Модернизация ЛБУ-1200 на буровой установке 3Д-86 с целью улучшения работы РПД. Замена вспомогательного тормоза УТГ-1450 на ТЭП-75, кулачковая муфта на зубчатую и спроектированы подкладки под ТЭП-75-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газов

Выпускная квалификационная работа по теме «Модернизация ЛБУ-1200 на буровой установке 3Д-86 с целью улучшения работы РПД», целью которой является модернизация вспомогательного тормоза, состоит из пояснительной записки, графической части и приложения.
Пояснительная записка объёмом 95 машинописных листов формата А4, содержит 14 рисунков, 15 таблиц, 46 формул и список использованных источников из 37 наименований. Графическая часть включает 10 листов чертежей, выполненных на форматах А1, А4 и А0.
 Целью ВКР является автоматизация процесса бурения и снижение аварийности при бурении.
В дипломном проекте заменен вспомогательный тормоз УТГ-1450 на ТЭП-75, кулачковая муфта на зубчатую и спроектированы подкладки под ТЭП-75. Новая конструкция не исчерпывает себя и является перспективной для внедрения в производство, а так же дает возможность и дальше вести работу в данном направлении.
Найденные технические решения обоснованы расчётами. В результате проведения мероприятия по усовершенствованию буровой лебедки путем проектирования, конструирования и замены вспомогательного тормоза, замены зубчатой муфты, а так же сконструированных подкладок под тормоз, была уменьшена аварийность буровых работ, процесс бурения становится автоматизированным. А так же была получена прибыль 2033576,4 руб. в год.
Таким образом, представленный проект является экономически выгодным и рекомендуется для реализации на промыслах Красноярского края и России.
Электрические регулирующие тормоза за последнее время широко
применяют в буровых установках. Электрические тормоза по сравнению с механическими и гидравлическими отличаются удобством управления, устойчивым режимом работы, легкостью и плавностью перехода с одного режима на другой или полного отключении. В качестве одного из регулирующих тормозов применяют порошковые электродинамические тормоза рисунок 1.5. Возбуждение этих тормозов осуществляется от независимых генераторов постоянного тока. Тормозной момент регулируется изменением возбуждения генератора или величины сопротивления в цепы статора возбудителя через теристорный преобразователь. Схемы управления позволяют получить различные тормозные режимы, например, на больших илы малых скоростях.
Механические характеристики электромагнитных тормозов выражают зависимость тормозного момента от частоты вращения при заданном токе возбуждения. На рисунке 1.5.1 прямые 1 и 2 выражают характеристику порошковых (ТЭП – 75 и ТЭП - 45), а кривая 3 - индукционного (ЭМТ-4500) тормозов. В отличие от порошкового тормозной момент индукционного тормоза зависит от частоты вращения. Для сравнения на рисунке 1.5.1 изображена кривая 4, характеризующая изменение момента гидродинамического тормоза. Как видно из рисунка, при n=0 тормозные моменты индукционного и гидродинамического тормозов равны нулю.
Поэтому в отличие от порошкового тормоза они не могут быть использованы для полной остановки и удержания груза на весу. С увеличением частоты вращения тормозной момент индукционного тормоза возрастает быстрее, чем гидродинамического. Рассматриваемые кривые соответствуют изменению тормозных моментов при определенном уровне тока в обмотке возбуждении индукционного и порошкового тормозов. И если у гидродинамического тормоза момент может изменяться за счет уровня наполнения жидкостью, у электромагнитных тормозов это достигается за счет изменения тока возбуждения. При отсутствии тока в обмотке возбуждения тормозной момент равен нулю. С увеличением тока в обмотке возбуждения пропорционально возрастает момент. Указанная особенность электромагнитных тормозов облегчает их управление и создает возможность автоматизации процесса спуска инструмента [10].
Тормоз электромагнитный порошковый ТЭП-75 изображен на рисунке 1.5.1, который состоит из двух скрепленных между собой индукторов 1,2 и Т-образного ротора 3, посаженного на вал 4. Внутри индукторов размещены катушки возбуждения 5, выводные концы которых выведены на клемную колодку 6. От механического воздействия ферромагнитного порошка катушки защищены кольцами 12. Для отвода тепла из активной зоны в теле индукторов имеются каналы охлаждения 7, которые в торцах индукторов ограничиваются кольцевыми проточками. Во внутренние отверстия индукторов вварены подшипниковые щиты, которые имеют смотровые отверстия, закрытые крышками 11. Скрепленные между собой индукторы образуют корпус тормоза. Магнитные уплотнения 8 предохраняют рабочую
полость роликоподшипников от попадания в них ферромагнитного порошка.
На статоре тормоза со стороны, обратной выходному концу вала, смонтирован тахогенератор 9, служащий датчиком скорости.
Для удаления порошка из тормоза в нижней части статора предусмотрены два отверстия, закрытые крышками. Слив воды осуществляется через кран 10.
Принцип действия тормоза основан на использовании электромагнитных и механических сил, действующих в заполненном порошковом зазоре тормоза. Под действием постоянного магнитного потока, создаваемого катушками возбуждения при прохождении через них постоянного тока, порошок втягивается в рабочие зазоры тормоза, создавая механическую связь между статором и ротором. Эта связь тем больше, чем больше величина тока возбуждения.
После снятия напряжения с катушек возбуждения магнитный поток исчезает, порошок выбрасывается из рабочих зазоров и происходит расцепление ротора со статором.

В ходе дипломного проектирования был выполнен ряд задач, поставленных в начале исследования. Так были изучены конструкция буровой лебедки ЛБУ-1200, как предмета исследования, ее вспомогательного тормоза, как объекта, проведен обширный патентно-информационный поиск, в ходе которого было найдено решение.
Было выдвинуто техническое предложение, сутью которого является замена гидродинамического тормоза УТГ-1450 на электромагнитный порошковый тормоз ТЭП-75, замена кулачковой муфты на зубчатую муфту, замена охлаждающей жидкости в виде воды на тосол 65М и изготовление подкладок под тормоз. Выполнен ряд расчетов: расчет тормозного момента; тепловой расчет; расчет вспомогательного тормоза; расчет тормозного момента вспомогательного тормоза; тепловой расчет вспомогательного тормоза; расчет на надежность и долговечность; подбор и расчет муфты; выбор охлаждающей жидкости для системы охлаждения вспомогательного тормоза; расчет подкладок на смятие.
Подкладки рекомендуется изготавливать из углеродистой стали марки Ст 3, она соответствует всем необходимым критериям – выдерживает как высокие температуры, так и низкие, так же эта сталь устойчива к корродирующим средам и выдерживает необходимые нагрузки.
Был произведен обширный патентно-информационный поиск. На основании изученного материала, предлагается заменить гидродинамический тормоз УТГ-1450 на тормоз электромагнитный порошковый ТЭП - 75. Этот тормоз обеспечит плавный спуск бурильной колонны с полной её остановкой при необходимости. В результате увеличится срок службы бурового долота, увеличится скорость проходки, процесс бурения станет автоматизированным, уменьшатся простои буровой установки, освободим бурильщика от тяжелого утомительного труда.
Необходимо подобрать зубчатую муфту для соединения вала вспомогательного тормоза с валом лебедки, произвести расчеты подкладок, произвести расчеты проектируемой конструкции, подобрать охлаждающую жидкость.