Усовершенствование лебедки У2-5-5 путем внедрения электродвигателя постоянного тока-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Усовершенствование лебедки У2-5-5 путем внедрения электродвигателя постоянного тока-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
4. ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
4.1 Техническая характеристика и принцип действия буровой лебедки.

В настоящее время применяют конструктивные схемы буровых лебедок, которые приведены на рисунке 4.1. Наиболее простые по конструкции - одновальные лебедки с приводом от основного вала через две цепные передачи,которые работают непосредственно от коробки передач с двумя фрикционными муфтами сцепления, для оперативного включения барабана (рис 4.1,а). Эти лебедки имеют меньшую массу в сравнении с двух с трех вально (рис 4.1,б,в.г.д), что обеспечивает монтаж, демонтаж и транспортировка без разборки очень мощных лебедок.
В лебедках средней мощности, масса которых не затрудняет монтажа и транспортировки, некоторые усложненные конструкции за счет совмещения основных и вспомогательных функций достаточно оправдано. Поэтому их можно выполнять универсальными двух и трех-вально, а при необходимости и двух вально с дополнительным барабаном (рис.4.1.б,г),
Главный барабан целесообразно приводить от двух цепных передач, которые руководствуются фрикционными муфтами; такое решение позволяет обеспечить хорошую оперативность переключения скоростей лебедки, простоту ее конструкции при небольшой массе.
Практически показано, что перенос одной из фрикционных муфт на выходной вал коробки передач (рис 4.1,6) снижает скорость переключения скоростей из-за больших вращающих масс, которые нуждаются на их разгон и остановку.
Вращающие массы между фрикционной муфтой и барабаном лебедки следует сделать минимальными или устанавливать на валах тормозного устройства, что усложняет конструкцию.
В нашем случае мы используем кинематическую схему буровой лебедки рисунок 4.1.1 с приводом от электродвигателей постоянного тока. Использование электродвигателей постоянного тока с большим диапазоном регулирования скоростей привода лебедки ,что позволило упростить приводные трансмиссии и повысить надежность.






Рисунок 4.1.1-Схема буровых лебедок.

1-регулирующее тормоз; 2,8-муфты фрикционные быстроходной,тихой скорости;3-трансмиссия привода ротора; 4,7-трансмиссии быстрой и тихой скоростей привода під'ємного вала лебедки; 5-барабан лебедки; 6-станина; 9-коробка передач; 10-трансмиссия силового привода; 11,12-валы трансмиссии и катушки; 13-барабан.

На рисунке 4.1.2 приведена схема смещенной буровой лебедки с приводом от двух двигателей постоянного тока мощностью 750кВт и номинальной частотой вращения вала электродвигателя 1100 об/мин. Она оборудована одним гидравлическим тормозом. Лебедка имеет фрикционные пневматические муфты для выключения скоростей, которые рассчитаны на подъем колонны весом до 5МН при скорости 0,18 м/сек.
Барабан лебедки с размерами В=760мм с l=1428мм рассчитан для каната диаметром 32-38мм. Тормозные массивы ленточного тормоза имеют размеры 1370 х260мм.

Рисунок4.1.2 Кинематическая схема буровой лебедки

Применение такой конструктивной схемы буровой лебедки значительно повышает безотказность работы лебедки и упрощает ее ремонт.
Рассмотрим принцип действия буровой лебедки, которая изображена на рисунке 4.2.
Підєний вал 17 лебедки приводятся в движение цепными передачами 3 и 10 от приводного вала 4 и вала 8, который соединен с эластичными муфтами 9 и передает две скорости (цепные передачи 6.7).
Цепная передача 3(86/19) выключается пневматической муфтой 2 и муфтой ШПМ 5 под давлением воздуха, который поступает через вертлюжки.
На торцах валов этой передачей подъемного вала лебедки передаются III "тихие" скорости в зависимости от частоты оборота вала 4. Цепная передача 10(46/25) включается шинопневматичною муфтой 11 через вертлюг на правом торце під'ємного вала. При этом вращаются III и IV вала .
Торможение лебедки осуществляется гидравлическим тормозом 13, который соединен с подъемными валом 17 и кулачковой муфтой 12. Ротор 16 производится от під'ємного вала 17 и лебедки цепной передачей 14, которая включается шинопневматичною муфтой 15. Частота оборота подземного вала контролируются тихогенеротором 1.

4.2 Характеристика электродвигателя постоянного тока, который используется для привода буровой лебедки.

Электродвигатели постоянного тока обеспечивают плавное регулирование частоты вращения крутящего момента, плавность разгона на припусках и торможения при остановках.
Недостатками этих двигателей является то, что им необходимо иметь выпрямители переменного тока при их питании от промышленных сетей или иметь на буровой генераторную станцию постоянного тока.
Частоту вращения двигателя регулируют изменением напряжения на якоре или изменением силы тока двигателя. Для изменения тока на зажимах якоря электродвигателя,

необходимо, изменить силу тока, управление двигателем постоянного тока, которое осуществляется в цепях возбуждения, что упрощает пусковую аппаратуру и повышает надежность системы.
Характеристики двигателей постоянного тока зависят от способа возбуждения. Эти способы возбуждения делятся на: параллельное, последовательное и комбинированное.
Мощность одного двигателя для привода должна быть 300-1000кВт.
Диапазон регулирования крутящего момента двигателя постоянного тока ограничивается температурой нагрева обмотки, которая зависит от величины тока, конструкция двигателя, его системы охлаждения и продолжительности нагрузки. Поэтому приведены диапазоны являются ориентировочными. Двигатели постоянного тока могут работать в повторно-кратковременном режиме, развивая самый крупный момент.
Преимущества электродвигателей постоянного тока в приводе буровых установок перед ДВС заключается в том, что значительное упрощение конструкции трансмиссий и основ установки и нет необходимости подвода топлива. Благодаря таким преимуществам конструкторы учли максимально уступить технологическим качествам установки.
В настоящее время, используя систему резисторных випрямувачів, с помощью якихможна значительно проще решить задачу применения двигателей постоянного тока, которые обеспечивают более простую конструкцию трансмиссий, чем при электродвигателях переменного тока и ДВС, которые дают лучшие качества.

4.3 Характеристика трансмиссий электропривода постоянного тока.

Электродвигатели буровой лебедки блокируют общим валом, как показано на рисунке 4.3.1. Электродвигатели постоянного тока можно блокировать на одну трансмиссию до четырех двигателей. Это позволяет вар'ївувати использованной мощностью,которая обеспечивает необходимую надежность и исчезает момент инерции, что увеличивает гибкость силового привода. Реверс электродвигателя упрощает кинематику привода, так как не нуждается в трансмиссии передачи обратного хода. В установках для бурения скважин глубиной 6000-12000м применяют электроприводы постоянного тока лебедки, буровых насосов, ротора.

Рисунок 4.3.1-Схема планирования электродвигателей.

На этой схеме видно, что допустимая мощность передается общей трансмиссией на промежуточный вал. Схема блокировки электродвигателей используются тогда, когда суммарная мощность двигателей меньше допустимой для передачи, которая в нашем случае.
На рисунке 4.3.1. приведена схема силового электропривода постоянного тока лебедки, которая рассчитана на бурение скважин глубиной до 7000м.
Электродвигатели постоянного тока большой мощности можно соединять непосредственно с трансмиссией, так как они позволяют запускать трансмиссию под нагрузкой; однако для повышения вместимости многодвигательного электропривода при малых нагрузках целесообразно с целью уменьшения динамических моментов инерции применять фрикционные муфты: этими муфтами отключают наработанные двигатели.
Мощные двигатели переменного тока обладают значительными динамическими моментами инерции якоря и возникают большие динамические нагрузки вследствие малого периода разгона. В таких случаях между двигателем и трансмиссией необходимо устанавливать фрикционную муфту, что улучшает пусковые качества. Также целесообразно применять электродинамические или турбомуфти и фрикционные муфты одновременно. Эти муфты допускают скольжения 15-30% и улучшают параллельную работу насосов. Однако все эти устройства усложняют трансмиссию по восстановлению с трансмиссиями привода от электродвигателей постоянного тока.В передачах большой мощности для уменьшения массы, размеров, а также передающей каждой передачей мощности, применяют привод от співвіссю , но не сближенных между собой напрямую двух электродвигателей, которые передают на трансмиссионный вал мощность с помощью двух цепных или клинопасових передач. Такие конструкции стали использовать после создания электродвигателей с охлаждением. При таком решении скольжения уменьшить в 1,5-2 раза вес двигатель - насос, установленный двигатель с насосом. Это обеспечивает величину компактности конструкции, что особенно важно при обмежуванні площади, например, для плавучих буровых установок или установок для кустового бурения, а также повышают мобильность установки. Недостатки такой конструкции небольшие расстояния между осями валов двигателя и насоса, почти вертикальное расположение цепной трансмиссии, что снижает ее долговечность.
Привод ротора может быть индивидуальным или групповым от двигателя лебедки. Точность работы двигателей зависит от свойств регулятора возможности его изменять количество энергии, которая подводится в ответственности с характером изменения момента сопротивления.

4.4 Совершенствование конструкции тормозов буровой лебедки У2-5-5
Хотя буровые лебедки рассчитаны на достаточно долгую работу в тяжелых условиях, нормальная, безотказная и безопасная их эксплуатация возможна лишь при требовании регулярного и тщательного ухода. Условиями безопасной работы лебедки является поддержание ее в исправном состоянии и своевременное выявление и устранение всех дефектов. Смазка и ремонт лебедки во время работы не допускается. Все наружные движущиеся и вращающиеся части лебедки должны быть ограждены прочными стальными кожухами. Работа без ограждений цепных передач не допускается.


Перед пуском лебедки необходимо проверить:
- закрепление талевого каната на барабане лебедки;
- работоспособность и надежность протизатискувача талевого блока;
- установку гидродинамического тормоза и механизм его включения и выключения;
- герметичность системы повітрепровода и пусковых устройств, нужно предотвращать пропускание воздуха;
- состояние подшипников, подшипники должны быть промыты и заполнены свежим маслом, согласно инструкции завода;

ТЕМА ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

22.01.03.01 Усовершенствование лебедки У2-5-5 путем внедрения електродвигателя постоянного тока

СОДЕРЖАНИЕ
ВСТУПЛЕНИЕ

1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР
1.1 Назначение, выполняемые функции, условия работы рассматриваемого оборудования
1.2 Конструктивные варианты и сравнительный анализ рассматриваемого оборудования
1.3 Основные детали рассматриваемого оборудования, их унификация, стандартизация и материалы из которых они изготовлены

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Подбор основного оборудования
2.1.1 Анализ конструкции скважины
2.1.2 Выбор категории, класса, вида и основных параметров буровой установки
2.2 Описание подобранного оборудования

3 ТЕХНІКО ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
3.1 Анализ долговечности
3.2 Выбор основных параметров буровой лебедки

4 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ.
4.1 Техническая характеристика и принцип действия буровой лебедки
4.2 Характеристика электродвигателя постоянного тока, который используется для повода буровой лебедки.
4.3 Характеристика трансмиссий электропривода постоянного тока.
4.4 Усовершенствование конструкции тормозов буровой лебедушки У2-5-5

5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 Расчеты работоспособности рассмотренного оборудования
5.2 Расчет барабана лебедки
5.3 Расчет бочки барабана лебедки

6 РЕМОНТ
6.1 Ремонт подъемного вала
6.2.Технологический процесс на изготовление подъемного вала
6.3 Определение допущений на обработку аналитическим методом
6.4 Расчет режима резания аналитическим методом для заданной поверхности.

7 ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
7.1 Организация работ из монтаж буровой лебедки
7.2 Расчет числа работников для монтажа буровой лебедки

8 ОХРАНА ТРУДА
8.1 Характеристика технологического оборудования относительно небеспечности и вредности
8.2 Предохранительные приспособления назначены в конструкции модернизированного оборудования
8.3. Инженерные расчеты из техники безопасности
8.3.1.Расчет стойкости лебедки при эксплуатации
8.3.2. Расчет заземления буровой лебедушки У2-5-5
8.4 Требования электробезопасности
8.5. Техника безопасности при эксплуатации лебедки

9 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
9.1 Характеристика загрязнений при выбросах нефти
9.2 Природоохранные мероприятия, что к выполнению подготовительных и строительный - монтажных работ
9.3 Мероприятия по охране естественной среды в процессе бурения и испытаний
9.4 Работа по рекультивации участка после окончания буровых работ
9.5 Снижение загрязнения окружающей среды

10 ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ

11 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
11.1 Расчет экономического эффекта от внедрения модернизированной буровой лебедки

ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ДОПОЛНЕНИЯ

ЧЕРТЕЖ:
1 Лебедка У2-5-5(А1)
2 Лебедка У2-5-5. Вид сбоку(А1)
3 Кинематическая схема лебедки У2-5-5(А1)
4 Успокоитель талевой системы(А1)
5.1 Корпус(А3)
5.2 Рычаг управления(А3)
5.3 Вал трасмиссионный(А3)
5.4 Рама буровой лебедки(А3)
6 Тормоз вспомогательный гидродинамический(А1)
7 Тормоза буровых лебедок - кинематически схемы(А1)
8.1 Тормоз(А2)
8.2 Усовершенствованная конструкция тормоза(А2)
9 Технологический процесс изготовления вала(А1)


ПРИМЕЧАНИЯ:
 В наличии также спецификации.