В. Дизельэлектрический привод

Про определении мощности, передаваемой в трансмиссию буровой установки, должны быть учтены потери в дизелях (табл,1), генераторах и электродвигателях:

(6)

где h_Э - коэффициент полезного действия электродвигателя, равный 0,92;

h_Г - коэффициент полезного действия генератора, равный 0,92.

Коэффициенты полезного действия талевой системы для соответствующих оснасток приведена в табл.3.

Таблица 3

Оснастка талевой системы	КПД	Оснастка талевой системы	КПД
3х4	0,900	5х6	0,849
4х5	0,874	6х7	0,825

Коэффициенты полезного действия кинематической цепи от вала двигателя до подъемного вала лебедки в зависимости от типа буровой установки даны в табл.4.

Таблица 4

Тип буровой установки	Величина КПД кинематической цепи (от вала двигателя до подъемного вала лебедки)	Тип буровой установки	Величина КПД кинематической цепи (от вала двигателя до подъемного вала лебедки)
БУ-75Бр	0,829	БУ-ЗОООБД	0,786
БУ-75БрЭ	0,806	БУ-ЗОООБЭ	0,818
БУ-80БрД	0,799	БУ-4000ДГУ	0,547
БУ-80БрЭ	0,832	БУ-4000ЭУ	0,913
БУ-2500ЭУ	0,913	БУ-6500ДГ	0,810
БУ-2500ДГУ	0,806	БУ-6500Э	0,780
БУ-3000ЭУК	0,793	Уралмаш-4Э-76	0,826
		Уралмаш-3Д-	0,778

 

Средняя скорость подъема крюка определяется по формуле:

м\сек (7)

Подставляя значения V_ср и N_б в формулу (2), получим расчетную формулу для определения грузоподъемности лебедки.

I. при мощности двигателей в л.с.

(8)

где d_ср - средний диаметр барабана лебедки, м.;

N_б - число оборотов барабана лебедки, об/мим;

i - число струн оснастки талевой системы.

Подставив значения мощности привода подъемного механизма в зависимости от вида привода буровой установки в формулу (8), получим выражения для определения грузоподъемности буровой лебедки:

а) для дизельного привода:

(8 а)

б) для электрического привода

8 б)

в) для дизельэлектрического привода

(8 в)

II. при мощности двигателей в кВт формула (2) примет следующий вид:

(9)

Если мощность электродвигателя дана в кВт, то формула (9) принимает вид:

(9 а)

Вес подвижных частей талевой системы приводится в приложении 1.

Средний вес 1 м поднимаемой бурильной свечи зависит от диаметра и толщины стенки бурильных труб, составляющих свечу (табл. 5,6).

Средний вес 1 м стальных бурильных свечей с учетом увеличения веса из-за высаженных концов бурильных труб и веса замков, кг. приведен в табл. 5.

 

Таблица 5

Толщина Стенок, мм	Диаметр бурильной свечи
				140-146
	16,5	20,8	23,1	26,3	-	-
		22,9	25,4	28,9	33,2	-
	20,0	24,7	27,7	31,5	36,2	43,6
		26,6	30,1	34,0	39,0	47,1
	23,3	-	32,3	-	42,0	-

 

Средний вес 1 м легкосплавных бурильных свечей с учетом веса утолщенной части и замка, кг. приведен в табл. 6.

Таблица 6

Толщина Стенок, мм.	Диаметр бурильной свечи, мм.
	8,4		11,8	14,4
		П,о	-	-
	-		14,3	16,5

 

При подъеме бурильного инструмента с утяжеленными бурильными трубами, забойными двигателями количество поднимаемых свечей по скорости должно быть уменьшено на число, соответствующее по весу поднимаемым утяжеленным бурильным трубам, забойным двигателям (приложения 3-7,)

При подъеме комбинированного бурильного инструмента (стальные и легкосплавные бурильные трубы) количество поднимаемых легкосплавных бурильных свечей по скоростям должно быть уменьшено на число, соответствующее по весу поднимаемым стальным бурильным трубам, утяжеленным бурильным трубам, забойным двигателям,

Значения мощности привода подъемного механизма приводятся в технических характеристиках буровых установок.

Грузоподъемность буровой лебедки, рассчитанная по формулам (8) и (8а-9а), в отдельных случаях может превышать допускаемые нагрузки лебедки, устанавливаемые в зависимости от предельного натяжения подвижного конца талевого каната, в таких случаях максимальный вес бурильной колонны, которую можно поднять при допускаемом натяжении подвижного конца талевого каната при номинальной грузоподъемности, определяется по формуле:

(10)

где Р_К - натяжение подвижного конца талевого каната при номинальной грузоподъемности на крюке, кг;

h_тс - коэффициент полезного действия талевой системы для соответствующей оснастки,

Если Q_бур больше величины Q, определенной по формулам (8) и (8а-9а), то за основу расчета берется последняя, если же Q_бур меньше грузоподъемности Q, то в расчете (как правило, для I и реже для II скорости) принимается грузоподъемность Q_бур, определенная по формуле (10), в этом случае в таблицах допускаемого количества поднимаемых свечей ставится индекс «^К» (например, «150^К») означающий, что количество поднимаемых свечей установлено исходя из натяжения подвижного конца талевого каната при номинальной грузоподъемности.

 

Пример расчета грузоподьемности буровой лебёдки

Рассчитать грузоподъемность буровой лебедки установки БУ-2500ЭУ (лебедка ЛБ-750), исходные расчетные данные:

1. мощность привода подъемного механизма 450 квт,

2. коэффициент полезного действия кинематической цепи от вала двигателя до подъемного вала лебедки (по табл. 4) h = 0,913,

3. число струн оснастки талевой системы i = 8 (оснастка 4х5),

4. коэффициент полезного действия талевой системы h_Т = 0,874,скорость вращения подъемного вала лебедки; n_I=77об/мин; n_II=114об/мин; n_III =163об/мин; n_IV =310об/мин.

5. средний диаметр барабана лебедки с намотанными на него рабочими рядами каната (см, пример расчета машинного времени, d_ср =0.806 м)

Подставляя приведенные выше значения в формулу (9), получим для каждой скорости лебедки:

кг

кг

кг

кг

Найденные значения грузоподъемности буровой лебедки, рассчитанные исходя из мощности привода подъемного механизма, должны быть проверены по формуле (10):

Натяжение подвижного конца талевого каната при номинальной грузоподъемности для буровой лебедки ЛБ = 750 Р_К- 21000 кг:

Q_бур = 21000 * 8 * 0,874 = 146832 кг,

Ранее определенная грузоподъемность для I скорости лебедки Q₁ = 112192 кг меньше, чем Q_бур = 146830 кг, поэтому в расчет принимается грузоподъемность 112192 кг.

 

Пример расчета количества поднимаемых свечей

Рассчитать количество поднимаемых свечей для установки БУ-2500ЭУ (лебедка ЛБ-750),

Исходные расчетные данные:

1. Грузоподъемность буровой лебедки по скоростям принята на основании расчета, приведенного в предыдущем примере:

кг кг кг кг,

2. Вес подвижной части талевой системы по Приложению 1 Q_М =4205 кг.;

3. Вес 1 м бурильной свечи диаметром 127 мм при толщине стенки 10 мм Р=34 кг.

4. Длина свечи - 25 м,

По формуле (1) определяем количество поднимаемых свечей на каждой скорости буровой лебедки:

На I скорости

На II скорости

На III скорости

На IVскорости

Распределение поднимаемых свечей по скоростям лебедки в этом случае будет следующим:

I скорость: 127 - 84 = 43;

II скорость 84 - 57 = 27;

III скорость: 57 - 27 = 30;

IV скорость: 27 - 0 = 27,