Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
262
пута наибольшая производительность лебедки (без учета времен переходных процессов), если по мере подъема труб скорость подъема будет увеличиваться, т. е. если будет выполнено условие
P=J-M- = const,
(7.2)
где VW0 — момент на валу барабана лебедки; mg — частота вращения барабана лебедки; г\ — КПД передач от двигателя к барабану лебедки.
Для выполнения условия (7.2) частоту вращения барабана лебедки (скорости подъема груза) можно изменять ступенчато при помощи многоскороетных транс- со миссий, либо бееступенчато при помощи турботрансформаторов или электропривода с широким диапазоном регулирования частоты вращения. Возможно также уменьшение числа ступеней механической передачи до двух при наличии электропривода с ограниченным диапазоном регулирования частоты вращения.
При бесступенчатом изменении скорости подъема упрощается конструкция лебедки, однако ее привод будет сложнее и дороже; при ступенчатом изменении усложняется конструкция лебедки, но уменьшается сложность и стоимость привода. Технико-экономические расчеты показывают, что чем больше глубина бурения, тем эффективнее применение регулируемого электропривода.
Характеристика привода с четырехекоростной лебедкой (рис. 7.11) имеет вид ломаной линии, ступени которой соответствуют скоростям лебедки. Если механическая характеристика двигателя жесткая, то ступени практически параллельны оси абсцисс; при мягкой механической характеристике скорость подъема повышается, приближаясь к скорости, соответствующей теоретической характеристике (P = const).
В выпускавшихся до 1967 г. буровых установках электропривод лебедки осуществлялся асинхронными двигателями с фазным ротором. Применение асинхронных короткозамкнутых и синхронных двигателей для привода лебедок было ограничено тем, что эти двигатели не допускали большой частоты включений, необходимой для выполнения не только главных, но и вспомогательных операций при спуске и подъеме труб, а системы их управления не позволяли получать простыми и надежными средствами плавный разгон, реверсирование и сни-
Рис. 7.11. Характеристики привода лебедки:
/—теоретическая; 2 — при четырех скоростях и жесткой механической характеристике двигателя; 3 — то же, но при мягкой механической характеристике двигателя
263
жение частоты вращения привода. Применение специальных механизмов для вспомогательных операций при спуске и подъеме инструмента значительно упрощает требования, предъявляемые к приводу лебедки (сокрашение частоты включений, устранение необходимости в снижении частоты вращения и реверсировании двигателей. Поэтому в новейших и проектируемых буровых установках для привода лебедки используют в сочетании с электромагнитными муфтами синхронные двигатели, работающие в режиме постоянного вращения.
Двигатель лебедки должен обладать достаточно большим максимальным моментом для получения больших ускорений при разгоне труб на высших скоростях лебедки, а также для освобождения бурильной колонны в случае прихвата ее породой. Кратность максимального момента ?ъ = 2,5-7-2,8 можно считать достаточной.
Электропривод лебедки при отсутствии механизма аварийного подъема должен быть двухдвигательиым, что способствует повышению его надежности. В установках, комплектуемых регуляторами подачи долота, способными обеспечить аварийный подъем инструмента максимального веса, наряду с двухдви-гательными применяются и однодвигательные электроприводы.
Двигатели лебедки мощностью до 200—250 кВт целесообразно выбирать на напряжение 380, 500 или 660 В, так как для управлення цепями статора этих двигателей можно применить контакторную аппаратуру низкого напряжения. При мощности двигателей более 250 кВт целесообразно выбирать их па напряжение 6 000 В, что позволяет устранить промежуточную трансформацию напряжения.
В результате технико-экономического сравнения вариантов электропривода буровой лебедки может оказаться, что наиболее целесообразным является электропривод постоянного тока. Этот электропривод выгоднее всего делать безредукторным. Применение безредукторного привода позволяет существенно упростить конструкцию лебедки и устранить ряд звеньев (цепные передачи, подшипники, шинно-пневматические муфты), более всего подверженных износу. Связь приводного двигателя непосредственно с барабаном лебедки позволяет использовать двигатель и в качестве электротормоза. Электропривод постоянного тока для лебедок всех буровых установок может оказаться перспективным после создания надежных и дешевых мощных тиристорных выпрямителей.
То чно определить мощность Pu, п двигателей лебедки трудно, поскольку эти двигатели при спуско-подъемных операциях работают в повторно-кратковременном режиме с переменными продолжительностью цикла и моментом статического сопротивления на валу. Поэтому сначала по основным параметрам буровой лебедки, пользуясь приближенными формулами, ориентировочно определяют Рц п, а затем, выбрав двигатель и рас-
264
считав его действительную нагрузочную диаграмму с учетом выполнения вспомогательных операций, выполняют проверочный расчет мощности методом эквивалентного тока или момента.
