Электромагнитные тормоза

Электромагнитные тормоза, применяемые в буровых лебедках, де­лятся на индукционные и порошковые.

Индукционный тормоз (рисунок 2) состоит из корпуса 1, на внутренней цилиндрической поверхностикоторого располагается обмоткавозбуждения 2. В корпусе на подшипниках 6 вращается якорь 4, вал 5 которого при помощи фланцевой муфты 7 соединя­ется с подъемным валом лебедки. Якорь 4 представляет собой ци­линдрическое тело с кольцевой проточкой 3 для циркуляции ох­лаждающей воды. При включении постоянного токаи обмотку возбуждения возникает магнитное поле, наводящее электродви­жущую силу в якоре. В результате взаимодействия тока якоря с магнитным полем возникает тормозной момент, противодей­ствующий вращению подъемного вала лебедки под действием спускаемой колонны труб. Кинетическая энергия спускаемого груза поглощается якорем и вызывает его нагрев. Для снижения температуры нагрева и обеспечения нормальной работы обмоток возбуждения и подшипников электромагнитные тормоза снабжа­ются воздушным и водяным охлаждением.

Рисунок 2 - Тормоз электромагнитный и его механическая характеристика

Порошковые тормоза отличаются от индукционных тем, что воздушный зазор между станиной и якорем заполнен ферромаг­нитным порошком, повышающим магнитную проницаемость за­зора и в результате этого величину создаваемого тормозного мо­мента. Кроме того, посредством порошка образуется механическая связь между станиной и якорем тормоза и благодаря этому частота вращения не влияет на величину тормозного момента.

Механические характеристики электромагнитных тормозов вы­ражают зависимость тормозногомомента от частоты вращения при заданном токе возбуждения. На рисунке 2 прямые 1 и 2 вы­ражают характеристику порошковых (ТЭП-7500 и ТЭП-4500),а кривая 3 - индукционного (ЭМТ-4500) тормозов. В отличие от порошкового тормозной момент индукционного тормоза зависит от частоты вращения. Для сравнения на рисунке 2 изображена кри­вая 4, характеризующая изменение моментагидродинамического тормоза. Как видно из рисунка, при п = (1 тормозные моменты ин­дукционного и гидродинамического тормозов равны нулю. По­этому в отличие от порошкового тормоза они не могут быть ис­пользованы для полной остановки и удержания груза на весу. С увеличением частоты вращения тормозной момент индукцион­ного тормоза возрастает быстрее, чем гидродинамического.

Рассматриваемые кривые соответствуют изменению тормозных моментов при определенном уровнетока в обмотке возбуждения индукционного и порошкового тормозов. И если у гидродинамиче­ского тормоза момент может изменяться за счет уровня наполне­ния жидкостью, у электромагнитных это достигается за счет из­менения тока возбуждения. При отсутствии тока в обмотке воз­буждения тормозной момент равен нулю. С увеличением тока в обмотке возбуждения пропорционально возрастает момент. Ука­занная особенность электромагнитных тормозов облегчает их уп­равление и создает возможность автоматизации процесса спуска инструмента.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ БУРОВОГО КЛЮЧА АКБ-3М2

Буровой ключ АКБ-3М2 предназначен для механизации процесса свинчивания и развинчивания колонн бурильных труб в процессе спуско-подъёмных операций.

Технические параметры ключа

1. Кинематическая схема ключа (рисунок 1) представляет двух ступенчатый цилиндрический редуктор, в котором зубчатое зацепление z12/z65 является первой ступенью, а зацепление z21/z54 - второй. Ведомое зубчатое колесо z54 выполнено разрезным с целью обеспечения подвода и отвода блока ключа к колонне и от колонны. Для непрерывного вращения разрезного зубчатого колеса в редуктор встроены две промежуточные шестерни z24

Рисунок 1 - Кинематическая схема бурового ключа

Ключ АКБ-3М2 состоит из следующих основных частей (рисунок 2): блока ключа 1, каретки 2 с пневмоцилиндрами 5, колонны 3 и пульта управления 4

Рисунок 2 - Буровой ключ

2. Конструкция блока ключа. Блок ключа является основным механизмом выполняющим операции по свинчиванию и развинчиванию бурильных труб. Внизу блок имеет направляющие 8 (рисунок 3) по которым он перемещается вдоль каретки к колонне и от колонны при помощи двух пневматических цилиндров двойного действия 5 (рисунок 2). На корпусе блока (рисунок 3) смонтированы верхнее 2 и нижнее 10 трубозажимные устройства, понизительный редуктор 4 с разрезным зубчатым колесом 11 и пневматический двигатель 5 с маховиком 6. Корпус ключа и трубозажимные устройства имеют вырезы для прохода колонны труб. Трубозажимные устройства обеспечивают одновремённый захват муфты и ниппеля бурильных труб. В них имеются по две сменных челюсти 17 (рисунок 4), установленных в челюстедержателях 16. В челюсти вставлены сухари из твёрдого сплава.

Рисунок 3 - Блок ключа (вид сбоку)

Челюстедержатели из своего первоначального положения могут поворачиваться на некоторый угол относительно своих корпусов, при этом челюсти скользя по спиральной поверхности вкладышей сближаются и зажимают замок бурильной трубы. При работе челюсти занимают следующие положения (рисунок 3а)

а - положение челюстей при подводе ключа к трубе или его отводе (челюсти развёрнуты);

б - положение челюстей при заведённом на трубу ключе ( челюсти свободно охватывают замок замок прижат к упору);

в - положение челюстей при зажатии замка (челюсти зажали замок).

Рисунок 3а

Поворот нижнего челюстедержателя производится от пневмоцилиндра двойного действия 12, шток которого шарнирно связан с поводком челюстедержателя.

Поворот верхнего челюстедержателя производится с помощью храпового устройства.

Верхнее трубозажимное устройство передаёт вращение верхней трубе, а нижнее удерживает колонну от проворачивания. Трубозажимные устройства как и механизм перемещения блока ключа работает от пневмоцилиндров, управляемых с пульта.

Верхний корпус трубозажимного устройства 1 (рисунок 3) удерживается на некотором расстоянии относительно промежуточного диска 3 четырьмя стаканами 14. при свинчивании верхний корпус сжимает пружины стаканчиков и опускается вниз. При развинчивании верхний корпус поднимается вверх, удерживаясь на замке за счёт сжатия замка челюстями. В передней части верхнего корпуса вмонтировано два толкателя 18 с пружинами 19 с помощью которых корпус поджимается к бурильному замку упором 20, центрируюя верхний корпус относительно замка.

Маховик введён в конструкцию с целью увеличения крутящего момента для раскрепления и докрепления замковых соединений, а также для обеспечения более равномерного вращения.

Рисунок 4 - Блок ключа (вид сверху)

1. Возможные неисправности в процессе эксплуатации и их причины

2. Работы текущего ремонта

1) Проверка состояния всех резьбовых соединений

2) Проверка состояния и замена при необходимости быстроизнашивающихся деталей (сухари, челюсти, ролики, вкладыши, пружины, фиксаторы)

3) Проверка и очистка воздушных фильтров

4) Проверка наличия и состояния смазки, при необходимости ее замена

5) Промывка блока цилиндров

6) Проверка и при необходимости замена направляющих вкладышей каретки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ БУРОВОГО РОТОРА

Цель работы:

1. Изучить по схеме и плакату конструкцию бурового ротора;

2. Изучить по схеме и плакату конструкцию пневматического клинового захвата;

3. Выполнить условия тестового задания

Типовая конструкция ротора(рисунок 1)

Основная шаровая опора 2 установлена вверху в непосредственной близости от зубчатого венца, вспомогательная 5 - внизу. Стол 17 ротора имеет диск большого диаметра с тремя пазами для лабиринтного уплотнения, предохраняющего масляную ванну от попадания бурового раствора, а с торца – пазы в которые входит фиксатор стопорного устройства. К столу ротора к нижней части болтами 7 крепится корытообразная опора 8 нижнего подшипника. Втулка 6 и опора 8 образуют масляные ванны для подшипников. Лабиринтное кольцо 4, прикреплённое к станине ротора болтами 3 предохраняет масляную ванну от попадания в нее раствора.

Вид А

Рисунок 1 - Ротор УР-560

Приводной вал ротора смонтирован в стакане 11 на сдвоенном коническом подшипнике 12 и цилиндрическом 13. Стакан со смонтированным валом вставляется в расточку станины ротора и крепится болтами. Сверху на станине укреплена крышка ротора 1. Стопорение ротора производится фиксатором 18, входящим в пазы на диске стола 17. Фиксатор приварен к втулке 21, перемещающейся вертикально в стакане 20. Сверху к втулке приварена рукоятка с пластинами, входящими в пазы на крышке ротора. На одной пластине имеется стрелка, указывающая положение стопора. Подняв втулку 21 вверх, повернув на 180 градусов и опустив ее снова в пазы стакана 20, можно застопорить стол ротора или его освободить. Снизу стопор подсоединен к пружине 19.

Стол 17 ротора представляет собой полую стальную отливку с наружным диском, прикрывающим вертикальную расточку ста­нины. В верхней части он имеет квадратное углубление для разъ­емного вкладыша (втулки) 14.В свою очередь, вкладыши имеют квадратное углубление для зажима 15, переходящее в конус. При бурении во вкладыши вставляются квадратные либо роликовые зажимы ведущей трубы, а при спуско-подъемных операциях - клинья, удерживающие колонну труб над ротором. Разъемная конструкция вкладышей и зажимов обеспечивает установку их в ротор в тех случаях, когда его отверстие занято трубой. Втулки и зажимы удерживаются в роторе при помощи поворотных за­щелок. Между зажимом и ведущей трубой возникает трение скольжения, вызывающее износ поверхностей их контакта. При использовании роликовых зажимов ведущая труба перекатыва­ется по роликам, установленным на подшипниках качения, и бла­годаря этомуее износ значительно снижается.

На основную опору действуют собственный вес стола ротора и колонны труб, удерживаемой им при спуско-подъемных опе­рациях. В процессе бурения скважины бурильная колонна подвешивается к вертлюгу и на основную опору действуют соб­ственный вес стола и силы трения, возникающие в результате скольжения ведущей трубы относительно зажимов 15 ротора. Под­шипники и стол ротора вращаются при роторном бурении и оста­ются неподвижными при спуско-подъемных операциях и бурении забойными двигателями, если не учитывать их вращения при пе­риодическом проворачивании бурильной колонны с целью преду­преждения прихватов.

На вспомогательную опору действуют усилие от предваритель­ного осевого натяга подшипника и случайные нагрузки от трения и ударов, возникающие при подъеме труб, долота и другого ин­струмента в результате их раскачивания и смещения относи­тельно оси стола ротора. Важное значение для нормальной ра­боты ротора имеет осевой предварительный натяг вспомогатель­ного подшипника. Правильно выбранный натяг обеспечивает плотное прилегание шариков к беговым дорожкам, уменьшает износ поверхностей качения, повышает долговечность подшипников.

Натяг подшипника основ­ной опоры создается собственным весом стола ротора, а осевое его положение регулируется стальными прокладками, уста­новленными под нижним кольцом основной опоры.

Быстроходный вал с конической шестерней, закрепленной шпонкой, монтируется в стакане 11 и в собранном виде устанавли­вается в горизонтальную расточку станины. Стакан предохраняет станину от вмятин, образующихся при установке подшипников и их проворачивании под нагрузкой. Консольное расположение шестерни на быстроходном валу удобно для компоновки и сборки ротора. Однако при этом возрастают требования к жесткости вала, так как вследствие его деформации нарушается равномер­ное распределение контактных давлений в зацеплении шестерни и колеса, что приводит к снижению их долговечности.

Подшипники быстроходноговала смазывают жидким маслом, заправляемым в стакан через заливные отверстия. Уровень масла при заправке и эксплуатации контролируется с помощью жезло­вого маслоуказателя. Для предотвращения вытекания масла наружная торцовая крышка стакана снабжена гребенчатым лабиринтным уплотнением. Внутренний торец стакана имеет крышку с отражательным диском, предохраняющим масло от за­грязнения промывочным раствором и продуктами износа, по­падающими в смежную масляную ванну, которая используется для смазывания конической передачи и подшипников стола ро­тора.

При спуско-подъемных операциях зажимыведущей трубы вы­таскивают из ротора, а для удержания колонн труб па роторе ис­пользуют элеватор либо клиновой захват с пневматическим при­водом. По сравнению с элеватором пневматический клиновой захват значительно облегчает и ускоряет спуско-подъемные опе­рации. Поэтому па практике преимущественно распространены роторы, оснащенные пневматическим клиновым захватом (ПКР).

Пневматический клиновой захват (рисунок 2) состоит из втулки 5,двух конических вкладышей 4, клиньев2 с плашками 9. Втулка и вкладыши неподвижны относительно стола, а клинья с плашками могут перемещаться по наклонным пазам вклады­шей. При перемещении вниз клинья скользят по наклонным па­зам вкладышей и сближаются в радиальном направлении. Под действием радиального усилия, возникающего в клиньях от соб­ственного веса колонны, плашки зажимают трубу и колонна удер­живается и роторе. Для освобождения зажатой трубы клинья перемещаются вверх одновременно с колонной труб,поднимае­мой крюком.

Привод клинового захвата осуществляется при помощи пнев­матического цилиндра 11, закрепленного на кронштейне станины 12 ротора. Шток пневматического цилиндра соединяется с корот­ким плечом рычага 10. Длинное плечо рычага на конце имеет вилкообразную форму и надевается на ролики 8 кольцевой рамы 7, с которой соединяются стойки 6, перемещающиеся в вертикаль­ных направляющих пазах втулки 5. Верхние концы стоек укреп­лены в траверсе 1, которая рычагами 3 соединяется с клиньями 2.

Под действием сжатого воздуха, подаваемого в поршневую полость пневмоцилиндра, шток поршня поворачивает рычаг 10 против часовой стрелки. При этом кольцевая рама 7 вместе со стойками 6, траверсой 1 и рычагами 3 перемещается вверх и под­нимает клинья 2. Обратное перемещение клиньев осуществляется при подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилпндра и повороте рычага 10 по часовой стрелке. Рычаги 3 обеспечивают перемещение клиньев в радиальном направлении при подъеме и опускании клиньев. Соотношение плеч рычага 10 выбирается в зависимости от хода поршня пневмоцилиндра и необходимой высоты подъема клиньев.

Вес бурильной колонны, удерживаемой клиновым захватом, ограничивается допускаемым контактным давлением между плашками и телом трубы. Для снижения контактных давленийпользуются удлиненными клиньями и специальными плашками, охватывающими трубу с минимальным зазором между их про­дольными торцами. В некоторых конструкциях вместо трехис­пользуется шестьклиньев, что способствует более равномерному распределению контактных давлений.

Рисунок 2 - Пневматический клиновой захват

• Назад
• 1
• 2
• 3
• 456
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• Далее