 |
|
Шегендеу тізбектері 12 страница
Қозғалтқыштың ротор адымы ұзындығының әрбір көлденең қимасында ротордың айналу центріне әсер ететін теңгерілмеген гидравликалық күш R1 туындайды (6.13-сурет).
6.13-сурет. Винттік қозғалтқыштың жұмысшы мүшелеріне әсер ететін күш сұлбасы
Штрихталған қуыстар жоғары қысымдағы сұйықпен толтырылған, штрихталмаған қуыстар төмен қысымды көрсетеді.
Көпкірісті роторлы қозғалтқыштарда гидравликалық күш әсер ететін бет адым ұзындығында тұрақты емес. Егер қарастырып отырылған бөліктен басқа келесі көлденең қиманы қарастырсақ, жұмыс мүшесінің ұзындық бірлігінде гидравликалық күш туындайды. Ротордың адымының ұзындығындағы айналдыру моменті (Н×м) былай есептеледі:
(6.12)
мұнда, р - қысым шамасы, Па;
D - ротордың есептік диаметрі, м;
t - ротор адымы, м;
e - эксцентриситет, м;
z1 - статордың тістер саны.
Ротор адымының жарты ұзындығында туындайтын өздік көлденең күш мынаған тең:
(6.13)
Біркірісті роторлы винттік қозғалтқыштың айналдыру моментін анықтау үшін мына тәуелділікті қолданады:
(6.14)
Винттік қозғалтқыштардың айналдыру моментін мына формуламен есептейді:
M=M0pDte (6.15)
мұнда, M0 - винттік қозғалтқыштың өздік моменті,
(6.16)
Се - эксцентритеттің е тіс радиусына r қатынасымен анықталатын өлшемсіз параметр.
Өздік момент ротордың кіріс саны мен өлшемсіз параметрге Се тәуелді.
Өздік моменттің физикалық мағнасы өлшемдері (D, e және t) бір бірлікке, қысым шамасы бірге тең винттік механизмнің моменті болып табылады. Өздік момент біркірісті механизмдер үшін өте аз, кіріс саны көбейген сайын өсе береді.
Сұйықтың көлемдік әсерінен жасалатын қозғалтқыштар білігінің айналыс жиілігі келесі формуламен анықталады:
n=Q/Vк (6.17)
мұнда, Q - қозғалтқышқа берілетін сұйық мөлшері, м3/с:
Vк - қозғалтқыштың жұмысшы мүшесі камерасының көлемі, м3.
Винттік қозғалтқыштың жұмысшы көлемі, басқаша айтқанда білік бір айналғандағы сұйық шығыны,
V0=FшTz2. (6.18)
мұнда Fш - шлюздің көлденең қимасы ауданы, м2:
Т - статордың винттік бетінің адымы, м;
z2 - ротордың тістер саны.
Гипоциклоидальді центрлік іліністегі винттік қозғалтқыштардың шлюздерінің көлденең қимасы ауданы келесі формуламен анықталады:
F=2pe2(z2-1)+8er (6.19)
Қажетті өзгертулер мен орнына қоюларды қолданып винттік қозғалтқыштың білігінің айналу жиілігін есептеуге мүмкіндік беретін формуланы алуға болады:
(6.20)
мұнда n0 - қозғалтқыш білігінің өздік айналу жиілігі, қозғалтқыштың жұмысшы мүшесінің кірістік санымен z2 және Се коэффициентімен анықталатын өлшемсіз параметр.
(6.21)
Біркірісті винттік қозғалтқыштар жоғарышапшаңдықты болғандықтан, қолданыста көпкірісті винттік механизмдер тиімді болып табылады. Нақты алғанда қозғалтқыш білігінің айналыс жиілігі 100-200 айн/мин болу үшін ротордың кірістік саны сегізден кем болмауы керек. Д2-172 қозғалтқышында ротордың кіріс саны тоғызға тең.
Гидравликалық винттік қозғалтқыштың энергетикалық параметрлері оның беріліс санымен, қысым мөлшерімен және сұйық шығынымен анықталады. Тұрақты сұйық шығыны Q кезінде, қозғалтқыштың айналдыру моменті М, қысымның өзгеру шамасына Dр, шпиндел білігі айналыс жиілігіне n, қуатқа N және ПӘКке h байланысты өзгеретін көрсеткішпен сипатталады.
6.14-суретте ДГ-155 винттік түптік қозғалтқыштың сынақ стендтінде алынған мінездемесі келтірілген.
6.14-сурет. ДГ-155 винттік түптік қозғалтқышқа тән сынақтық көрсеткіштер.
6.2-кесте. Бұрандалы түптік қозғалтқыштардың салыстырмалы сипаттамасы
| № | Параметрлер | Өлш. бір | Д1-195 | Д2-172 М | Д 127 |
| Айналу жиілігі | айн/мин | 100-130 | 115-220 | 200-250 | |
| Айналдыру моменті | кНм | 5-6,1 | 2,9-4,15 | 1- 1,2 | |
| Біліктегі қуат | кВт | 50-80 | 33-92 | 20-30 | |
| Сұйықтық шығыны | л/с | 30-40 | 23-36 | 12-15 | |
| Қысымның өзгеруі | МПа | 5-6 | 4,5-6 | 3,5-4,5 | |
| Диаметр | мм | ||||
| Ұзындығы | мм | ||||
| Масса | кг |
Турбиналы және электрлі қозғалтқыштарға қарағанда бұрандалы қозғалтқыштар ең үлкен қуатқа ие. Бұрандалы қозғалтқыштардың ПӘК-і турбобұрғыға қарағанда жоғары, бірақ бастапқы моменті кіші.
6.8 Электрбұрғылар
Қазіргі кезде электрбұрғының төмендегідей сұлбасы қабылданған. Электрбұрғының қашау жалғанатын білігіне керекті қашау бұрап жалғанып, одан берілетін реактивті моментті қабылдайтын, ұңғы түбіндегі бұрғыланған шламды жоғары көтеретін жуу сұйығын айдауға арналған бұрғылау құбырлар тізбегі көмегімен ұңғыға түсіріледі. Бұрғылау құбырлар тізбегінің ішіне ток өткізетін секциялы кабель монтаждалған. Ток өткізетін кабельдер жүйесінің бұрғылау құбырлар тізбегімен бірге айналып тұруына ұршық пен жетек құбыры арасында орнатылған токқабылдағыш мүмкіндік береді. Трансформатордан электрдің сенімді берілуін токқабылдағыштың жылжымалы үш түйіспесі қамтамасыз етеді.
Өндіріс электрбұрғының диаметрлері 290; 250; 240; 215; 185; 170; және 164 мм болатын түрлерін сериялы шығарады. Олар үлкен қуатқа ие (240 кВт дейін) және құрылымдық жағынан өте жетілдірілген. Электрбұрғы екі негізгі бөліктен: келте тұйықталған ротор мен ішіне май толтырылған асинхронды элтрқозғалтқыштан және май толтырылған шпинделді біліктен тұрады. Элетрқозғалтқыштың ішіне трансформаторлық май толтырылады, ал шпинделге авиациялық май құйылады. Екі түйін де тығыздағыш сальниктермен және ішкі артық май қысымына арналған компенсаторлармен жабдықталған. Қазіргі редукторлы электрбұрғыларда қозғалтқыш пен шпиндель аралығы конустық тіректік бұранда көмегімен қыстырма-редуктор арқылы жалғанады. Редуктордың қабылдайтын білігі қозғалтқыш білігімен жалғанып, одан шығатын білік тісті муфта арқылы шпинделмен жалғанады.
6.15-суретте редукторсыз электрбұрғы құрылымының сұлбасы келтірілген. Қозғалтқыш ротор мен статордан тұрады. Статор 8 тұрқына магнитөткізгіш беттік болаттан нығарлап жапсырылған пакеттер 7 орнатылған. Ұзындығы 400-550мм магнитөткізгіш пакеттер аралығына ұзындығы 40-50 мм магнитөткізгіштігі жоқ (тоттанбайтын болат немесе түсті металдар) қысқа пакеттер 9 орнатылған. Қысқа магнитөткізгіштігі жоқ пакеттер радиалды мойынтіректердің сыртқы құрсауларын орнатуға арналған. Нығарлап орнатылғаннан соң пакеттерді ГФ-95 деген лакпен жауып, жоғары температурада кептіреді. Сақина тәрізді етіп өз кезегімен нығарлап тұрқыға отырғызылған магнитөткізгіш және магнитөткізгіштігі жоқ пакеттер статор өзегін құрайды, оның тікбұрышты, ұзынабойғы қуыстарына электрқорғау беріктігі алдын ала тексерілген секция өзекшелері сұғылады. Өзекшелерді дәнекерлеп жалғағаннан кейін олардың маңдайлық бөлігі статор орамы катушкасын құрайды. Өзекшелерді электрден қорғау үшін бір қабаты слюдадан тұратын және сілтісіз шыныматадан, микалентті қағаздан глифател-май лагы жағылып желімдеп жасалады.
Қозғалтқыштың қысқа тұйықталған роторы секциялар түрінде орындалған.
Ротор секциялары 11 магнитөткізгіш ұзыншақ болаттардан алюмини құю арқылы жасалады. Секциялар шпонкалармен жуу сұйығы өтетін, сол арқылы қозғалтқышты суытатын қуыс білікке 6 бекітіледі. Ротор секциялары арасына роторды статорға қатысты центрлейтін радиалды мойынтіректер 10 орнатылған. Біліктің жоғарғы және төменгі шығатын ұштары 5 және 12 сальниктермен нығыздалып тұрады.
Электрбұрғының жоғарғы бөлігі элеватормен ұсталынатын мойынмен аяқталады. Электрбұрғының жоғарғы ұшында қозғалтқыштың май толтырылған бөлігімен жалғасып, тығыздағыштар арқылы май ағып кеткен жағдайда майды үстемелейтін, оның қорын сақтайтын компенсатор орналасқан.
6.15-сурет. Редукторсыз электрбұрғы
Электрқозғалтқыш қызған кезде май көлемі өсуіне байланысты компенсатор қысымды төмендетеді. Серіппенің 3, поршеньнің 2 көмегімен компенсатор қозғалтқыштың май толы бөлігінде, бұрғылау сұйығының гидродинамикалық қысымына қарсы тұратын, жуу сұйығының май қуысына кіріп кетпеуін қамтамасыз ететін артық қысым жасайды.
Электрбұрғының жоғарғы ұшында, өсі бойында кабель кіргізілетін нүктеде ток жүйесін автоматты түрде қосатын, үстіне кигізіліп бұралатын түйіспе өзекше 1 бекітілген. Электрбұрғының диаметрі аздығы себепті оның білігінің қабырға қалыңдығы жұқа болады және қашауға керекті өстік жүктемені қабылдау мүкіншілігі жоқ. Қозғалтқыш білігінде қашауға берілетін реактивті динамикалық жүктемелерді қабылдауға қабілетті көпқатарлы тіректік мойынтіректерді орналастыратын орын жоқ. Осындай және т.б. құрылымдық ерекшеліктер арнаулы жүкқабылдағыш құрылымды шпиндельді жасауға алып келді.
Шпиндель білігі 21 өстік 17 және радиалды 16, 20 тербеліс мойынтіректерінде тұрқыда 13 монтаждалған. Өстік жүктеме қозғалтқыш тұрқына бұралып жалғанған АБҚ салмағынан қашауға беріледі. Қозғалтқыш тұрқы конустық бұранда көмегімен шпиндель тұрқымен жалғанған, одан өстік жүктеме өз кезегінде тіректік мойынтіректер арқылы шпиндель білігіне беріледі және аударма 22 арқылы қашауға беріледі. Өстік өкше бірқалыпты жүктемені қамтамасыз ететін, құрсаулардағы 18, 19 резина төсемдерге орналасқан бірнеше тіректік мойынтіректерден тұрады.
Қозғалтқыш пен шпиндельдің тұрқылары бір-біріне бұралып жалғанған кезде, олардың біліктері тісті жалғағыш муфтаның 15 көмегімен кинематиқалық байланысқа түседі. Жалғанатын біліктердің гидравликалық тығыздалуын тығыздағыш төлке 14 қамтамасыз етеді.
6.3-кестеде келтірілген электрбұрғылардың техникалық көрсеткіштері турбобұрғы параметрлерімен шамаласады. Редукторсыз электрбұрғылар жоғары айналыс жиілігімен ерекшеленеді, олардың білік айналыс жиілігі статордың магнит өрісі айналыс жиілігімен n1 сәйкес
n1=60f/p, (6.22)
мұнда, f - анымалы ток жиілігі;
р - полюстер жұптарының саны.
Қозғалтқыш роторының айналыс жиілігі статор өрісі жиілігінен сырғанау S шамасына айырмасы бар.
n= n1(1-S). (6.23)
Электрбұрғының қалыпты жүктелген жағдайында сырғанау мөлшері S 8-12% шамасында болады. Жүктеменің артуы немесе кемуі сырғанаудың артуына, не кемуіне алып келеді.
Асинхронды қозғалтқыштың айналдыру моментін (Н×м) төмендегі формула арқылы есептеуге болады:
(6.24)
мұнда m1 - статор орамдары фазалар саны;
U1 - қозғалтқыш электр жалғама ұштарындағы кернеу, В;
R’2 - ротордың келтірілген омдық кедергісі, Ом;
R1 - статор орамдарындағы фазалар кедергісі, Ом;
x1 - статор орамдарындағы индуктивтік кедергі, Ом;
x’2 - ротордың келтірілген индуктивтік кедергісі, Ом;
c1 - қозғалтқыш электр жалғама ұштарындағы кернеуге тәуелді коэффициент.
Түптік қозғалтқышқа электр энергиясы бұрғылау құбырлар тізбегі ішімен жүретін секциялық кабельдер арқылы беріледі. Токөткізу үш немесе екі тінді кабель арқылы жүзеге асуы мүмкін. Екі тінді кабель қолданылған жағдайда үшінші тін ретінде бұрғылау тізбегі қолданылады. Бұндай беріліс жүйесі «екі өткізгіш - жер» (два провода - земля), қысқаша ДПЗ деп аталады.
ДПЗ жүйесі бұрғылау тізбегінің жуу сұйығы өтетін каналы көлденең қимасының ауданын үлкейтуге мүмкіндік береді, сондықтан циркуляциялық жүйедегі қысым мөлшерін азайтады. Әрбір кабель секциясы бөлек, әрбір свечаға орналастырылып, ұштары құбырға тіректі төлкелермен құбырларды жалғау кезінде біраз бұрышқа бұрылуға мүмкіншілік беретін болып бекітіледі. Секциялар бір тізбекке түйіспе элементтері көмегімен, жоғарғы ұшында түйіспе өзекшесі арқылы, төменгі ұшында түйіспе муфта көмегімен жалғанады. Түйіспе элементтерінің жалғануы бұрғылау құбырларын жалғау кезінде автоматты түрде, түйіспе өзекшенің муфтаға нығыздалып енуі арқылы жүзеге асырылады.
Электркабельдің секцияларын монтаждау үшін ЭБШ типті жуу каналы біршама кеңейтілген бұрғылау құбырлары қолданылады. Олардың ұштары сыртына отырғызылып орындалған, диаметрлері 140 және 114 мм болады. Құбырларды Д және Е беріктік тобына жататын болаттардан жасайды. Жұмыс жасау кезінде тығыздығы жеткіліксіз жалғамаларда тесілулер, түйіспелердің үзіліп сыну жағдайлары болуы мүмкін.
Электрбұрғымен бұрғылайтын қондырғыларда қосымша электржабдықтар қарастырылады: жоғары кернеуді үйлестіретін қондырғы, трансформатор, электрбұрғыны басқаратын станция. Бұрғышының басқару орнында қосымша амперметр, вольтметр сияқты электрбұрғының жүктелуін бақылайтын және оны іске қосу үшін басылатын кілт, автоматты жұмыс істеуін реттегіш басқару тетіктері орнатылады.
Түптік қозғалтқыштарға тән барлық артықшылықтарымен қатар электрбұрғылар гидравликалық түптік қозғалтқыштарға қарағанда да келесідей артықшылықтарымен ерекшеленеді:
- электрбұрғының жұмыс режимі жуу сұйығының беріліс мөлшеріне тәуелді емес, сұйықтың берілу мөлшерін шламды толық тазалауға жетерлік шамада беруге болады;
- электрбұрғының жұмыс режимі циркуляциялық жуу сұйығының қасиеттеріне байланысты болмағандықтан, ұңғыны жуу агенті ретінде ауырлатылған бұрғылау сұйықтарын, пневматикалық үрлеу әдістерін қолдануға болады;
- электрбұрғының токөткізгіш жүйесін қашаудың жұмыс режимін немесе ұңғының азимуттық бағытының өзгерістерін бақылау үшін байланыс желісі ретінде қолдануға болады;
- электрбұрғының қозғалтқышы бұрғылау сұйығынан қорғалған май ваннасының ішінде орналасқандықтан оның жұмыстық мінездемесі бүкіл жұмыс жасау аралығында өзгеріссіз қалады.
Электрбұрғының кемшіліктеріне оның жоғары құндылығы, осындай құнды машинаның ұңғы ішінде тұтылып қалып қою мүмкіншілігі, тығыздағыш сальниктердің тозу уақыты шектеулі болуынан жөндеуаралық мерзімінің қысқалығы, токөткізгіш жүйенің сенімділігі аздығы жатады.
Төменгі 6.3, 6.4-кестелерде электрбұрғының техникалық көрсеткіштері келтірілген
6.3-кесте. Қазіргі заманғы электрқозғалтқыштардың сипаттамасы
| Көрсеткіштер | МАП1А-25-617/10 | МАП1-25-25/8 | МАП1А-21,5-658/10- |
| Номинал қуат, кВт | |||
| Номинал тоқ, А | |||
| Желілік кернеу, В |
6.4-кесте. Жалпы электрқозғалтқыштардың сипаттамасы
| Электр бұрғы шифры | Номинал қуат, кВт | Номинал кернеу, В | Номинал ток, А | Білік айналу жиілігі, айн/мин | Айналдыру моменті, Нм | Редуктордың. беріліс саны саны | Ұзын дығы, м | Масса, т | ||||
| Ном. | Мах. | |||||||||||
| Э290-12 Э250-8 Э240-8 Э215-8М Э185-8 Э-170-8М Э164-8М Э290-12Р Э240-8Р Э215-8МР Э215-8Р Э185-8Р Э170-8Р Э170-8МР Э164-8Р Э164-8МР | 83,5 87,5 61,5 | - - - - - - - 3,15 3,0 3,0 3,0 2,92 3,13 3,13 3,13 3,13 | 14,0 13,0 13,4 13,9 12,5 12,1 12,3 15,9 14,8 15,5 14,4 14,4 12,9 13,9 13,2 14,1 | 5,1 3,6 3,5 2,9 2,05 1,8 1,65 5,7 3,9 3,2 3,0 2,3 1,8 2,0 1,8 1,9 | ||||||||
7 КӨТЕРІП-ТҮСІРУ КЕШЕНІ
Бұрғылау қондырғысының көтеріп – түсіру кешені деп жеке агрегаттар мен механизмдер және түсіріп көтеру мен бұрғылау, шегендеу құбырлар тізбегін ұстап тұруға арналған технологиялық, апатты операциялардың кезінде қолданылатын аспаптар жиынтығын айтамыз.
Ұңғыны бұрғылау процесінде көтеріп түсіру кешені келесі функцияларды орындайды:
-жүйеге түсетін жүктеме тізбектің ауадағы салмағынан аспайтындай болғанда, тозған қашауды ауыстыру үшін бұрғылау тізбегін көтеріп-түсіру (КТО);
-жүйеге түсетін жүктеме тізбектің ауадағы салмағынан асатындай кездегі, қосымша, технологиялық және апаттық жұмыстарды тындыру.
Қосымша және апаттық жұмыстарға:
-бұрғылау процесімен бір кезде ұңғыны жуып, бұрғылау тізбегін көтеру және жіберу;
-шегендеу құбырларын түсіру;
-қиындықтарға байланысты немесе құбырды ұзартудан кейінгі элеваторды немесе сыналарды босату үшін шегендеу құбырларын көтеру;
- апатты жағдайдағы, тұтылған бұрғылау және шегендеу құбырларын шығарып алу;
-жантайған және көлденең ұңғылардағы бұрғылау құбырларын көтеріп-түсіру.
Көтеріп түсіру кешені элементтерінің ұзақ тұрақтылығын анықтайтын, циклдық ауыспалы динамикалық жүктеменің есебінен, бірінші категориядағы операциялар (КТО) біршама ұзағырақ болып табылады.
Екінші категория операциялары кездейсоқ мінездемеге ие, кешен элементтерінде азмерзімді біршама артығырақ жүктемені қолданады. Бұл жүктемелердің орындалу заңдылығы болмағандықтан, шектік жүктеме ретінде ілмектегі ең үлкен жүктемені қабылдайды, ол ұңғыны бұрғылау кезіндегі барлық циклдарда қолданылатын бұрғылау құбырларының беріктігінің шектік шамасынан немесе түсірілетін ең ауыр шегендеу құбырлары тізбегінің ауадағы салмағының 0,8 бөлігінен аспауы керек.
Көтеру кешенінің жабдықтары қайталанбалы – аз уақытта жүктеме шамасы тез өзгеретін режимде жұмыс жасайды. Ұңғыдан тізбекті көтеру процесі, бөлек секциялардан (свечалардан) құралған, қатаң анықталған бірізді операцияларды (7, а-сурет) құрайтын nп циклдарынан тұрады;
-тізбекті элеватормен ұстау;
-ілмекке түсетін жүктеме кезінде свеча ұзындығына ұңғыдағы тізбектің барлық жүктемесін көтеру, оның ұңғыдағы қозғалысы кезінде қарсыласу күшіне және көтерілетін тізбек салмағына тең келуі;
-ротор столына тізбекті орнату;
-свечаны жоғары көтерілген жүктемеден босату;
-кілттермен бекіту және т.б.
Тізбекті түсіру кезінде (7.1, б-сурет) бұл операциялар кері бағытта, басқа ұзақтылықпен және басқа жүккөтергіштілікпен орындалады. Әрбір свечаның көтеріп түсіру ұзақтығы машиналық және машина-қолдық уақытпен жиналады.
7.1-сурет. Жүктелудегі көтеру жүйесінің циклдык диаграммасы:
а, б – тізбектің бір свеча ұзындығына сәйкес көтеруі және түсіруі; N – шығыр барабанындағы қуат; t –уақыт; tэ – элеватордың тізбектен шешілуі немесе жалғануы; tп.э, tп –элеватор тізбегінің көтерілу уақыты; tу –свечаның қондырылуы және қармалу уақыты; tк, tо, tсв и tкр – свечаны ажырату, және бекіту, қатайту; tп.к – тізбекті көтеріңкіреу уақыты; tс, tс.э – элеватор тізбегінің жіберілу уақыты; А – келесі свечаларды көтеру уақыты.