КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА БУРОВЫХ ЛЕБЕДОК.

Рис. 4.3 Кинематическая схема одновальной буровой лебедки ЛБУ-1100М1.

Кинематические схемы буровых лебедок с помощью условных обозначений изображают совокупность, связи и соединения их кинематических элементов. На рис. 4.3 приведена кинематическая схема одновальной буровой лебедки III с коробкой перемены передач II, регулятором подачи долота / и трансмиссией IV ротора. Рассматриваемая схема используется в лебедке ЛБУ-1100М1 и является характерной для современных отечественных и зарубежных буровых лебедок. Подъемный вал 25 лебедки приводится цепными передачами 3 и 26 от приводного вала 4 и промежуточного вала 24 коробки перемены передач II, трансмиссионный вал

21которой соединяется с приводом муфтой 22 и передает три прямые скорости (цепные передачи 12, 16, 17) и одну обратную (зубчатая передача 20, 23).

Цепная передача 3 (81/21) включается шинно-пневматическими муфтами 2 и 9 под давлением воздуха, поступающего через вертлюжки на торцах соединяемых валов. Посредством этой передачи подъемному валу лебедки сообщаются I, II, III «тихие» скорости в зависимости от частоты вращения вала 24 коробки перемены передачи, переключаемой кулачковыми муфтами 18, 19,

13, 14 и 15. Цепная передача 26 (40/39) включается шинно-пневматической муфтой 27 через вертлюжок на правом торце подъемного вала. При этом скорости вращения IV, V, VI («быстрые») вала 24 передаются подъемному валу.

Лебедка имеет две обратные скорости, передаваемые подъемному валу цепными передачами 3 к 26 зубчатым зацеплением 20, 23 коробки перемены передач. Торможение лебедки осуществляется электромагнитным тормозом 29, соединяющимся с подъемным валом кулачковой муфтой 28. Ротор 32 приводится от подъемного вала лебедки цепной передачей 30, включаемой шинно-пневматической муфтой 31. Частота вращения подъемного вала контролируется тахогенератором 1.

В рассматриваемой лебедке подача долота осуществляется автоматически посредством регулятора подачи долота I, присоединяемого в процессе бурения скважины к подъемному валу лебедки шинно-пневматической муфтой 5 и цепной передачей 3. Регулятор подачи долота, состоящий из электродвигателя 8, муфты 7 и редуктора о, используется также для подъема колонны труб в случае отказа основного привода. Клиноременная передача 10 служит для вращения масляного насоса. Пневматический тормоз 11 фиксирует положение вала, необходимое для включения кулачковых муфт и зубчатой передачи.

ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ.

Тормозные устройства, применяемые в буровых машинах и механизмах, по назначению делятся на основные и вспомогательные. Основные предназначены для остановки машин и механизмов и приводятся в действие в конце движения либо при длительных перерывах в работе, вспомогательные же — для длительного торможения с целью снижения скорости движения. В качестве основных тормозов в буровых машинах и механизмах используются фрикционные тормозные устройства, которые подразделяются на ленточные и колодочные.

В ленточном тормозе рабочий элемент — гибкая лента с фрикционными накладками, которые прижимаются к тормозному шкиву при угловом смещении одного из концов ленты. В колодочном тормозе рабочий орган — колодки, которые при встречном линейном смещении прижимаются к наружной поверхности тормозного барабана. В буровых машинах в качестве вспомогательных используются гидродинамические и электрические тормозные устройства.

Тормоз следует устанавливать на быстроходных валах машины, испытывающих наименьший вращающий момент, что позволяет уменьшить размеры тормоза, зависящие от необходимого тормозного момента. Замыкание и размыкание тормозных устройств осуществляется посредством механического, пневматического и электрического приводов, снабженных ручным либо автоматическим управлением. Автоматическое управление обеспечивает остановку в аварийных ситуациях.

ЛЕНТОЧНО-КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ.

Принципиальная схема ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки показана на рис. 4.4. Две тормозные ленты 7, оборудованные тормозными колодками 2, охватывают тормозные шкивы барабана. Одним неподвижным концом ленты присоединяются к балансиру 9, установленному на стойке 10 на раме лебедки перед барабаном, а другим концом — к тормозному валу 3.

Для увеличения усилия торможения, создаваемого оператором, к тормозному валу присоединяется пневматический цилиндр 4. При поступлении в его полость сжатого воздуха поршень передвигается и через шток 5, присоединенный к коленчатому валу 6 тормоза, поворачивает последний, прижимая ленты с колодками к тормозным шкивам лебедки. Если необходимо остановить барабан или уменьшить его частоту вращения, бурильщик рукой нажимает тормозной рычаг 1 по направлению к полу буровой. При этом вертикальные набегающие концы лент, присоединенные к балансиру тягой 8, остаются неподвижными, а горизонтальные сбегающие, закрепленные на шейках тормозного вала 6, натягиваются, и колодки, прикрепленные на их внутренних поверхностях, охватывают шкивы барабана и затормаживают его.

Так как торможение осуществляется за счет трения колодок по поверхности тормозного шкива, то выделяется большое количество теплоты, колодки и тормозные шкивы изнашиваются и нагреваются до температуры, в ряде случаев превышающей 900 °С. Поэтому к этим деталям лебедки предъявляются большие требования. Тормозные шкивы изготовляют из стали марок 35ХНЛ и ЗОХМЛ с термической обработкой — закалкой и высоким отпуском. Можно изготовлять шкивы из стали других марок (5ХГСЛ, 20ХМЛ и др.) с соответствующей термообработкой. Во избежание аварий необходимо тщательно следить за сработкой тормозных шкивов: при появлении на поверхности трещин длиной более 50 мм и шириной 0, 2—0, 5 мм шкивы следует заменять. Заваривать трещины на поверхности шкивов не допускается.

Тормозные ленты изготовляют из широкополосовой стали, а колодки укрепляют на быстросменных устройствах. Колодки, изготовленные из ретинакса, обладающего высоким коэффициентом трения (0, 354-0, 65 по стали) и малым износом, наиболее широко распространены. Для крепления их к ленте концы металлических пластин, запрессованных в материал колодки, загибают на наружную поверхность ленты. Колодки прикрепляют к лентам либо медными или алюминиевыми заклепками, либо с помощью болтов. Головки болтов углубляются в колодках и, таким образом, не соприкасаются с наружной поверхностью тормозных шкивов. В среднем на 1000 м проходки расходуется 70— 80 колодок.

Рис. 4.4. Схема ленточного тормоза.

РЕГУЛИРУЮЩИЕ ТОРМОЗА.

В качестве регулирующих тормозных устройств широко распространены гидродинамические и электрические тормоза с замкнутой системой водяного охлаждения. Они присоединяются к подъемным валам лебедок при помощи кулачковых или обгонных муфт. Регулирующие тормоза предназначены для облегчения труда бурильщика, так как в связи с увеличением глубин скважин и веса бурильных труб при торможении лебедки во время СПО необходимо прикладывать большие усилия к ленточному тормозу. К подъемному валу лебедки при помощи муфты присоединяется вспомогательный тормоз, автоматически ограничивающий и регулирующий скорость спуска бурильных или обсадных труб. При этом часть выделяющейся энергии превращается в тепло.

Гидродинамический тормоз (рис. 4.5) состоит из ротора 3, статора 2, закрытого с боков крышками. Муфтой 5 он присоединяется к торцу подъемного вала лебедки. Статор, по существу, является основанием и крепится болтами к раме лебедки на кронштейнах 1. Наклонные ребра при наличии воды в тормозе во время вращения ротора в процессе спуска колонны труб способствуют созданию значительного сопротивления вращению вала 4. Во время вращения этого вала в обратную сторону (при подъеме колонны) сопротивление воды значительно уменьшается.

Гидродинамический тормоз сообщается с холодильником с помощью двух шлангов 6 и 7. Через шланг 7 вода из холодильника поступает в корпус тормоза, где вследствие высоких скоростей циркуляции и встречного наклона лопаток создается значительный тормозной момент. При правильном выборе объема воды, залитой в тормозную систему, можно установить оптимальную для каждого конкретного случая скорость спуска колонны. Объем воды изменяется регулированием ее уровня в холодильнике.

Всегда следует помнить, что чем меньше скорость спуска, тем меньше тормозной момент развивает гидродинамический тормоз и тем большую нагрузку испытывает ленточный тормоз. Чтобы при подъеме колонны и ненагруженного элеватора на преодоление трения лопастей ротора о жидкость, находящуюся в тормозе, не затрачивалась излишняя мощность, необходимо тормоз отключать от подъемного вала муфтой. Это легко выполняется в том случае, если тормоз отключается один раз в начале подъема труб. Но при отключении его перед каждым подъемом элеватора в процессе спуска труб значительно увеличивается время СПО. Для ускорения и облегчения отключения тормоза применяют шинно-пневматические фрикционные муфты.

Рис.4.5.Гидродинамический тормоз.

Электрические регулирующие тормоза отличаются от механических и гидравлических удобством управления, устойчивым режимом работы, легкостью и плавностью перехода с одного режима на другой или полного отключения от барабана лебедки. В качестве регулирующих тормозов применяют электрические тормозные устройства двух типов: электродинамические, в которых тормозной момент создается в результате взаимодействия наведенных в роторе и статоре вихревых токов, и порошковые.

Электродинамический тормоз представляет собой электрическую машину, работающую в режиме динамического торможения. При помощи муфты он соединяется непосредственно с подъемным валом барабана лебедки. В комплект электротормозной установки входят генератор постоянного тока, станция управления, тормозные сопротивления, командоконтроллер и кнопки управления.

Возбуждение этих тормозов осуществляется от независимых генераторов постоянного тока. Тормозной момент регулируется путем изменения возбуждения генератора или величины сопротивления в цепи статора возбудителя. Схемы управления позволяют получать различные тормозные режимы, например, максимальный момент при больших или малых частотах вращения.

Эти тормоза имеют ротор с небольшим моментом инерции, не требующий его отключения от вала лебедки при подъеме незагруженного элеватора. Поэтому для соединения ротора электротормоза с валом лебедки применяют жесткие соединительные кулачковые или зубчатые муфты с местным управлением, включаемые только при спуске колонны.

Электромагнитные тормоза с ферропорошковым наполнением применяются в качестве вспомогательных тормозов буровых лебедок. Такой тормоз отличается от электродинамического тем, что в нем межжелезный зазор заполнен ферромагнитным порошком, который способствует повышению проводимости зазора между ротором и статором, в результате чего создается большая сила торможения, почти не зависящая от частоты вращения. Это является преимуществом порошковых тормозов. Ими можно тормозить барабан лебедки до полной его остановки. В динамических же тормозах должно быть обязательно некоторое скольжение.

К недостаткам электромагнитных порошковых тормозов относятся износ, пригорание порошка и необходимость его уплотнения специальными магнитными сальниками. Отвод тепла в этих тормозах осуществляется охлаждающей водой, циркулирующей по специальным каналам, поверхность которых меньше поверхности муфты, что ухудшает теплоотвод и может приводить к перегреву. Между цилиндрическими поверхностями (активная зона) электромагнита и ротора имеется зазор, равный 2, 5—3, 5 мм. Во внутреннюю полость тормоза через специальное отверстие засыпается металлический порошок с частицами диаметром 40— 200 мкм, получаемый специальным методом распыления железа Армко. Количество порошка должно быть значительно больше объема зазора и определяется экспериментальным путем по наибольшему тормозному моменту.

Для электромагнитного порошкового тормоза типа ТЭП коэффициент избытка порошка £ =1, 5 (по отношению к объему рабочих зазоров). При возбуждении электромагнитов находящийся в полости тормоза ферромагнитный порошок втягивается в зазоры активной зоны, образует между цилиндрическими поверхностями статора и ротора цепочку связи и располагается вдоль направления силовых линий магнитного поля.

Контрольные вопросы к гл.4

1. Назначение, устройство и конструктивные схемы буровых лебедок.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒