石油鉆機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過程中，需要限定大鉤的活動(dòng)范圍，以避免由于人為操作失誤，大鉤碰撞天車或砸到鉆臺(tái)面而引發(fā)重大事故，傳統(tǒng)的防碰機(jī)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(jì)性的綜合考慮，開發(fā)了一種全新的機(jī)械式防碰裝置，該裝置采用通用標(biāo)準(zhǔn)元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，安全可靠，已投產(chǎn)并獲得了國(guó)家發(fā)明專利。
    石油鉆機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過程中，采用絞車驅(qū)動(dòng)大鉤，完成鉆井修井等作業(yè)，由于大鉤工作時(shí)載荷大，運(yùn)行速度快，一旦碰到天車或鉆臺(tái)，將引發(fā)重大事故。
    目前國(guó)內(nèi)大部分油田及鉆機(jī)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(diǎn)，但是價(jià)格昂貴，同時(shí)由于井場(chǎng)環(huán)境惡劣，電子元件容易失效，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。    觸碰式防碰機(jī)構(gòu)核心部件為一防碰閥，當(dāng)絞車滾筒纏繩達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，鋼絲繩觸碰閥桿，絞車緊急制動(dòng)，大鉤停止運(yùn)行，這種機(jī)構(gòu)只能防止大鉤碰撞天車，而無法避免大鉤碰撞鉆臺(tái)。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(jiǎn)單，可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好的防碰裝置顯得尤為必要。
    機(jī)械式防碰裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理
    1.1.設(shè)計(jì)依據(jù)：因?yàn)榇筱^是通過絞車來驅(qū)動(dòng)的，所以控制大鉤的運(yùn)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(shí)現(xiàn)，但是，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度很快，直接記錄鋼絲繩纏繞圈數(shù)不易實(shí)現(xiàn)，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套減速機(jī)構(gòu)，可以把滾筒的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為計(jì)量機(jī)構(gòu)的緩慢旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，計(jì)量機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有觸點(diǎn)，觸點(diǎn)觸碰行程開關(guān)，絞車緊急剎車氣缸動(dòng)作，實(shí)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(dòng)機(jī)構(gòu)：主要包括小鏈輪（1），大鏈輪（2），鏈條（3），渦輪蝸桿減速機(jī)（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(jì)量機(jī)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(jī)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(jī)上的應(yīng)用為例，說明本裝置的工作原理：
    4000米鉆機(jī)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(dòng)比為i 2=60，則傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：
i=i1*i2=39/13*60=180
    大鉤工作時(shí)，絞車滾筒軸帶動(dòng)小鏈輪做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，小鏈輪通過鏈條將運(yùn)動(dòng)傳遞給大鏈輪，大鏈輪驅(qū)動(dòng)減速器工作。經(jīng)過兩級(jí)減速以后，絞車滾筒軸的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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?cè)谙尬槐P圓周范圍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)觸點(diǎn)，再配合行程開關(guān)，便可控制大鉤的行程，同時(shí)考慮井架和鉆臺(tái)的高度不同，大鉤工作范圍也不盡相同，設(shè)計(jì)成兩個(gè)可調(diào)觸點(diǎn)，即限位盤做成分體式，中間用壓緊螺母連接，等行程有變動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)觸點(diǎn)位置便可實(shí)現(xiàn)。限位盤觸點(diǎn)到達(dá)設(shè)定位置即可觸碰按鈕閥，緊急剎車氣缸動(dòng)作，大鉤緊急剎車。
    本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：
    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(diǎn)位置實(shí)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(biāo)準(zhǔn)件，價(jià)格低廉
    2.3.機(jī)械傳動(dòng)裝置安全可靠，特別適用于井場(chǎng)惡劣環(huán)境
    現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
    本裝置于2012年11月份進(jìn)行試制，并在本公司鉆機(jī)上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，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(tái)印度XJ550修井機(jī)，驗(yàn)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(jì)要求。