ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, Назначение буровой установки - Анализ кинематической схемы буровой установки

Назначение буровой установки

Буровая установка предназначена для бурения скважин различного назначения, отличающихся глубиной, диаметральными размерами и конструкциями. Эти отличия определяются целями бурения. Скважины бурят для решения инженерных, изыскательских, геофизических, структурно-- поисковых, геологоразведочных и нефтегазодобывающих задач. При этом существенное значение имеют климатические, геологические и дорожные условия, а также среда, где проводится бурение: суша или море.

Такое многообразие факторов предполагает необходимость разработки системного ряда буровых установок. Наличие такого ряда позволяет осуществить единственно целесообразный выбор типоразмера буровой установки для заданных условий бурения.

В связи с этим все типы буровых установок подразделяют на две категории:

Первая -- для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения;

Вторая -- для бурения неглубоких геологоразведочных, структурных и инженерного назначения скважин.

В нефтегазовой промышленности применяются буровые установки первой категории. Они обеспечивают бурение скважин вращательным способом для поисков и разведки месторождений, а также для добычи нефти и газа.

Анализируемая кинематическая схема.

№

Пп

Фамилия студента

Кинематическая схема буровой установки

Приложение

№ 2

№3

1

БУ 6500 ДГ

+

2

Панюков

БУ 5000/320 ДГУ-1

+

3

БУ 160

+

4

Уралмаш 3Д - 86

+

+

5

Бобылев

Уралмаш 5Д

+

6

Бежин

БУ 3200/200 ДГУ - 1

+

7

БУ 2500/160 ДГУ - М

+

+

8

Кужаков

БУ 3000 - БД

+

+

9

БУ 50 - БрД

+

10

БУ 75 - БрД - 70

+

11

БУ 80 БрД

+

+

12

Иванников

БУ 80 БрЭ

+

В соответствии с заданной кинематической схемой, выполнить описание передачи мощности от двигателей до крюка и стола ротора.

Вычислить КПД кинематической схемы от двигателей до крюка и стола ротора.

Вычислить скорости вращения валов, барабана лебедки и стола ротора и построить диаграмму скоростей вращения.

1. Описание участка кинематической схемы, объединяющего мощность силовых двигателей

Примеры описания участка кинематической схемы выполним, используя фрагменты несколько кинематических схем.

Для более современных буровых установок применяется схема объединения мощности двигателей с применением цепной объединяющей трансмиссии.

Эта схема с малыми изменениями применяется в большинстве буровых установок. Рассмотрим ее на примере БУ 80 БрД (рисунок 1)

Движение от первого дизеля передается через муфту на турботрансформатор. С него через карданный вал движение передается на ШПМ. Здесь обе полумуфты установлены на вале объединяющей трансмиссии. Полумуфта с шиной - глухо, а полумуфта с барабаном - на подшипниках качения. Поэтому потерь при такой установке муфты - нет.

Рисунок 1

С муфты движение передается на вал, далее через цепную передачу на выходной вал. (По рассмотренной выше причине потери в ШПМ на выходе из объединяющей трансмиссии не учитываем). С него, через карданный вал, движение передается на входной вал наклонного редуктора, далее через цепную передачу на входной вал коробки скоростей.

При передаче мощности от второго двигателя на коробку передач кинематическая цепочка, по сравнению с кинематической цепочкой от первого двигателя, удлиняется на одну цепную передачу и один вал.

При передаче мощности от третьего двигателя на коробку передач кинематическая цепочка еще удлиняется на одну цепную передачу и один вал.

Формула расчета КПД от первого двигателя до первичного вала коробки скоростей выглядит так

Зд1-кор = зм * зтт * зкв * зв * зц * зв * зкв * зв * зц

Зд1-кор = 0,991 * 0,9922 *0,991 0,991 *0,993 *0,991 *0,991 *0,991 *0,993 = 0,9934 = 0,711

Зд2-кор = 0,9938 = 0,682

Ри передаче мощности на насосы получаем такие же кинематические цепочки, только в нумерации первый и третий двигатели меняются местами.

При расчете суммарной мощности приводов с турботрансформаторами, мощность двигателей просто складывается.

При постоянной скорости вращения валов двигателей, вторичный вал турботрансформатора будет изменять скорость вращения в зависимости от нагрузки. В среднем скорость вторичного вала турботрансформатора вдвое меньше скорости вращения вала двигателя.

2. Коробки перемены передач

Коробки перемены передач и передачи с них на лебедку и на ротор выполняются по-разному на установках Волгоградского завода буровой техники и Уралмаш завода.

Коробки перемены передач Волгоградского завода буровой техники с планетарными передачами рассматривать не будем ввиду их редкого применения.

Наиболее часто коробки перемены передач Волгоградского завода буровой техники выполняются по схеме, ставшей почти стандартной. Рассмотрим ее на примере БУ 80 БрД (рисунок 2)

Между первичным и вторичным валами коробки имеются четыре цепных передачи с различными передаточными отношениями, что позволяет вторичному валу вращаться с четырьмя скоростями. Эти четыре скорости передаются с помощью цепной передачи 5 (z=23 - z=72) на подъемный вал лебедки. Эти же четыре скорости через цепную передачу (z=31 - z=31), вал, коническую передачу (z=24 - z=25), вал, карданный вал передаются на ротор.

Отметим, что числа зубьев конической передачи на данной схеме не указаны. К сожаленью почти все кинематические схемы имеют такие недостатки. Найти необходимые данные можно рассмотрев другие родственные кинематические схемы. Так установки БУ 80 БрД и БУ 80 БрЭ отличаются видом применяемых двигателей. Коробки скоростей и лебедки в них одинаковы. Используем данные с этой кинематической схемы.

При подсчете КПД участка кинематической схемы следует учесть, что при работе может быть включена только одна скорость. Потери в цепных передачах, вращающихся в холостую считаются пренебрежительно малыми. Полумуфты для каждой из всех муфт на рассматриваемом участке кинематической схемы находятся на одном и то же вале. Следовательно - потерь в муфтах нет.

Рисунок 2

При расчете КПД от первичного вала до крюка последовательность учета КПД элементов следующая: КПД первичного вала коробки, КПД цепной передачи, КПД вторичного вала коробки, КПД цепной передачи, КПД подъемного вала, КПД талевой системы. Здесь отметим, что КПД подъемного вала отличается от КПД других валов (см. приложение 1).

КПД талевой системы также см. в приложении 1.

При расчете КПД от первичного вала до ротора следует учесть следующие составляющие: КПД первичного вала коробки, КПД цепной передачи, КПД вторичного вала коробки, КПД цепной передачи, КПД вала, КПД конической зубчатой передачи, КПД вала, КПД карданного вала, КПД ротора.

Математическая запись КПД, будет следующей:

Зпв-крюк = зв * зц * зв * зц * зпв * зтс

Зпв-крюк = 0,991 * 0,993 * 0,991 * 0,993 * 0,993 * 0,9913 = 0,9924 = 0,786

Принята оснастка 4х5

Зпв-ротор = зв * зц * зв * зц * зв * з кзп * зв * зкв * зротора

Зпв-ротор = 0,991 * 0,993 *0,991 0,993 *0,991 *0,993 *0,991 *0,991 *0,997 = 0,9921 = 0,81

Расчет скоростей вращения барабана лебедки и стола ротора

Скорость вращения выходного вала двигателей равна 750об/мин.

Для удобства описания обозначим валы на которых происходит изменение скорости вращения римскими цифрами как показано на рисунке3.

На вале 1 имеем 750об/мин.

Для расчета скорости вращения вала 2, приводимого во вращение от вала 1через цепную передачу (z=31 - z=46), выполним вычисление:

Где 31 - число зубьев звездочки цепной передачи, находящейся на вале 1;

46 - число зубьев звездочки цепной передачи, находящейся на вале 2.

Действуя аналогично, подсчитаем скорость вращения первичного вала 3 коробки передач:

Рисунок 3

Вторичный вал коробки передач 4 будет иметь четыре скорости.

Первая самая низкая скорость получится при наибольшем передаточном отношении:

Об/мин

Вторая

Третья

об/мин

Четвертая

об/мин

Подъемный вал5 будет вращаться со скоростями:

Об/мин

Об/мин

Об/мин

Об/мин

При передаче движения со вторичного вала коробки на быстроходный вал ротора 6 имеем следующее: Цепная передача со звездочками на ведущем и ведомом валах по 31 зубу скорости вращения не меняет. Коническая зубчатая передача изменяет скорость следующим образом:

об/мин

об/мин

об/мин

об/мин

На схеме нет данных для определения передаточного отношения с быстроходного вала на стол ротора. Для решения этой проблемы используем ГОСТ 16293 89 (приложение 2), из которого видно, что для группы буровых установок 3, 4, 5 классов используется ротор одного типоразмера. Поэтому данные по искомому передаточному отношению возьмем с кинематической схемы БУ 3000 БД.

Скорости вращения стола ротора7 равны:

об/мин

об/мин

об/мин

об/мин

Результаты расчета сведем в таблицу 1 и построим график рисунок 4.

Полученные данные пригодны для дальнейшего анализа достоинств и недостатков анализируемой кинематической схемы.

Таблица 1 Скорости вращения валов

Скорости

Номера валов

1

2

3

4

5

Подъемный вал

6

7

Стол ротора

1

750

505

284

92

42

88

27

2

750

505

284

135

62

129

40

3

750

505

284

193

88

185

57

4

750

505

284

368

168

353

109

Рисунок 4

Похожие статьи




ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, Назначение буровой установки - Анализ кинематической схемы буровой установки

Предыдущая | Следующая