Лебедка буровая ЛБУ-1200К с усовершенствованным ленточным тормозом-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Тема данного дипломного проекта «Лебедка буровая с усовершенствованным тормозом».
Пояснительная записка включает в себя 3 раздела: техническую часть, экономическую часть и раздел безопасности и экологичности проекта. В техническую часть входят: назначение, описание конструкции буровой лебедки, патентная проработка существующих конструкций тормозной системы буровой лебедки, а также все необходимые расчеты для обеспечения работоспособности тормозной системы. Экономическая часть рассматривает вопросы обеспечения экономической эффективности при внедрении новой разработки тормозной системы буровой лебедки ЛБУ-1200К. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды при спускоподъемных операциях.
Дипломный проект состоит из: графического материала объемом в количестве 10 листов формата А1, и пояснительной записки объемом 128 машинописных листов, включающую 22 рисунков, 11 таблицы и 54 формул, а также список литературы, включающий 16 пунктов.
Изобретение относится к оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин. Тормоз буровой лебедки содержит обод, резинокордный баллон и тормозные колодки, облицованные фрикционными накладками, охватывающими весь периметр соответствующего тормозного шкива лебедки. Тормоз выполнен из отдельных частей, каждая из которых имеет независимое пневмоуправление. Для этого упомянутый обод выполнен из автономных разъемных частей с соответствующим резинокордным баллоном и колодками. Изобретение обеспечивает ремонт тормоза без демонтажа лебедки.

Рисунок 3.1 – Конструкция предлагаемого тормоза буровой лебедки
Изобретение относится к оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин. Оно может быть также использовано и в других отраслях, где применяются канатные подъемники с тормозными устройствами.
Известен ленточный тормоз буровой лебедки [1]. Он состоит из двух стальных лент, оснащенных фрикционными колодками. Торможение осуществляется путем прижатия рычажной системой или пневмоцилиндром лент с колодками к тормозным шкивам барабана лебедки.
Недостатком этого тормоза является неполное использование поверхности трения тормозных шкивов (угол обхвата 300°), неравномерный износ тормозных колодок и затраты значительных физических усилий бурильщика при торможении.
Известен также тормоз для быстрой остановки вращающихся валов [1, рис.108, стр.160]. Этот тормоз выполнен на базе шинно-пневматической муфты и имеет обод, на котором закреплены резинокордный баллон и металлические колодки, облицованные фрикционными накладками, и тормозной шкив. Торможение осуществляется путем подачи в баллон сжатого воздуха из пневмосистемы буровой установки с последующим прижатием фрикционных накладок к тормозному шкиву.
Описанный тормоз по своему конструктивному исполнению наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.
Недостатком этого тормоза при использовании его в качестве тормоза буровой лебедки является отсутствие возможности проведения ремонтно-профилактических работ на буровой без демонтажа лебедки.
Техническим результатом предлагаемого тормоза является устранение отмеченных недостатков и повышение на этой основе технико-экономических показателей подъемного бурового комплекса.
Технический результат предлагаемого тормоза буровой лебедки достигается тем, что тормоз выполнен из отдельных частей, каждая из которых имеет независимое пневмоуправление, образованных упомянутым ободом, выполненным из автономных разъемных частей с соответствующим резинокордным баллоном с упомянутыми колодками. На рисунке 3.1 приведена конструкция предлагаемого тормоза буровой лебедки. Он состоит из верхней 1 и нижней 2 частей, состоящих из обода 3, резинокордного баллона 4 с колодками 5, облицованными фрикционными накладками. Баллон 4 прикреплен к ободу 3. Всего в предлагаемом тормозе четыре автономных части с независимым пневмоуправлением. Части устанавливаются на раме лебедки. Сжатый воздух из пневмосистемы буровой установки подводится в баллон 4 через штуцер 6 путем дистанционного открытия клапанного крана (не показан) [например, 1, рис.198, стр.325]. Каждая часть тормоза имеет независимое пневмоуправление. Фрикционные накладки 5 обхватывают всю поверхность трения соответствующего тормозного шкива 7 лебедки, обеспечивая равномерный износ. Для фиксации барабана лебедки в заторможенном состоянии в обратном порядке тормозные колодки всегда находиться в заторможенном состоянии при подаче воздуха в баллоны они растормаживаются.
Тормоз буровой лебедки функционирует следующим образом. Для обеспечения работ по спуску бурильного инструмента необходимо дефиксировать барабан лебедки в резинокордных баллоны 4 с помощью клапанных кранов впустить сжатый воздух.
Буровая лебедка растормаживается, происходит спуск инструмента на длину свечи (25 или 37 м). Перед завершением этой операции сжатый воздух подается через штуцеры 6 в резинокордные баллоны 4, фрикционные накладки приходят в соприкосновение с тормозными шкивами 7, происходит торможение буровой лебедки.

Применение предлагаемого тормоза буровой лебедки обеспечивает удобство и облегчение управления тормозом при спуско-подъемных операциях, за счет секционного исполнения дает возможность выполнять непосредственно на буровой основные ремонтно-профилактические работы без демонтажа буровой лебедки и позволяет создать резерв торможения на случай выхода из строя одной или даже двух частей. В этом случае барабан буровой лебедки будет заторможен моментом, достаточным для исключения аварийной ситуации, например, поднять бурильный инструмент из зоны прихвата, затем отремонтировать тормоз и продолжить нормальный процесс. Все это позволит получить более высокие технико-экономические показатели работы тормозной системы и подъемного комплекса в целом.
Тормоз буровой лебедки, содержащий обод, резинокордный баллон и тормозные колодки, облицованные фрикционными накладками, охватывающими весь периметр соответствующего тормозного шкива лебедки, отличающийся тем, что тормоз выполнен из отдельных частей, каждая из которых имеет независимое пневмоуправление, образованных упомянутым ободом, выполненным из автономных разъемных частей с соответствующим резинокордным баллоном с упомянутыми колодками.

3.2 Аналоги тормоза буровой лебедки
Тормозное устройство скреперной лебедки: используется в скреперных лебедках большой мощности, применяемых в шахтах. Тормозное устройство для скреперной лебедки содержит металлическую ленту с колодками, выполненную, по меньшей мере из двух участков, Участки ленты соединены между собой шарниром и установлены на наружной поверхности зубчатого венца. Свободные концы частей ленты соединены тягой с упорами. Участки ленты выполнены разной длины, причем участок ленты с большей длиной установлен на барабане со стороны сбегающей ветви.
Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, в частности к тормозным устройствам для скреперных лебедок с планетарными редукторами.
Известны тормозные устройства для скреперных лебедок, содержащее металлическую тормозную ленту с вырезом, на которой жестко закреплены равномерно по всей длине тормозные колодки, и на концах установлены башмаки с упорами, и отверстиями под тормозной рычаг или привод.
Недостатком этих тормозных устройств является плохая ремонтная способность из-за невозможности смены изношенных колодок непосредственно на рабочем месте. Это происходит потому, что тормозная лента выполнена сплошной и невозможно снять и установить ее на зубчатом венцом барабана. Для того чтобы снять ленту и заменить на ней колодки или установить новую, необходимо разобрать всю лебедку на ее основные узлы, на что уходит очень много времени, а саму лебедку требуется снять с рабочего места и оттранспортировать из забоя на поверхность, кок правило, поэлементно.
Наиболее близким по своей технической сущности с предлагаемым является тормозное устройство для скреперных лебедок, включающее металлическую ленту, на которой жестко закреплены по своей длине тормозные колодки, взаимодействующие с наружной поверхностью зубчатого сенца планетарного редуктора, а на концах ленты жестко закреплены устройства для зажимной тяги с упорами, при этом лента выполнена, по меньшей мере, из двух участков.

Рисунок 3.2 – Конструкция предлагаемого тормоза скреперной лебедки
Изобретение характеризуется тем, что участки ленты выполнены разной длины, причем участок ленты с большей длиной расположен на упомянутом зубчатом венце со стороне ее набегающей волны.
На рисунке 3.2 изображено тормозное устройство, тормозное устройство скреперных лебедок состоит из тормозной ленты, выпол-ненной из двух участков разной длины 1 и 2, на которой жестко закреплены башмак 3, тормозные колодки 4 и фланец 5 ленты с башмаком б и фланцем 7, которые шарнирно соединены между собой осью 8, шайбой 9 и шплинтом 10. На внутренней поверхности ленты 2, так же как и на ленте 1, закреплены заклепками 11 и расположены на 5 наружной поверхности зубчатого венца 12 планетарного редуктора. Участок ленты с большей длиной расположен на зубчатом венце со стороны ее набегающей ветви.
Работа тормозного устройства для скреперных лебедок. Для пуска тягового барабана необходимо остановить венец 13. Для этого башмаки 3 и 6 за счет тяги сближают друг к другу и колодки 4 и 12 лент 1 и 2 давят на наружную
15 поверхность зубчатого венца 13 и за счет трения скольжения останавливают его. В момент торможения ленты 1 и 2 поворачиваются на оси 8 и охватывают зубчатый венец 13 всей своей развернутой длиной. Для 20 остановки барабана башмаки 3 и 6 разжимают, и они своими упорами упираются в корпус лебедки. При этом ленты 1 и 2 с колодками отходят от зубчатого венца 13 и он начинает вращаться, а тяговый барабан 25 останавливается. Для замены изношенных лебедок необ-ходимо вынуть шплинт 10 и ось 8 с шайбой 9, затем снять тягу с осями из башмаков 3 и 6, затем, потянув за башмак 3, снять ленту
30 1. Таким же образом снимают и ленту 2. Затем берут такие же ленты с новыми колодками и устанавливают их. Сборка тормоза осуществляется следующим образом.
Сначала ленту 1 (с большей длиной) устанавливают фланцем 5 на зубчатый венец 13 и, передвигая за башмак 3, доводят до тех пор, пока он не упрется в корпус лебедки. Таким же образом заводят ленту 2. Затем их соединяют осью 8, подсоединяют тягу, и тормоз готов.
Выполнение тормозной ленты сборной из двух частей позволяет свободно снимать и устанавливать на ленту на зубчатый венец при замене изношенных колодок; выполнение частей ленты равной длины позволяет место разъема расположить сборку, т.е. в удобном и доступном при обслуживании месте.

В данном дипломном проекте была рассмотрена буровая лебедка ЛБУ-1200К предназначенная поддержание заданной нагрузки на долото и подача бурильной колонны при разбуривании забоя скважины; наращивание колонны по мере углубления скважины; подъем на поверхность и спуск в скважину бурильной колонны для смены долот, забойных двигателей и извлечения керна; спуск колонны обсадных труб при креплении скважины; спуск и подъем на трубах контрольно-измерительных приборов и ловильного инструмента при испытаниях и освоении скважин, ликвидации прихватов и других аварий в скважине.
С целью продления межремонтного периода, удобства работы бурильщика, автоматизации спускоподъемных операций в дипломном проекте было предложено усовершенствование тормозной системы. В дипломном проекте были выполнены необходимые прочностные расчёты.
 Современное нефтепромысловое оборудование является составной частью большой промышленно-производственной системы, где непрерывно и сложно взаимодействуют прямые и обратные функционально-информационные связи. В этих условиях всестороннее решение проблемы поддержания и восстановления работоспособности является актуальной задачей. Её решение должно предусматривать комплексный анализ и оценку рациональности и рентабельности возможных технологических маршрутов восстановления деталей буровой лебедки. Критериями такой оценки в каждом конкретном случаи являются эксплуатационные, технологические и технико-экономические показатели.
На основании всего выше изложенного материала, можно сделать вывод, что усовершенствование тормозной системы является перспективным и эффективным в эксплуатации, высоко конкурентным лентонточному тормозу.