定子;3—定子绕组;4—转子;5—风扇;6—风扇罩;7—接线盒

三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和三相绕组等组成。机座通常由铸铁或铸钢制成,机座内装有用0.5mm厚、表面绝缘的硅钢片叠制而成的筒形铁心,铁心内圆上冲有均匀分布的平行槽口(图4-2)。定子铁心是电动机的磁路部分。

图4-2 三相异步电动机的定子

三相异步电动机的定子绕组中由三相对称绕组组成,按一定空间角度依次嵌放在定子槽内,并与铁心绝缘,是电动机电路部分。三相定子绕组的3个始端U₁、V₁、W₁和3个末端U₂、V₂、W₂,都从机座上的接线盒内引出,并按电动机铭牌上的说明接成星形(Y形)或三角形(△形)(图4-3)。

图4-3 三相绕组的连接

三相异步电动机的转子分为鼠笼式扣绕线式两种,都由转轴、转子铁心和转子绕组组成其作用是输出机械转矩。转子铁心由相互绝缘的硅钢片叠压固定在转轴上,呈圆柱形。在转子铁心的外圆周上冲有均匀分布的沟槽,用来嵌放转子绕组。转子冲片如图4-4a所示。鼠笼式转子绕组是在沟槽内嵌放铜条或铝条,并在两端与金属短路环(称为端环)焊接而成,其形状与鼠笼相似,所以称为鼠笼式转子(图4-4b)。100kW以下鼠笼式电动机的特子通常用熔化的铝浇铸在沟槽内制成,称为铸铝转子。在浇铸的同时,把转子端环和冷却电动机用的扇叶也一起用铝铸成(图4-4c)。

图4-4 三相异步电动机的转子结构

图4-5 绕线式转子绕组

绕线式转子绕组与定子绕组形式相似(图4-5)。嵌放在转子铁心沟槽内的对称三相绕组通常末端接在一起,呈星形连接,三个始端分别与固定在转轴上的彼此绝缘的三个铜环连接。三相电源经外加变阻器通过电刷与滑环的接触,跟转子绕组接通,以便电动机启动(图4-6)。绕线式三相异步电动机具有良好的启动性能,适用于需重载下启动,且启动频繁的生产机械。

图4-6 绕线式电动机启动电路

1—绕组;2—滑环;3—轴;4—电刷;5—变阻器

2.三相异步电动机的工作原理

三相异步电动机的定子绕组中通入对称三相电流后,就会在电动机内部产生一个与三相电流的相序方向一致的旋转磁场。这时,静止的转子导体与旋转磁场之间存在相对运动,切割磁感线而产生感应电动势,转子绕组中就有感应电流通过。载流的转子导体受到旋转磁场的电磁力作用,相对转轴产电磁转矩.使转子按旋转磁场方向转动,其转速n略小于旋转磁场的转速n₀,所以称为“异步”电动机。

为了更好地理解三相异步电动机的工作原理和掌握旋转磁场转速n₀的计算,我们需要进一步分析旋转磁场的产生情况。

最简单的三相异步电动机的定子绕组(图4-7),每相绕组只有一个线圈,当三相绕组接成星形并与三相对称电源相接后,三相绕组中就有三相对称电流通过,即

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其波形图如图4-8所示。

图4-7 三相异步电动机最简单的定子绕组

图4-8 三相电流的波形图

正弦电流通过每相绕组,都要产生一个按正弦规律变化的磁场。为了确定某一时刻绕组中的电流方向及所产生的磁场方向,我们规定:三相交流电在正半周时(电流为正值),电流由绕组始端流入,末端流出。电流流入端用“

”表示,流出端用“

”表示。电流为负值时则相反。下面分别取t=0、T/6、T/3、T/2四个时刻所产生的合成磁场作定性分析。

当t=0时,由三相电流波形图可知,I_U=0,表示U相绕组无电流,不产生磁场;I_V＜0,表示V相绕组电流由末端V₂流向始端V₁;I_W＞0,表示W 相绕组电流由始端W₁。流向末端W₂。由安培定则可以判定,这一时刻由三个线圈电流所产生的合成磁场(图4-9a),它在空间形成二极磁场(磁场数P=1),上为S极,下为N极。

当t=T/6时,I_U＞0,表示U相绕组电流由U₁端流向U₂;I_V＜0,表示V相绕组电流由V₂端流向V₁端;I_W=0,表示W相绕组无电流。由安培定则确定的合成磁场方向与t=0时相比较,在空间顺时针方向转了60°(图4-9b)。

用同样的分析方法可得当t=T/3时,合成磁场又比t=T/6时刻向前转过了(图4-9c)。当t=T/2时,合成磁场比t=T/3时刻又转过了空间角。同样可以分析出三相交流电后半个周期在定子中产生合成磁场的情况。

通过上述分析我们可以得出结论:对称三相交流电I_U、I_V、I_W分别通入定子三相绕组时,会产生一个随时间变化的旋转磁场。定子每相绕组只有一个线圈时,产生二极旋转磁场,当正弦交流电的电角度变化360°时,二极旋转磁场在空间也正好旋转360°,即磁极对数P=1时,旋转磁场与正弦电流同步变化。对工频交流电来说,旋转磁场每秒钟在空间旋转50周。以r/min为单位,旋转磁场的转速n₀=50×60=3000r/min。若交流电的频率为f,则旋转磁场的转速n₀=60f。

图4-9 三相异步电动机的旋转磁场

如果定子的每相绕组由两个线圈串联而成,则各绕组的始端之间相差60°,通入对称三相交流电后产生4个磁极(磁极对数P=2),称为四极电动机。同理可知,若定子每相绕组由3个线圈串联而成,则各绕组始端之间相差40°,能产生3对磁极(P=3),称为六极电动机。

用分析二极旋转磁场的同样方法可以得出结论:当磁极对数P=2时,交流电变化一周,旋转磁场只转动二分之一周;当磁极对数P=3时,交流电变化一周,旋转磁场只转动三分之一周。由此类推,磁极对数为P的电动机(2P极电动机),交流电每变化一周,旋转磁场只转动P分之一周。当交流电频率为f、磁极对数为P时,旋转磁场的转速n₀=60f/P,单位是r/min。

如改变通入定子绕组中任意两相交流电的相序后,旋转磁场就反向,三相异步电动机就随之反转。

旋转磁场的转速n₀与转子转速n的差称为转差,转差与同步转速的比值称为异步电动机的转差率,用字母S表示:

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转差率是异步电动机的重要参数,可以表明异步电动机的转速。电动机启动瞬间,转速n=0,此时转差率最大,S=1。当异步电动机空载时.转子转速n接近于同步转速n₀,此时转差率最小,S→0。所以转差率的变化范围为

0＜S≤1

三相异步电动机在额定负载下运转时,转差率一般为3%～6%左右。

由公式

可推导出异步电动机的转速公式为:

由上述公式可知,三相异步电动机调速的方法有3种:

(1)变频调速

连续改变电源频率f,可实现异步电动机的无极平滑调速。以前由于变频设备复杂、昂贵,极少采用变频调速。近年来,随着晶闸管变流技术的发展,使异步电动机的变频调速方法逐渐被应用。

(2)变极调速

制造多速电动机时,设计了不同的磁极对数,通过改变定子绕组的接法来改变磁极对数,使电动机得到不同的转速,以满足工作需求。变极调速一般适用于鼠笼式异步电动机。

(3)变转差率调速

通常适用于绕线式电动机。在绕线式电动机的转子电路中,接入一个调速变阻器,通过改变电阻的大小,就可以实现平滑调速。

(二)发电机

发电机是一种将机械能转换为电能的旋转机械。

地勘钻探施工用发电机有直流照明发电机、单相交流照明发电机和三相交流发电机组等种类。直流照明发电机、单相交流照明发电机主要用于钻探施工现场工作照明;三相交流发电机组主要用作钻探施工设备的驱动动力源。

(三)低压电器

低压电器通常是指工作在交流电压小于1200V、直流电压小于1500V的电路中起控制、保护和调节作用的电器设备。

地勘钻探施工机械所用电器多为低压电器。按照电器在控制系统中的作用可分为控制电器和保护电器两类。

1.低压控制电器

低压控制电器是用来控制电动机启动和停止的电器。它包括开关、接触器和按钮等电器,如闸刀、铁壳开关、磁力启动器、自耦减压启动器、接触器等都属于控制电器。

(1)开关

开关通常是用手动来操纵,对电路进行接通或断开的一种控制电器。

1)闸刀开关。闸刀开关是一种手动的配电电器,主要用于低压电源(电压在500V以下)的隔离开关。其外形结构及符号如图4-10所示。闸刀开关的结构简单,通常由瓷底座、静插座、熔丝接头、闸刀、出线端等构成。其极数有双极和三极两种,每种又有单掷与双掷之分。闸刀开关通常是用来作为电源的引入开关,与熔断器(熔丝)组合的闸刀开关称为负荷开关,可用来启动5.5kW以下的三相异步电动机。常用胶盖瓷底刀开关的额定电压为380V,额定电流有15A、30A和60A等。应当注意,在安装闸刀开关时电源进线应接在静插座(刀座)上,负载则接在可动刀片下熔丝的另一端。这样,断开电源的时候裸露在外的闸刀就不会带电。

图4-10 闸刀开关的结构及符号

1—带瓷手柄的闸刀;2—静插座;3—瓷底座;4—出线端;5—熔丝;6—胶盖

2)组合开关。组合开关又名转换开关,也是一种手动的配电电器。除用作电源的引入开关外,还被用来直接控制小容量电动机及控制局部照明电路等,其外形结构及符号如图4-11所示。组合开关的结构比较紧凑,其实质是一种具有多触点、多位置的刀开关,有单极、双极、三极和四极等几种。

3)铁壳开关。铁壳开关主要由刀开关、瓷插式熔断器、操作机构和铁壳构成。在手柄转轴与底座之间装有速断弹簧并用钩子扣在转轴上。当扳动手柄分闸或合闸时,开始U形闸刀并不移动,只拉伸弹簧储备能量。当转轴转到一定角度后,弹簧力使U形闸刀片快速从夹座拉开或将刀片迅速嵌入夹座,电弧被很快熄灭,以保证用电安全。铁壳上装有链锁装置,确保箱盖打开时不能合闸(图4-12)。常用的型号为HH系列,额定电压440V,额定电流有15A、30A、60A、100A及200A等。

图4-11 组合开关的结构图及符号

图4-12 铁壳开关

l—闸刀;2—夹座;3—熔断器;4—速断弹簧;5—转轴;6—手柄

4)自动空气开关。又称自动空气断路器,当电路发生短路、过载等故障时,能够自动切断电路,有效的保护电气设备。常用的DZ520型自动空气开关如图4-13所示。

图4-13 DZ5-20型自动空气开关

1—按钮;2—电磁脱扣器;3—自由脱扣器;4—动触头;5—静触头;6—接线柱;7—热脱扣器

(2)按钮

按钮又称按钮开关,简称按钮,是一种手动控制电器。通常用于控制电路中,与接触器等其他电器相配合来控制电路的通、断。

按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点和外壳组成。其外形结构及符号如图4-14所示。

图4-14 按钮结构图及符号

按钮的种类很多,根据其触点结构的不同可分为常闭按钮(常用作停车)、常开按钮(常用作启动)和复合按钮(常开、常闭组合的按钮)等。

复合按钮的动作原理是:按下按钮,常闭触点先断开,常开触点后闭合;松开按钮,常开触点先恢复断开,常闭触点后恢复闭合,这就是按钮的自动复位功能。

(3)交流接触器

交流接触器是利用电磁力与弹簧弹力相配合而动作的一种自动开关。它不仅可用来频繁地通、断主电路,而且还有低压释放保护功能。故交流接触器是电力拖动自动控制系统中最重要的控制电器之一,其外形结构及符号如图4-15所示。

交流接触器主要由电磁系统和触点系统两大部分组成。电磁系统由吸引线圈、静铁心(下)和动铁心(也叫作衔铁)(上)组成,为了减少铁损,铁心用硅钢片叠成。触点系统由静触点和动触点组成,触点必须接触良好,工作可靠,常用银或银合金制成。触点分为主触点和辅助触点两类,主触点接触面积较大,并有灭弧装置,故能通过大电流,常用以通、断主电路。辅助触点额定电流较小(一般不超过5A),常用来通、断电流较小的控制回路。

图4-15 交流接触器结构图及符号

交流接触器的工作原理是:当线圈通电时(俗称线圈得电),铁心产生电磁力,衔铁被吸合,与衔铁连接在一起的触点系统动作,常闭触点断开,常开触点闭合;当线圈断电时(俗称线圈失电),电磁力消失,衔铁在支撑弹簧的作用下弹起,带动各触点恢复常态。

2.低压保护电器

低压保护电器是用来保护电源、异步电动机和其他用电器的电器。包括:熔断器、热继电器等。

(1)熔断器

熔断器是用来保护电源的电器。它的类型有插入式、螺旋式和管式几种,其结构及符号如图4-16所示。

图4-16 常用熔断器的结构及符号

熔断器俗称保险丝,是一种简单而有效的保护电器。其主要部件是用高电阻率低熔点的铅锡合金或低电阻率高熔点的银铜合金做成的熔体,使用时将其串接在被保护的电路中。在正常工作情况下,相当于一根导线,熔断器不会熔断;一旦电路发生短路故障或严重过载而使电路电流增大时,熔体(熔丝或熔片)就会因为过热而熔断,自动切断电路,起到保护线路及线路上设备的作用。

熔断器的主要元件是保险线,一般是由低熔点的铅锡合金(铅95%,锡5%)制作的不同直径的熔丝。在大电流电路中采用铜、银等做成的薄片,为了安全,熔体多数装在各种式样的绝缘壳内,从而组成熔断器。常用的熔断器有插入式和螺旋式两种,即RCIA系列(额定电压380V)和RLI系列(额定电压500V)。熔断电流与线径的关系如表4-1所示。

表4-1 部分铅锑熔丝额定电流和熔断电流表

(2)热继电器

热继电器是利用电流的热效应而使触头动作的一种自动保护电器。常用来做电动机的过载保护和缺相保护。其结构及符号如图4-17所示。

图4-17 热继电器的结构及符号

热继电器主要由发热元件、双金属片、动作机构、触点、复位按钮和电流整定装置等几部分组成。发热元件是一段电阻不太大的电阻片(或电阻丝),串接在电动机的主电路中;其常闭触点串接在控制电路中,当电动机正常工作时,热继电器不动作。如果电动机过载或缺相,流过发热元件的电流超过允许值一定时间后,发热元件的温度升高,双金属片(由两层热膨胀系数不同的金属片经热轧黏合而成)因受热向上弯曲过多而脱扣,杠杆在弹簧的作用下逆时针旋转,推动绝缘拉杆右移使常闭触点断开,控制电路失电,接触器线圈断电,断开电动机的主电路而起到保护作用。

由于热继电器中双金属片的热惯性大,不可能瞬间动作,因此热继电器只能作过载保护而不能用作短路保护。当然也正是因为这个热惯性,电动机在启动或短时过载时热继电器不会动作,避免了电动机的误动作。

综上所述,虽然熔断器和热继电器都是保护电器,但是它们的保护作用是各不相同的。熔断器用作短路保护,只有在严重过载时才能作过载保护;而热继电器由于它的热惯性,只能作电动机或线路的过载保护,绝对不能用来作为短路保护。

(四)输电导线

1.常用的电导线规格

常用的电导线为铝线和铜线两种。硬圆铜制单线的规格如表4-2所示。铝绞线和钢芯铝绞线的规格如表4-3所示,硬铜绞线的规格如表4-4所示。

表4-2 TY型硬圆铜单线的规格

表4-3 铝绞线和钢芯铝绞线的规格

续表

表4-4 TJ型硬铜绞线的规格

2.电导线规格的选择

选择导线时,可先按导线的允许电流,机械强度进行预选,再验算末端电压损失是否超过允许值,若超过应加大导线截面再行验算。导线截面也可以先根据允许的电压损失决定,然后再根据导线的允许电流和机械强度验算。几种常用铝线的每千米千瓦的电压损失百分率如表4-5所示。

表4-5 380V三相架空线路单位电压损失

各种导线在380V电压下各容量电机在不同的送电距离下,一般可选用的导线规格如表4-6所示和表4-7所示。

从表4-7所示中还可以直接查出应选用的LJ-25型铝线。

表4-6 铜导线的选择

表4-7 铝导线的选择

8. 钻井作业现场有哪些特种设备

利用机械设备或人力从地面将地层钻成孔眼的工作称为钻井。通常指勘探或开发石油、天然气等液态和气态矿产而钻凿井眼及大直径供水井的工程。钻井在国民经济建设中的应用极为广泛。
目前我国油 (气) 田广泛使用转盘钻钻井。主要设备有井架、操作平台、柴 油机、钻机、钻具、泥浆泵、发电机和测试 装备以及燃料油罐、锅炉等。
中文名
钻井
外文名
drilling
释义
利用机械设备或人力从地面将地层钻成孔眼的工作
分类
顿钻和旋转钻
包括
勘探或开发石油、天然气等
快速
导航
分类钻井工序发展现状
简介
钻井直径和深度大小，取决于钻井用途及矿产埋藏深度等。钻探石油、天然气以及地下水的钻井直径都较大。主要功用为：①获取地下实物资料，即从钻井中采取岩心、矿心、岩屑、液态样、气态样等。②作为地球物理测井通道，获取岩矿层各种地球物理场的资料。③作为人工通道观测地下水层水文地质动态情况。④用作探、采结合，开发地下水、油气、地热等的钻井。
钻探取得的岩心
钻井通常按用途分为地质普查或勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井、建筑地面钻井等[1]。
一口井从开钻到完成，需进行以下三项主要工作：1. 破碎井底岩石；2. 将破碎的岩石(即岩屑)运移至地面；3. 巩固井壁(简称固井)。

9. 常用钻探设备有哪些

不知道你提问的是石油工业的钻探设备不？如果是石油行业的主要包括以下几部分：
1、井架以内及底座
2、动力容系统（主要是柴油机及其附属设备）
3、传动系统（各传动机构、联动机等）
4、循环系统（泥浆泵、进出管线，泥浆罐等）
5、起升系统（钻机、绞车）
6、控制系统（远程控制台、司控箱等）
其他的像录井、测井等辅助工种与设备。