Мощности двигателя подъемного агрегата

Подъем колонны из скважины или ее спуск выполняется с помощью подъемника. Время подъема колонны определяется скоростью, а значит, мощностью привода подъемника. Однако при переменной нагрузке, что имеет место при подъеме колонн труб или штанг и постоянной мощности привода для уменьшения времени подъема, целесообразно поднимать груз при переменной скорости. При этом необходимо определить, какой должна быть эта скорость или скорости, чтобы мощность привода подъемника использовалась бы наиболее полно, поскольку только в этом случае время на операции подъема колонны будет минимальным. Впервые эта задача была поставлена и решена советским ученым А.Н. Вирновским.

Средней степенью использования мощности двигателя называется отношение затраченной работы к работе, которую можно было бы совершить при полном использовании установленной мощности [4].

. (4.1)

При подъеме колонны только на одной скорости коэффициент использования мощности С=0,5. На рисунке 9 представлена графическая зависимость изменения во времени мощности двигателя при подъеме колонны на одной скорости.

Рисунок 9 - Графическая зависимость изменения мощности двигателя

от времени при подъеме колонны на одной скорости

С увеличением числа скоростей будет увеличиваться и степень использования мощности, и С станет больше 0,5. Очевидно, что она зависит не только от числа скоростей, но и от их соотношения. Для каждого числа скоростей есть наиболее выгодное соотношение между ними, характеризуемое наибольшим коэффициентом использования мощности.

А.Н. Вирновским доказано, что максимально возможное число скоростей, при котором достигается наибольший коэффициент использования мощности, равно четырем. Увеличение числа скоростей свыше четырех приводит к снижению эффекта и нерациональному использованию мощности.

На рисунке 10 показана графическая зависимость изменения во времени мощности двигателя при подъеме колонны на четырех скоростях. Из рисунка можно сделать вывод, что 0,5<С<1.

Рисунок 10 - Графическая зависимость изменения мощности двигателя

от времени при подъеме колонны на четырех скоростях

Преобразовав выражение (4.1), получим формулу для определения коэффициента использования мощности

С = 0,5 × ; (4.2)

к_i = 1 + V_i / V_i+1; (4.3)

j_i = (1 + V_i / V_i+1) × 1 / V , (4.4)

где V_i – скорость подъема колонны на i-той передаче.

Формула (4.2) позволяет вычислить фактический коэффициент использования мощности. Теоретический коэффициент использования мощности, полученный А.С. Вирновским, можно рассчитать по формуле

С_т = n / (n + 1), (4.5)

где n – номер передачи.