Конструкция роторов

окружное:

 
осевое шестерни:

 

 

радиальное шестерни:

 

где M1 и M2— крутящий момент на ведущем и ведомом валах, Н•м; d1 и d2 — средний расчетный диаметр  шестерни колеса, м; α —угол профиля зуба; в нормальном сечении обычно α =20°.

В формуле (VI.6) знак « + » берется, когда направления наклона зуба и вращения создают осевое усилие, направленное от вершины к основанию  конической шестерни; знак « – » — при противоположном направлении этого осевого усилия.

Осевая N2 и радиальная Q2 составляющие нагрузки на коническом колесе соответственно равны и противоположны по знаку  составляющим M1 и Q1 на сопряженной шестерне.

Окружное усилие для ротора У7-560-6:

 

Диаметр конического колеса ротора У7-560-6 d2 =0,975 м.

Так как плоскость действия силы Р почти совпадает с плоскостью центров тел качения главной опоры, можно принять, что радиальное усилие, действующее на опору, равно окружному усилию на колесе, т. е.

 

Расчетное осевое усилие, действующее  на главную опору стола:

 
где G = 20 кН — вес стола  и вкладышей ротора У7-560-6; Np — осевое усилие, создаваемое трением ведущей трубы о вкладыши, Н:

 
де fc = 0,25÷0,3 — коэффициент трения ведущей трубы о зажимы ротора; при скольжении; R = 0,1 м — радиус приложения нагрузки между ведущей трубой и зажимами; k3 =0,6 — коэффициент эквивалентности нагрузки.

Fa = 20 + 90=110 кН.

Главная опора стола ротора и одна из опор ведущего вала рассчитываются из условия одновременного действия радиальной и осевой нагрузок.

Для упорно-радиальных подшипников  стола ротора расчетная эквивалентная  нагрузка:

 

где X и У—коэффициенты радиального и осевого усилий; они определяются по общей методике расчета подшипников в зависимости от соотношения и типа подшипника. Для главной опоры при угле α≥40° принимают Х=0,35, У=0,57, k3 =3. Для стола ротора:

 
Номинальная долговечность  опоры:

 
где С0 =900 кН — динамическая нагрузка подшипника ротора У7-560-6; р — показатель степени, для шариков р=3, для роликов p=10/3. В роторе У7-560-6 опора шариковая.

Долговечность в часах:

 
В соответствии с нормами  АНИ динамическая нагрузка (в Н) главной  опоры должна быть:

 
Фактически в данном примере  для ротора У7-560-6

0,9 ≥ 0,25•1,6 = 0,4.

Вес бурильной колонны  для скважины глубиной 5000 м Qбк =1,6 МН.

Главная опора также проверяется  на статическую нагрузку, поскольку  на нее устанавливают колонны  в период спуска и подъема.

Требуемая допустимая статическая  нагрузка подшипника:

 

Допустимая статическая  нагрузка главной опоры ротора У7-560-6 Сa=5,2 МН.

Фактический коэффициент  запаса по допустимой нагрузке:

 

что вполне достаточно.

На стол ротора может устанавливаться  обсадная колонна весом до 3,2 МН при  коэффициенте запаса 1,6.

 

Если допустимые динамическая и статическая нагрузки подшипника главной опоры не известны, то их определяют по общеизвестной методике.

 

4 ЭКСПЛУАТАЦИЯ  И МОНТАЖ РОТОРОВ

Надежная и длительная работа ротора во многом зависит от правильности его монтажа и эксплуатации. Ротор устанавливается в специальных  пазах блока вышечного основания, а там, где есть шахтовые брусья, то в пазах этих брусьев. Глубина  базы должна быть не менее 100 мм. Горизонтальность стола следует тщательно проверять  уровнем. Центр проходного отверстия  ротора должен строго совпадать с  геометрическим центром вышки и  скважины.

При монтаже ротора необходимо обращать внимание на то, чтобы ведущее  цепное колесо на валу лебедки и  ведомое колесо, закрепленное на роторном валу, находились в одной плоскости. Параллельное смещение допускается  не более 0,5 мм на 1 м длины цепи.

Важно, чтобы расстояние от торца верхней трубы обсадной колонны, спущенной в скважину, до нижнего лабиринтного уплотнения стола  было бы не менее 600—700 мм. При более  близком расстоянии возможность  проникновения бурового раствора во внутреннюю полость ротора увеличивается. У новых роторов или поступивших  на буровую после капитального ремонта  необходимо проверить наличие смазки и ее качество. Затем один рабочий должен провернуть стол на несколько оборотов: если стол вращается свободно (без рывков), то его следует проверить на вращение от силового привода в течение 15—20 мин, наблюдая за плавностью работы и температурой.В первые 2—3 дня работы надо тщательно следить за состоянием смазки и температурой корпуса ротора и не допускать ее повышения более чем до 80° С.В тех случаях, когда роторы поступают после бурения предыдущей скважины, необходимо спустить старое масло, промыть внутреннюю полость ротора и залить свежее масло. Если на предыдущей буровой наблюдались нагрев корпуса, рывки и стуки, следует поднять стол, вынуть роторный вал, промыть опоры и осмотреть их, затем собрать ротор, отрегулировать зубчатое зацепление и установить предохранительный щит.

Уход за ротором, в процессе эксплуатации заключается  в следующем:

1) промывке ротора водой  снаружи и снятии с него  посторонних предметов;

2) проверке состояния  стопорного механизма (закрытый  стопор при эксплуатации вызовет  поломку механизмов);

3) осмотре вкладышей и зажимов ротора, которые должны быть закреплены защелками (защелки должны свободно проворачиваться от руки);

4) проверке стола до  закладки зажимов — стол должен  вращаться свободно и без рывков;

5) креплении болтов и затягивании гаек;

6) смазка цепи привода  ротора и установлении предохранительного  щита;

7) проверке уровня и  качества масла.

При смене ротора необходимо соблюдать меры предосторожности: поднимать  и перемещать ротор надо с помощью  талевой системы; при подъеме  ротор должен быть подвешен в трех точках, чтобы исключить его переворачивание  с одной стороны на другую, что  может вызвать травмирование рабочих.

Смазка зубчатой передачи и основной опоры осуществляется из общей центральной ванны, куда масло заливается через специальное  отверстие, закрываемое пробкой. В  пробку вставляется щуп, с помощью  которого определяется уровень масла в ванне.

Как правило, подшипники приводного вала имеют отдельную изолированную  ванну, в которую заливается масло  через второе отверстие.

Масло из ванны сливается  через спускное отверстие, расположенное  в нижней ее части (обычно под заправочными отверстиями), что позволяет сливать  отработанное масло и промывать  ротор, не снимая его с устья скважины.

В некоторых конструкциях вспомогательную опору смазывают  консистентной смазкой при помощи шприца-масленки.

В большинстве конструкций  буровых установок привод ротора цепной или карданной передач осуществляется через лебедку от главного привода, мощность которого достигает 800 кВт.

Индивидуальный привод ротора (ПИР) предназначен для роторного  бурения скважин в целях освобождения буровой лебедки от функций передаточного  механизма между силовым приводом и ротором. Этот привод устанавливают  в буровой перпендикулярно к  приемным мосткам; он соединяется карданным  валом непосредственно с валом  ротора.

Было создано несколько  типов таких приводов: ПИР-1-4; ПИР-2-4, агрегат форсированного бурения  и др. Применение индивидуальных приводов позволило более правильно использовать буровую установку, уменьшить шум  в буровой вследствие устранения роторной цепи, увеличить частоту  вращения роторного стола, экономить  электроэнергию и др.

В настоящее время в  связи с бурением скважин на большие  глубины, особенно в осложненных  условиях, создан индивидуальный привод ротора ПИРШ4-2А (рис.6), применяющийся  на промыслах Азербайджана при бурении  скважин роторным способом. Он состоит  из рамы-салазок 1, на которых смонтированы ротор 2, коробка перемены передач 3, два электродвигателя 4. Соединение ротора с коробкой перемены передач, а последней с электродвигателями осуществляется при помощи полужестких муфт 5.

Установленные на жесткой  раме агрегаты прикреплены к ней  болтами и строго центрированы. Ротор  агрегата не отличается от серийного, за исключением того, что на консольной части вала цепное колесо имеет развитую ступицу, переходящую в ведомую  часть полужесткой муфты, соединяющей  ротор с коробкой перемены передач. Последняя представляет собой трехвальную коробку с одним коротким валом, предназначенным для присоединения второго электродвигателя. Ко второму валу присоединяется второй электродвигатель. В центре между этими валами в двух подшипниках находится основной вал, который передает ротору мощность от обоих двигателей через четыре передачи.

 

 

 

     Рис. 6 – Индивидуальный привод ротора ПИРШ4-2А      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническая характеристика ПИРШ4-2А

                                                                                                                     Таблица 2

Максимальная глубина  бурения, м	5000
Мощность привода, кВт	320
Электродвигатель:
Тип	АКБ-104-3
мощность, кВт	160
частота вращения вала, об/мин	730
Число скоростей ротора	4
n1	70
n2	140
n3	220
n4	320
Габаритные размеры, м:
длина	7.425
Ширина	2.30
Высота	1.59
Масса агрегата, т	14

 

 

 

 

 

 

                     СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.          Лесецкий В. А. Буровые машины и механизмы: Учеб. для техникумов/ В.А. Лесецкий, А. Л. Ильский - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Недра, 1980. - 391 с.

2.          Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учеб. для вузов. - М.: Недра, 1988.-501 с.

3.          Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин. - М.: Недра, 1986. - 368 с.

4.          Бочарников В.Ф., Чижиков Ю.Н. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 1702 "Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов". - Тюмень, ТюмИИ, 1991, 31 с.

5.          Ильский А.Л. Расчет и конструирование бурового оборудования. Учебник для ВУЗов.- М. Недра, 1985-452с.