 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
РИСУНКИ
Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 464 | Нарушение авторских прав |
Рис. 1. Функциональная схема автоматического регулятора подачи долота (а); механические характеристики электропривода (б): 1 — бурильный инструмент; 2 — талевый канат; 3 — датчик веса; 4 — буровая вышка; 5 — барабан лебедки; 6 — передаточный механизм; 7 — редуктор; 8 — электродвигатель (М); U3B, Ux, U3n — сигналы соответственно задания веса, скорости, тока якоря, тока возбуждения
В системе управления предусмотрены также следующие виды защит: защита тиристорного преобразователя от коммутационных перенапряжений; быстродействующая защита от аварийных перегрузок по току; защита от превышения максимально допустимой скорости приводного электродвигателя; защита от перегрузки талевой системы буровой установки с помощью регулируемой системы ограничения стопорного тока электродвигателя. Основные технические требования к электроприводу РПДЭ: режим работы длительный с относительно спокойной нагрузкой; пусковой момент должен быть достаточным для создания требуемого максимального усилия на крюке; диапазон регулирования скорости от нуля до номинального значения, регулирование скорости в режиме постоянного момента; электропривод реверсивный; статизм механической характеристики не более 5—10 % от номинальной скорости. К основным параметрам электропривода РПДЭ относятся установленная мощность привода и максимальная частота вращения, соответствующая максимальной скорости подачи КБТ — 80 — 90 м/ч. Совмещение функций регулятора подачи и аварийного привода, рассчитанного на подъем КБТ максимального веса со скоростью, достаточной для предотвращения осложнений в стволе скважины, приводит к тому, что параметры электропривода регулятора подачи долота выбираются не по основному, а по аварийному режиму. Кроме того, электропривод регулятора подачи долота используется для подъема и кратковременного приложения максимальной нагрузки при монтаже и испытании буровой вышки. На буровых установках в зависимости от максимальной грузоподъемности используются приводные электродвигатели РПДЭ мощностью 55, 75 и 90 кВт с номинальной частотой вращения 1000—1180 об/мин. Основным оборудованием РПДЭ является электродвигатель и комплектное устройство управления (шкаф с силовым тиристорным преобразователем и системой управления). Для дистанционного управления регулятором подачи долота используется аппаратура, расположенная на пульте бурильщика.
Механические характеристики РПДЭ показаны на рис. 1, б. Они характеризуют зависимость скорости подачи vn (знак плюс соответствует подъему, минус — спуску КБТ) от момента сопротивления на валу делителя а. Принципиальной особенностью данной системы привода является то, что за счет действия КБТ знак статического момента на валу электродвигателя остается неизменным при подъеме и спуске КБТ. При подъеме КБТ электропривод работает в двигательном режиме (I квадрант), а при спуске в режиме рекуперации (IV квадрант). Направление скорости в этих двух квадрантах различно, полярность напряжения в якорной цепи тоже различна, а направление тока якоря остается неизменным. Такая особенность характерна для электроприводов грузоподъемных механизмов — так называемых «систем привода с протягивающим грузом». С учетом этого фактора силовая часть тиристорного преобразователя выполняется по наиболее простой нереверсивной схеме. Система электропривода РПДЭ обеспечивает регулирование скорости в требуемом диапазоне при всех рабочих нагрузках.
Техническая характеристика спускоподъемного агрегата буровой установки БУ-3900/225-ЭПК БМ с регулятором подачи долота Расчетная глубина бурения, м....................................... 3900 Максимальная грузоподъемность, кН....................... 2250 Номинальная грузоподъемность, кН......................... 1350 Вес крюка, кН.................................................................... 63 Максимальный вес обсадной колонны, кН............ 2025 Оснастка талевой системы............................................ 5x6 Передаточное отношение талевой системы............ 10 Тип лебедки......................................................................... ЛБУ 3900 Расчетный диаметр барабана, мм............................... 642 Передаточное отношение лебедки: высшей передачи......................................................... 2,586 низшей передачи......................................................... 4,952 КПД талевой системы..................................................... 0,878 Передаточное отношение механических передач РПДЭ от двигателя к барабану.................................... 161 КПД механической передачи от двигателя РПДЭ до барабана......................................................................... 0,813 Тип двигателя...................................................................... МПБ-65-1000-УХЛЗ Номинальная мощность, кВт........................................ 65 Частота вращения, об/мин............................................ 1000 Номинальное напряжение, В........................................ 440 Номинальный ток, А....................................................... 160 Номинальный ток возбуждения, А............................ 15,7 Номинальный КПД.......................................................... 90,5
Опыт эксплуатации РПДЭ показал, что используемый в них способ регулирования дает удовлетворительные результаты при проходке относительно мягких однородных пород. При бурении твердых и неоднородных пород из-за наличия сложной динамической зависимости между нагрузкой на долото и механической скоростью подачи верхнего конца КБТ в системе управления могут возникать автоколебательные процессы. Кроме того, использование специального датчика веса на неподвижном конце талевого каната снижает надежность работы электропривода, обусловливает невысокую точность измерений и создает эксплуатационные неудобства из-за необходимости снятия датчика при замене каната с последующей тарировкой измерительных устройств. Совершенствование способа формирования задающего воздействия регулирования осевой нагрузки на долото в процессе бурения и управления этим процессом применительно к электромашинным регуляторам может идти в направлении отказа от использования датчика веса и косвенной оценке регулируемого параметра по величине тока якоря исполнительного двигателя и математической модели процесса, а также создания прогнозирующих регуляторов. Техническая реализация таких регуляторов связана с использованием средств вычислительной техники. Весьма перспективным для привода регулятора подачи долота является электропривод по системе ПЧ — АД с микропроцессорным управлением. Преимущества данной системы электропривода по сравнению с ТП — Д заключается в следующем: в связи с сокращением на 40 — 50 % габаритов и массы электрооборудования уменьшается занимаемая площадь и улучшается компоновка оборудования буровой установки; повышается примерно в 1,5 раза срок службы электрооборудования и сокращаются эксплуатационные расходы; упрощается эксплуатация за счет применения средств самодиагностики и применения бесконтактной аппаратуры, не требующей постоянного ухода; повышается качество управления за счет реализации преимуществ цифровых систем управления, которые позволяют обеспечить требуемый момент электродвигателя при нулевой скорости вращения; достичь предельные показатели в регулировании момента и частоты вращения, причем в большинстве случаев без внешней обратной связи (датчика веса, являющегося неточным и малонадежным элементом системы); обеспечить возможность сопряжения с системой автоматизации верхнего уровня и др.
Исследованиями установлено, что применение автоматических регуляторов подачи долота позволяет в результате поддержания постоянства заданной нагрузки на долото в режиме бурения увеличить стойкость долот на 6 % и механическую скорость бурения на 10 %. Кроме того, в результате автоматического управления и облегчения труда бурильщика дополнительно увеличиваются стойкость долот на 9 %, а механическая скорость бурения на 8 %. Применение автоматических регуляторов подачи долота следует считать целесообразным на буровых установках всех типов и классов, поскольку они при относительно небольшой мощности и стоимости повышают производительность основного технологического процесса — механического бурения.