Аннотация 2
ЗАДАНИЕ 2
ОГЛАВЛЕНИЕ 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ БУРОВЫХ ЛЕБЕДОК 11
1.1 Анализ конструкций буровых лебедок отечественного производства 12
1.2 Анализ конструкций буровых лебедок зарубежного производства ...16
1.3 Описание выбранного прототипа 20
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 24
2.1 Расчет и выбор параметров буровой лебедки 24
2.2 Расчеты на прочность 27
2.3 Расчет на прочность барабана лебедки 27
2.4 Расчет венца цепного колеса 29
2.5 Расчет подъемного вала 32
2.6 Расчет мощности и выбор электродвигателя буровой лебедки 39
2.7 Выбор типа электропривода и схемы управления им 45
2.8 Выбор силового преобразователя и построение механических
характеристик в разомкнутой системе, оценка диапазона регулирование скорости 56
2.9 Выбор силового преобразователя 61
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА БУРОВЫХ РАБОТАХ
64
4 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 83
ПРИЛОЖЕНИЕ В 84
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 85
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 87
ПРИЛОЖЕНИЕ Ё 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 89
ПРИЛОЖЕНИЕ З 90
ПРИЛОЖЕНИЕ И 91
Буровая лебедка — основной агрегат спуско-подъемного комплекса буровой установки. Она предназначена в основном для создания тягового или тормозного усилия в ведущей ветви талевого каната. Лебедка необходима для подъема и спуска бурильной колонны, ненагруженного элеватора, спуска обсадных колонн, удержания на весу неподвижной колонны или медленного ее опускания при подаче долота на забой в процессе бурения или расширения скважины. Катушечный вал и пневмораскрепитель лебедки часто используют для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений бурильных и обсадных труб. Лебедка применяется для подтаскивания, и подъема труб, грунтоносок и других грузов, а также при монтаже буровых вышек и оборудования на них. Лебедки монтируют на уровне пола буровой или под полом. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. При установке над полом буровой имеется свободный доступ ко всем узлам лебедки для их обслуживания и ремонта. Свободный доступ к катушечному валу исключает необходимость монтажа вспомогательной лебедки. Упрощается конструкция привода ротора от лебедки. При установке под полом буровой значительно уменьшаются высота и масса блочного основания, существенно снижается трудоемкость ее монтажа и демонтажа, что имеет немаловажное значение для сокращения сроков строительства буровых. Буровая лебедка состоит из жесткой сварной металлической рамы, на которой смонтированы на подшипниках качения подъемный вал с барабаном для навивки талевого каната, катушечный и трансмиссионный валы. Все валы кинематически связаны между собой цепными передачами, которые передают им крутящие моменты от коробки скоростей и используются для регулирования частоты вращения валов. Лебедки кинематически связаны с коробками скоростей и двигателями привода цепной или карданной передачей. Бурильная колонна из скважины поднимается при больших затратах мощности, а спускается под действием собственного веса. Поэтому лебедки должны иметь достаточно мощный привод и надежную тормозную систему для поглощения энергии спуска колонн. В процессе подъема бурильной колонны ее вес (нагрузка на крюке) постепенно уменьшается и соответственно снижается затрата мощности привода. Для увеличения степени загрузки двигателей привода рационально повышать скорость подъема колонны. Таким образом, с целью обеспечения высокого коэффициента использования мощности привода лебедки должны быть многоскоростными. Для подъема ненагруженного элеватора лебедки должны иметь независимую повышенную скорость. Переключение с любой из скоростей на повышенную скорость «холостого» подъема должно происходить быстро, легко и плавно, что достигается установкой двойной цепной передачи для привода подъемного вала. Поочередное включение одной из этих передач производится с помощью оперативных фрикционных муфт, которыми управляют с пульта бурильщика. В процессе подъема колонн переменной массы скорости в коробке передач переключаются периодически. Большинство лебедок не имеет оперативного управления скоростями. Талевый канат на барабан лебедки навивается и свивается с различными скоростями. Скорость движения ведущей ветви талевого каната зависит от скорости движения крюка и числа струн в оснастке талевой системы. Скорость крюка при подъеме колонны наибольшего веса обычно составляет 0,3—>0,5 м/с, а скорость подъема ненагруженного элеватора—1,7—2 м/с. Более высокие скорости подъема резко ухудшают условия намотки и укладки каната на барабане лебедки и не дают существенного выигрыша во времени. Наибольшая скорость спуска бурильной колонны не превышает 3 м/с, а наименьшая — при спуске обсадных колонн может снижаться до 0,2 м/с. Исходя из назначения, функций и условий эксплуатации, к буровым лебедкам предъявляют следующие основные требования.
Кинематическая схема лебедки и выбранные соотношения скоростей должны обеспечивать наиболее рациональное использование установленной мощности привода. При этом коэффициент полезного действия агрегата в целом должен иметь высокое значение.
Для подъема ненагруженного элеватора в каждой лебедке необходимо предусмотреть независимую повышенную скорость на подъемном валу.
Тормозная система должна быть надежной в эксплуатации. Каждую лебедку следует оснащать двойной тормозной системой.
Необходимо, чтобы скорости лебедки включались при помощи муфт фрикционного типа оперативно, легко и плавно.
Кинематическая схема лебедки должна предусматривать возможность передачи движения на механизм подачи долота и ротор.
Конструкция лебедки должна обеспечивать бесперебойную ее работу до капитального ремонта или списания. Затраты времени на монтаж и демонтаж лебедки должны быть минимальными. Все передачи лебедки необходимо закрывать прочными ограждениями
Конструкция лебедки должна позволять проведение мелкого текущего ремонта ее в условиях буровой. В данной работе мы ставим своей целью на основании конструкции предложенного прототипа просчитать геометрические размеры основных деталей лебедки и проверить их прочность.
Проведенный расчет экономической эффективности инвестиционного проекта по внедрению буровой лебедки У2-5-5 вместо УСПК 250, что экономический эффект от ввода в эксплуатацию данного оборудования на одной буровой установке за 5 лет составил более 737 тыс. рублей за счет:
- увеличения наработки втулок и тормозных шкивов лебедки за счет применения биометаллических втулок вместо стандартных стальных, а также тормозных шкивов с повышенной прочностью вместо стандартных ,
- уменьшения количества заменяемых деталей,
- уменьшения стоимости заменяемых деталей,
- уменьшения себестоимости бурения за счет уменьшения
эксплуатационных затрат.
Экономия составила:
На стоимости тормозных шкивов — 186 тыс. рублей
На стоимости втулок — 87 тыс. рублей
На затратах на замену втулок — 7 тыс. рублей
На затратах на замену тормозных шкивов -14 тыс. рублей
На эксплуатационных затратах — 300 тыс. рублей
На себестоимости бурения — 196 тыс. рублей
Срок окупаемости проекта Т0 = 1 года, из этого следует, что проект
эффективен для инвесторов.
