Регулятор подачі долота PПДЭ-3 та його кінематична схема монтажу на буровій установці БУ5000эУ

Регулятор подачі долота на забій – невід’ємний вузол бурової лебідки, що утворює разом із нею спуско-підйомний агрегат, що відповідно до технологічного процесу проводки свердловин, за завданням бурильника може автоматично підтримувати сталість навантаження на долото або сталість подачі долота на забій.

При бурінні електробуром регулятор забезпечує автоматичну підтримку сталості струму двигуна електробура, причому величина струму також задається бурильником.

Регулятор подачі можна використовувати у якості аварійного приводу для підйому бурильної колони (при виході з ладу головного приводу), а також для створення навантаження на талеву систему при випробуванню вишки статичним навантаженням. Регулятори подачі долота на забій, що застосовуються в спуско-підйомних агрегатах бурових установок Уралмашзаводу, мають однакову електричну схему керування привідним електродвигуном регулятора, але різну потужність цього електродвигуна і розвивають різний гальмівний момент на колодковому гальмі, мають різні габаритні розміри редуктора і деталей при однаковому конструктивному рішенні вузла в цілому.

Регулятори подачі долота на забій Уралмашзавод випускає двох типів: РПДЭ-3 і РПДЭ-3-300. Комплектність РПДЭ-3 із буровими установками Уралмашзаводу приведена в табл. 1.

Можливість використання одного типу регулятора подачі долота на забій у бурових установках різної вантажопідйомності визначається різним загальним передавальним числом від тихохідного вала редуктора регулятора подачі долота на забій до вала барабана.

Передавальні числа таких ланцюгових трансмісій вибрані таким чином, що забезпечують раціональне виконання технологічних операцій буріння: швидкості подачі долота на забій, швидкості підйому бурильної колони визначеної маси в необхідних межах.

Табл. 1. Технічна характеристика регулятора подачі долота на забій.

Параметри

РПДЭ-3

Максимальна швидкість подачі і підйому (аварійний підйом) при Ядв = 1000 об/хв, м/год....... Мінімальна швидкість подачі, м/год Зміна швидкостей....... Максимальний натяг ланцюга, кН Передавальне число редуктора, ір.. Загальне передавальне число до барабана піднімальної лебідки і... Тип лебідки: ЛБУ-1100........... ЛБУ-1700........... ЛБУ-3000........... Максимальний крутний момент на тихохідному валі редуктора, кН·м Привід від двигуна: потужність, кВт........ частота обертання,об/хв... Редуктор типу.......... передавальне число....... робоча частота обертання, об/хв Гальмо (колодковий) змінного струму гідравлічний......... Гальмівний момент, кН·м..... Габаритні розміри, м: довжина............. ширина............ висота............. Маса з електроустаткуванням, кг

90 0,5 безступінчата 100 48,57 167   182,6 187,0 - 17,80   42 1000/1250 РМ-650-1-3Сб 48,57    ТКТГ-300 80,00   1930 1627 1237 2284

 

Регулятор подачі долота на забій (рис. 1,а) складається з редуктора 1, привідний вал якого еластичною муфтою 3 з’єднується з електродвигуном 4, а тихохідний – зубцевою муфтою 6 із валом, на якому посаджена зірочка 7 ланцюгової передачі, що з'єднує регулятор із трансмісійним валом бурової лебідки. В залежності від переданого зусилля застосовують зірочки для роботи з трьох і чотирирядними втулочно-роликовими ланцюгами. На приводному валі редуктора (на редукторну півмуфту) встановлене колодкове гальмо 2.

Усі вузли регулятора змонтовані на загальній рамі 8, що повинна надійно кріпитися на фундаменті або на металевій основі. Для охолодження електродвигуна застосовується вентилятор 5 (див. рис. 1,а). Регулятором управляють з електропульта, вмонтованого в пульт бурильника або встановленого поруч із ним.

На рис. 1, б показана установка регулятора подачі долота відносно лебідки. На рамі 5 змонтований редуктор 1, привідний електродвигун 3, вентилятор 4 і гальмо 2. Між рамою 6 лебідки і рамою 5 регулятора встановлюються гвинтові розтяжки 7, необхідні для натягу привідного ланцюга.

Після витяжки і натягу ланцюгової передачі регулятор подачі долота надійно кріплять до загальної рами.

На лебідках спуско-підйомних агрегатів ЛБУ-1100 і ЛБУ-1700 регулятор подачі долота змонтований на загальній рамі з коробкою швидкостей. Конструкція такого регулятора аналогічна розглянутому вище, відмінність полягає в тому, що зубчата муфта, що з'єднує тихохідний вал редуктора з зірочкою ланцюгової передачі, замінена спареними шинно-пневматичними муфтами (див. рис. 2).

Застосування шинно-пневматичних муфт для з'єднання вала регулятора подачі долота з валом барабана створює більш сприятливі умови у порівнянні з використанням кулачкових муфт, тому що робить підключення більш простим та зручним.

а)

б)

Рис. 1. Регулятор подачі долота на забій:

а) РПД; б) установка з лебідками У2-2-11, У2-300 і ЛБУ-15000

 

У процесі застосування регулятора подачі долота для випробування вишки між диском, на якому кріпляться шинно-пневматичні муфти, і ведучим шківом встановлюють захисний валик, що повинен сприйняти навантаження при порушенні роботи шинно-пневматичних муфт.

Кінематична схема спуско-підйомного агрегату лебідки ЛБУ-1100М1 (рис. 2) складається з кінематичних схем лебідки III, коробки швидкостей ІІ (що відноситься до лебідки і є змонтованою на окремій рамі), регулятора подачі долота на забій І (змонтованого на загальній рамі з коробкою швидкостей) і трансмісії приводу ротора IV (змонтованого також на окремій рамі).

Потужність від приводу передається через шинно-пневматичні муфти 22 на трансмісійний вал 21. З трансмісійного вала потужність ланцюговими передачами 12, 16 і 17, а також через зубчате зачеплення 20-23 (зворотне обертання) передається на проміжний вал 24. З проміжного вала через кулачкову муфту 18-19 або кулачкову муфту 13, 14, 15, шинно-пневматичну муфту 9, вал 4, ланцюгову передачу 3 і шинно-пневматичну муфту 2 на вал барабана 25 передаються І, II і III швидкості, а через кулачкову муфту 18-19 або 13, 14, 15 через ланцюгову передачу 26 і шинно-пневматичну муфту 27 на вал барабана 25 передаються IV, V і VI швидкості.

Зворотне обертання вала барабана здійснюється також включенням зубчатої передачі 20-23.

Зворотне обертання валу барабана 25 може передаватися від проміжного вала 24 однієї швидкості через передачу 26 і шинно-пневматичну муфту 27 або другою – через шинно-пневматичну муфту 9, ланцюгову передачу 3 і шинно-пневматичну муфту 2.

Гальмування бурильної або обсадної колони здійснюється за допомогою електромагнітного гальма 29, вал якого з'єднується за допомогою кулачкової муфти 28 із валом барабана.

Включаючи шинно-пневматичну муфту 5, вал барабана 25 через ланцюгову передачу 3 і шинно-пневматичну муфту 2 з’єднується з тихохідним валом редуктора 6 регулятора подачі долота на забій. Швидкохідний вал редуктора з'єднується еластичною муфтою 7 із привідним електродвигуном постійного струму 8.

Рис. 2. Кінематична схема лебідки ЛБУ-1100М1

 

Ланцюговою передачею 30 через спарені шинно-пневматичні муфти 31 (ШПМ-500) потужність передається на нижній конічний редуктор 32 трансмісії приводу ротора IV. Від нижнього конічного редуктора потужність вертикальним карданним валом передається на верхній конічний редуктор і уже від нього також карданним валом (горизонтальним) до ротора. Вал барабана 25 однорядною ланцюговою передачею з’єднується з командоапаратом 1. Клинопасовою передачею 10 здійснюється привід масляного насоса. Шинно-пневматична муфта 11 служить гальмом, що фіксує вал у положенні, що забезпечує ввімкнення кулачкових муфт і зубчатого зачеплення. Всі ланцюги, що застосовуються в лебідці, трьохрядні, ролико-втулкові з кроком t=50,8 мм, за винятком привідного ланцюга ротора (дворядна). Шинно-пневматичні муфти 5, 9, 22 марки ШПМ-700, 31 – ШПМ-500, а муфти 2 і 27- ШПМ-1070.

Спуско-підйомний агрегат ЛБУ-1100М1 (рис.) складається з двох агрегатів (лебідочного Л і привідного П), що з’єднані стяжками 6. Лебідочний агрегат складається з барабана 9, встановленого на підшипниках кочення і змонтованого на рамі 2. На валі барабана справа на підшипниках кочення змонтований блок ланцюгових коліс 23 та 24 і із шинно-пневматичною муфтою 17 і закріплена півмуфта кулачкової муфти 18, а зліва змонтований блок ланцюгового колеса 7 і закріплені спарені шинно-пневматичні муфти 5. На рамі 2 встановлена гальмівна машина 19, на валі якої посаджена друга півмуфта кулачкової муфти 18, за допомогою якої під час гальмування колони, що спускається, вал гальмівної машини з'єднується з валом барабана.

Ввімкнення кулачкової муфти здійснюється важільною системою 221 з пневмоприводом,встановленим на рамі 2.З правої сторони на валу гальмівної машини встановлений пристрій 20 для підводу води для охолодження гальмівних шківів,а з торця закріплений вертлюг 21 для підведення стиснутого повітря до шинно-пневматичної муфти,що встановлена на валу барабану. Пристрій 20 встановлений тільки на лебідці ЛБУ-1100М2,в лебідці ЛБУ-1100М1 встановлений тільки вертлюг 21.

Водяне охолодження шківів не дає суттєвого збільшення довговічності,але створює додаткові проблеми:ускладнюється ремонт,виготовлення,експлуатація лебідки,особливо в холодний період.

З лівої сторони на торці валу барабана встановлена зірочка ланцюгової передачі для передачі обертання до тахогенератора 1,а на торці встановлений вертлюг для підводу повітря до муфт 5.

На рамі 38 привідного агрегату П встановлена ланцюгова коробка швидкостей, у якій на підшипниках кочення змонтовано трансмісійний вал 30 та проміжні вали 8 та 15. На трансмісійному валі 30 закріплено ланцюгові колеса 29 та 31, а на підшипниках кочення ланцюгове колесо 28,кулачкова муфта 27 і зубчате колесо 26. З правого торця на трансмісійний вал посаджена муфта зі закріпленими на ній шківами 25 для з”єднання з шинно-пневматичними муфтами приводу, з допомогою яких на трансмісійний вал передається потужність від приводу.

З лівої сторони на трансмісійному валі встановлений шків гальмівної шинно-пневматичної муфти 32, призначеної для швидкого гальмування валів і фіксації їх при перемиканні швидкостей за допомогою кулачкових муфт і зубчатого зачеплення. На проміжному валі 15 встановлена двостороння кулачкова муфта 12 із закріпленими на ній ланцюговими колесами 10 та 13. За допомогою ланцюгових передач, що з’єднуються з ланцюговими колесами, установленими на трансмісійному валі, передається пряме обертання барабана і ротору, а за допомогою зубчатих коліс 26 передається зворотне обертання.

На цьому валу закріплені нерухомо ланцюгові колеса 14 та 16.З торця валу 15 закріплений вертлюг для подачі стисненого повітря до шинно-пневматичних муфт.З лівої сторони проміжного валу встановлені спарені шинно-пневматичні муфти 34 для з”єднання з другим проміжним валом 8,що змонтований на рамі 38,на якому встановлено ланцюгове колесо 35 для передачі потужності перших трьох швидкостей від коробки швидкостей на вал барабана.З лівої сторони на цьому валу закріплені гальмівні диски для з”єднання з спареними шинно-пневматичними муфтами 4,встановленими на тихохідному валі редуктора 3 регулятора подачі долота.

Редуктор подачі долота, що складається з редуктора 3, що з’єднується з привідним електродвигуном 36 і колодковим гальмом 37, змонтований так само, як і трансмісійний вал 8, на рамі 38.

Переміщення півмуфт для ввімкнення потрібних швидкостей здійснюється важільними системами 11, що мають привід від пневмоциліндра. Керування пневмоциліндром, що включає зворотне обертання барабана лебідки й ротора, здійснюється краном А, встановленим на коробці швидкостей.(див рис.)

Для змащення підшипників ланцюгових передач коробки швидкостей встановлений шестерний масляний насос 33, що має клинопасовий привід від трансмісійного вала. Для здійснення оперативного гальмування барабана лебідки на рамі 2 змонтоване стрічкове гальмо. Керування шинно-пневматичними муфтами спуско-підйомного агрегату, у тому числі і з'єднання трансмісійного вала з приводом, а також включення і відключення гальмівної машини зосереджено на пульті бурильника.