Повышение эффективности буровой установки с верхним приводом
На правах рукописи
МИНИХАНОВ
Ренат Фагилевич
ПОВЫШЕНИЕ эффективности
БУРОВОЙ УСТАНОВКИ С ВЕРХНИМ ПРИВОДОМ
Специальность 05.05.06 – «Горные машины»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Екатеринбург – 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный
горный университет»
Научный руководитель –
кандидат технических наук, доцент Шестаков Виктор Степанович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Боярских Геннадий Алексеевич
кандидат технических наук Эпштейн Валерий Ефимович
Ведущее предприятие – ОАО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горного и обогатительного машиностроения
(НИПИгормаш)» (г. Екатеринбург).
Защита состоится _25_ декабря 2008 г. в _10_ часов на заседании
диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский
государственный горный университет» в зале заседаний Ученого совета
по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, ГСП-126
.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета
Автореферат разослан _____ ноября 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета М. Л. Хазин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В горной промышленности для водоотлива на карьерах и шахтах, для дегазации угольных пластов требуется бурить глубокие скважины. Для бурения таких скважин применяются тяжелые буровые установки (БУ), аналогичные тем, которые используются для проходки нефтяных и газовых скважин. При дегазации требуется создавать наклонные и горизонтальные скважины, эффективное проведение которых возможно только с использованием силового верхнего привода (СВП). По сравнению с установками, имеющими роторы, БУ с силовым верхним приводом обладают рядом преимуществ. Буровые установки для строительства скважин на горных предприятиях работают в условиях, существенно отличающихся от условий при строительстве нефтяных скважин. Так, глубины проходки скважин в условиях горных предприятий обычно меньше, поэтому и нагрузки на крюке меньше. Такие отличия должны учитываться при задании значений параметров основных систем БУ. В некоторых случаях для создания дегазационных скважин используются установки, которые были созданы для нефтяной промышленности и длительное время эксплуатировались там. Для таких случаев требуется оперативно определять настроечные параметры системы верхнего привода и спуско-подъемного комплекса. Таким образом, необходима методика, которая позволяла бы для конкретных условий эксплуатации определять требуемые параметры установки.
Установка предлагаемых фирмами – разработчиками систем верхнего привода на новых и на модернизированных существующих буровых установках выявила значительные колебания верхнего привода. Повышенные колебания приводят к преждевременному выходу из строя отдельных узлов, то есть понижается эффективность установок. В некоторых случаях приходилось останавливать работу и вносить дополнительные элементы в конструкцию СВП, причем параметры таких элементов зависят от БУ. Поэтому требуется проведение специальных исследований работы СВП, разработка методики проектирования конструкций СВП и расчета их параметров.
В процессе анализа работы действующих БУ выявилось еще несколько причин, приводящих к понижению эффективности. Так, в некоторых случаях не полностью используются возможности установленного привода, двигатели развивают меньший движущий момент, чем могли бы при точном определении возможных значений параметров. Это приводит к замедлению разгона и торможения, увеличению времени цикла и понижению производительности. Кроме того, возрастает износ канатов талевой системы, когда канат теряет первоначальную круглую форму поперечного сечения, принимая овальное сечение («сминается»). Исключив вышеуказанные недостатки, можно повысить надежность установки, уменьшить эксплуатационные затраты, то есть повысить эффективность работы БУ.
Повышение эффективности работы БУ является актуальной научно-технической задачей, отвечающей потребностям горного производства.
Объект исследования. Буровые установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения.
Предмет исследования – обоснование конструктивных и режимных параметров оборудования для буровых установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения.
Целью работы является повышение эффективности буровых установок за счет совершенствования систем верхнего привода и спуско-подъемного комплекса (СПК).
Идея работы заключается в повышении надежности и производительности за счет улучшения конструкции СВП и СПК.
Увеличение надежности СВП достигается исключением повышенных колебаний в процессе работы верхнего привода. Появление значительных колебаний вызвано явлением резонанса - совпадением частот собственных колебаний с частотами вынужденных. При проектировании СВП прорабатывается несколько вариантов конструкций и несколько вариантов исполнения сечений элементов каждой конструкции. Для каждого варианта определяются частоты собственных колебаний, и выбирается рациональный вариант, обладающий наименьшей массой и частотами, отличающимися от вынужденных.
Повышение производительности и надежности спуско-подъемного комплекса достигается изменением конструкций отдельных элементов и заданием рациональных параметров приводу и элементам механизма.
Методы исследований включают обобщение и анализ литературных источников, теоретические и экспериментальные методы исследования, базирующиеся на законах физики и механики.
Научные положения, выносимые на защиту:
- при разработке конструкции устройства системы верхнего привода необходимо учитывать его динамические характеристики;
- методика расчета параметров спуско-подъемного комплекса буровой установки должна основываться на имитационных моделях рабочего процесса.
Научная новизна работы
- Разработана и апробирована методика расчета основных параметров системы силового верхнего привода и системы гашения динамических колебаний.
- Разработан алгоритм подбора системы силового верхнего привода с оптимальными соотношениями параметров к буровой установке.
- Разработана методика расчета параметров спуско-подъемного комплекса буровой установки, основанная на использовании имитационной модели рабочего процесса.
Практическая ценность работы: разработаны методики проектирования и расчета параметров системы верхнего привода и спуско-подъемного комплекса.
Методика проектирования и расчета параметров системы верхнего привода позволяет получать конструкцию наименьшей массы и в то же время не приводящую к появлению значительных колебаний. Исключение колебаний снижает нагрузку на металлоконструкции, за счет чего повышается надежность. Разработанная конструкция внедрена на буровой установке «Уралмаш 3900/225» (заводской № 14700).
Методика расчета параметров СПК позволяет проводить исследования влияния значений параметров электромеханической системы на его основную функцию – обеспечение спуска буровой колонны в скважину и ее подъема, определять время отдельной операции наращивания колонны в процессе бурения, а также полное время сборки и разборки колонны.
В результате проведенных исследований разработаны предложения по улучшению конструкций.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием апробированных методов теоретической механики; использованием для анализа сертифицированного пакета расчета напряженно-деформированного состояния трехмерных конструкций Structure-3D; достаточным и статистически обоснованным объемом и представительностью выполненных экспериментов; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Реализация результатов работы. Разработанная конструкция системы верхнего привода с рациональными параметрами внедрена в 2006 году на установке «Уралмаш 3900/225 ЭК-БМ».
Апробация работы. Основные положения и содержание работы доложены и обсуждены: на международных научных симпозиумах «Неделя Горняка» - в 2006, 2007 гг. (г. Москва, МГГУ), на международной научно-технической конференции «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В. Р. Кубачека» - в 2005, 2006, 2008 гг. (г. Екатеринбург, УГГУ).
Личный вклад автора заключается:
- в разработке методики расчета параметров системы гашения динамических колебаний силового верхнего привода;
- в разработке методики расчета параметров спуско-подъемного комплекса буровой установки;
- в разработке алгоритма подбора системы силового верхнего привода с оптимальными соотношениями параметров к буровой установке.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей, в том числе 1 в ведущем рецензируемом научном журнале из Перечня рекомендованного ВАК РФ.
Структура и объём. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Содержание работы изложено на 157 страницах машинописного текста, включает 40 рисунков и 16 таблиц. Библиографический список содержит 105 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе рассмотрена буровая установка как сложный технический комплекс, состоящий из механизмов и оборудования и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций по проводке скважин. Рассмотрено назначение устройств СВП и СПК, известные методики расчета их параметров.
Исследованию различных факторов (вид и мощность привода, скорость подъема, длина свечи, нагрузки на крюке, КПД и инерционность системы в целом), влияющих в отдельности на машинное время tм и степень неполноты тахограммы при подъеме колонны бурильных труб, посвящены работы Архангельского В. Л., Моцехейна Б. И., Авакова А. В., Тарасевича В. И., Вирновского А. С. и др. Недостатком этих работ является невозможность их использования на стадии проектирования с целью оптимизации параметров СПК и сравнительной оценки эффективности применяемых конструкторских решений.
Выполнен анализ и выявлены недостатки, присущие известным конструкциям и методикам расчета. Эффективность БУ определяется, в том числе, производительностью и надежностью входящих в нее систем.
При анализе работы СВП и СПК выявлено несколько причин, ухудшающих надежность. Так повышенный износ элементов привязки СВП вызывается появлением на некоторых режимах работы высоких колебаний. Надежность СПК понижается за счет преждевременного выхода из строя каната СПК. Выявлена также возможность повышения эффективности работы СПК за счет задания ему при проектировании рациональных параметров.
В результате анализа существующих устройств и известных методик были сформулированы следующие задачи исследования:
- совершенствование методики расчета параметров при проектировании системы верхнего привода;
- совершенствование методики расчета параметров при проектировании спуско-подъемного комплекса БУ;
- разработка мероприятий для повышения эффективности и надежности буровых установок.
Во второй главе исследован рабочий процесс системы верхнего привода. На буровом станке «Уралмаш 3900/225» (заводской № 14700) установлена система силового верхнего привода Varco Sistems TDS-9S.
В начале эксплуатации обнаружился существенный недостаток – колебания с большой амплитудой системы «буровой станок – СВП». Колебания были такой величины, что происходили удары по платформе верхнего рабочего. Появление больших колебаний объясняется тем, что частоты вынужденных колебаний при работе вращателя совпадают с собственными частотами системы привязки верхнего привода к мачте. При длительной работе в данных режимах эксплуатации неизбежно возникновение таких последствий, как выход из строя креплений неподвижной части.
Для выявления возможностей исключения колебаний за счет разработки соответствующих конструкций систем привязки и задания таким конструкциям рациональных параметров были проведены замеры амплитуд и частот. Для замеров был разработан специальный диагностический комплекс, состоящий из трех основных частей: направляющей с датчиками, контроллера и запоминающего устройства.
На направляющую СВП закреплены датчики ускорения, предназначенные для измерения ускорений по одной оси. Достаточно проводить замеры только по одной оси, так как колебания по другой несущественны. Измерения проводились при работе бурового станка на период бурения одной свечой. Длина свечи (свеча две трубы, соединенные вместе) составляет 25 метров. Всего было проведено 20 замеров. В среднем одно измерение длилось 2100 секунд. В результате замеров получено, что на уровне 23…24 метров от уровня пола буровой площадки возникает резкий рост амплитуды колебаний (временной промежуток 21,5…25 минут), частота
колебаний 1…1,2 Гц.
В результате измерений были зафиксированы резонансные зоны при работе СВП. Для исключения работы системы в неблагоприятных динамических режимах предлагается изменить конструкцию неподвижной части СВП путем установки дополнительных балок. Дополнительные балки повысят жесткость системы, и как следствие собственные частоты примут другие значения, не совпадающие с частотами вынужденных колебаний.
В третьей главе разработана методика расчета основных параметров СВП и системы гашения динамических колебаний. Методика включает алгоритм подбора СВП к буровому станку.
Максимальный положительный эффект применения верхнего привода достигается при корректном подборе, т.е. при оптимальном соотношении параметров. В противном случае совместная работа систем малоэффективна, а в некоторых случаях небезопасна. СВП необходимо подбирать к конкретным буровым станкам и на конкретные условия бурения.
Алгоритм подбора параметров силового верхнего привода к буровой установке обеспечивает выбор наиболее перспективного по технико-экономическим показателям варианта из имеющихся в базе данных. Подбор СВП осуществляется по грузоподъемности; крутящему моменту, передаваемому на буровую колонну; диапазону диаметров используемых труб; давлению бурового раствора, подаваемого в скважину; длине компоновки.
Методика расчета требуемых параметров системы привязки верхнего привода основана на определении частоты собственных колебаний.
Расчет для определения частоты и форм собственных колебаний проведен в среде инженерного анализа APM WinMachine в модуле конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния APM Structure3D. Данный модуль имеет сертификат соответствия Госстроя России № 03111087. Расчетная схема показана на рис. 1.
Конечно-элементная модель системы верхнего привода состоит из направляющей и разнесенных масс с моментом инерции, аналогичным моменту инерции верхнего привода.
Просчитывалось 26 положений СВП: от 5 метров до 31 метра с шагом 1 метр (за ноль принят уровень рабочей площадки).
По результатам расчета строится график зависимости собственной частоты колебаний системы от высоты нахождения СВП. Результатами исследований доказана необходимость применения в системе привязки верхнего привода двух дополнительных балок. При такой конструкции на любых высотах исключается появление резонансных явлений, сопровождающихся значительными колебаниями верхнего привода.
Вторым этапом при проектировании конструкции привязки является выполнение анализа влияния неподвижной части СВП на металлоконструкцию мачты.
Расчетами в модуле APM Structure3D определяются параметры напряженно-деформированного состояния элементов конструкции мачты. Для выполнения исследований разработана методика задания нагрузок. Исследовались варианты конструктивного исполнения СВП с одной, двумя и тремя балками.
Расчетами доказана возможность применения СВП для существующих вышек без дополнительного их упрочнения.
В четвертой главе разработана методика расчета параметров
спуско-подъемных комплексов буровых установок, включающая имитационные модели работы СПК. При расчете продолжительности подъема и опускания колонны на длину свечи применяется двухмассовая расчетная схема. Необходимость использования двухмассовой схемы вызвана особенностью торможения при подъеме крюкоблока в верхнее положение. Если ускорение торможения ротора двигателя с барабаном будет больше торможения под собственным весом крюкоблока, то после остановки барабана крюкоблок продолжит движение вверх под действием запасенной кинетической энергии, при этом возникнет слабина каната. После остановки крюкоблок начнет двигаться под действием силы тяжести вниз, выбирая слабину.
Для сведения параметров реальной системы к расчетной модели выведены зависимости приведения параметров. Для расчета приведенных ко крюкоблоку моментов инерции блоков рассмотрена схема талевой системы
(рис. 2)
На основе закона постоянства кинетической энергии до приведения и после приведения, а также с учетом того, что подвижный шкив изменяет скорость в 2 раза, получены следующие зависимости.
Приведенная ко крюкоблоку масса шкивов при n-подвижных блоках определится по выражению
, (1)
где Jш – момент инерции шкива; rш – радиус шкива; Uтс – кратность полиспаста талевой системы.
Приведенная масса талевого каната
+ m1к ( LД – Lo) U2тс + m1к Lкi U2тс, (2)
где m1к – масса 1 м каната; Lкi – текущая длина каната; LД – расстояние между неподвижными блоками талевой системы и барабаном лебедки; Lo – расстояние между осями подвижных и неподвижных шкивов.
Получены выражения для описания работы всех входящих в СПК элементов. Для привода рассмотрены три варианта исполнений: постоянного тока с отсечкой по току, с частотным регулированием по закону постоянства мощности, асинхронный с фазным ротором. При описании использованы выражения, составленные по теореме об изменении кинетической энергии. При реализации в программе дифференциальные выражения преобразованы в численный вид с использованием метода прямоугольников. Для модели рабочего процесса получены выражения, позволяющие рассчитывать сопротивление на колонну труб со стороны скважины через ее длину и параметры скважины. Включен раздел расчета КПД системы.
Разработан алгоритм для составления программы. В алгоритме при реализации операции подъема и спуска заложен поиск точки начала торможения, чтобы остановка крюка была в заданной точке. Эта точка будет зависеть от концевой нагрузки на крюке (при подъеме колонны точка выше, чем при подъеме только крюкоблока). Этот алгоритм может быть использован для разработки системы автоматического управления спуско-подъемными операциями.
В пятой главе проведены исследования влияния параметров на основные показатели спуско-подъемных комплексов.
Цель исследований – доказательство возможности повышения эффективности работы буровой установки за счет задания рациональных значений параметров СПК и выявление резервов повышения надежности системы. Исследования проводятся на примере установки Уралмашзавода «БУ 4500/2700 ЭК-БМ».
При проектировании новых установок и модернизации существующих необходимо:
- подбирать наиболее подходящий двигатель для проектируемой буровой установки;
- проводить исследования по выбору конструктивной схемы механизма, по влиянию значений параметров лебедки на основную функцию лебедки – продолжительность подъема и опускания бурильной колонны;
- определять продолжительность подъема и опускания бурильной колонны с учетом конструктивного исполнения механизма, механической характеристики привода, изменения нагрузок на крюке по мере изменения длины бурильной колонны;
- определять оптимальное передаточное отношение механизма по критерию продолжительности подъема и опускания бурильной колонны заданной длины;
- определять загрузку двигателя в процессе работы.
Все эти задачи решаются в разработанной методике, а в главе представлены результаты исследований.
На основе полученных выражений для расчета приведенных параметров выполнен анализ массовых характеристик СПК. Получены следующие значения приведенных к валу двигателя моментов инерции: двигателя с быстроходным валом и муфтой 45,2 %, барабана 44 %, шкивов талевой системы 3 %, каната талевой системы 4 %, бурильной колонны с поступательно движущимися элементами 4,4 %. Таким образом, существенную долю в суммарном моменте инерции занимают муфты, валы и барабан. Малая составляющая бурильной колонны объясняется большим значением передаточного отношения. Таким образом, имеется резерв уменьшения времени цикла за счет снижения моментов инерции вращающихся элементов лебедки. При исключении излишних запасов прочности, при установке малоинерционных элементов можно уменьшить суммарный момент инерции и за счет этого сократить время спускоподъемных операций.
В процессе исследований выявлена еще одна важная информация. При расчете приведенной ко крюкоблоку суммарной массы всех элементов, расположенных за барабаном, получены следующие значения. Доля элементов в суммарной массе: бурильной колонны 39 %; шкивов талевой системы 28,4 %; каната талевой системы 32,6 %. Таким образом, шкивы и канат талевой системы обладают большой инерционностью, при движении запасают значительную кинетическую энергию. Большое значение кинетической энергии приводит к тому, что после остановки барабана, вращающиеся шкивы «протаскивают» крюкоблок дальше расчетной точки остановки. То есть происходит переподъем порожнего крюкоблока в процессе торможения, при этом появляется слабина каната. При наличии слабины после остановки происходит обратное движение крюкоблока, рывок каната, его смятие и преждевременный износ. Для исключения слабины каната в методику введены выражения, позволяющие определять такой тормозной момент двигателя, чтобы относительное ускорение торможения двигателя было меньше ускорения торможения крюкоблока. Это приведет к постоянному натяжению каната. Относительно большая доля моментов инерции шкивов талевой системы определяет дополнительное требование к их проектированию: обеспечение возможно большего снижения момента инерции, например, за счет дополнительных отверстий, использования легких сплавов, задания сечений без излишних запасов прочности. При уменьшении суммарного момента инерции шкивов можно будет обеспечить большие ускорения при торможении, что приведет к снижению времени цикла. В некоторых случаях можно будет уменьшать установочную мощность двигателей, а это приведет к существенному снижению эксплуатационных затрат. Исключение значительных переподъемов уменьшит динамические нагрузки на канат, что позволит повысить их долговечность и снизить затраты на проходку скважин.
С помощью программы для ЭВМ, в которой реализована составленная имитационная модель работы СПК, проведены исследования поведения системы в процессе подъема колонны из скважины и при ее спуске. Результаты оформляют в табличной форме и в виде графиков. На рис. 3 показан график
одного цикла при опускании крюкоблока без бурильной колонны и подъеме колонны (операции свинчивания - навинчивания, установка свечи на графике не показаны). В процессе исследований выявлено ступенчатое изменение скорости каната. Это объясняется переходом на новый слой навивки (в подъемной лебедке БУ используется многослойная навивка). Радиус барабана лебедки сравнительно небольшой по сравнению с диаметром каната (радиус - 0,345 м, а канат - 0,035 м), поэтому при переходе на новый слой происходит изменение линейной скорости навивки примерно на 10 %.
Такое ступенчатое изменение скорости неизбежно будет сопровождаться увеличением усилия в канате, что приводит к сминанию и износу каната. При создании новых БУ можно рекомендовать конструкторам обратить внимание на этот факт, и предусмотреть в конструкции барабана специальные элементы, которые обеспечивали бы плавное изменение скорости при переходе на новый слой, например, расположение спиральных выступов или углублений на торцевой поверхности.
Алгоритм методики предусматривает возможность просчета продолжительности полного подъема и спуска колонны труб. Результаты таких расчетов показаны на рис. 4, 5. Расчеты проводились для привода с механической характеристикой регулирования момента по закону постоянства мощности. Поэтому при длине колонны 1880...2000 м привод работает на участке регулирования («мягкий» участок), на котором скорость определяется нагрузкой, а время цикла меняется от 77 до 96 с (см. рис. 4). При спуске же колонны подобного не происходит, так как сила тяжести колонны действует в том же направлении, что и движущий момент привода. Скорость вала двигателя при совпадающей нагрузке несколько больше скорости холостого хода, двигатель переходит на работу во втором квадранте, ввиду большой «жесткости» участка характеристики, скорость и, соответственно, время цикла будут меняться незначительно (см. рис. 5).
Проведены исследования влияния передаточного отношения редуктора на продолжительность подъема и спуска колонны труб. Результаты представлены в табл. 1 и на рис. 6. Для поиска оптимального передаточного отношения использован алгоритм поисковой многомерной оптимизации покоординатного спуска.
Первый вариант расчетов (начальная точка оптимизации) был выполнен для базовой модели при передаточных отношениях 3,4 и 10,96.
Вначале, при постоянном передаточном отношении для «тихой» скорости, выполнялось изменение передаточного отношения для «быстрой» скорости. Изменение в сторону уменьшения до 3 привело к увеличению продолжительности рабочей операции, поэтому передаточное отношение стали изменять в сторону его увеличения. При увеличении до 4,6 продолжительность уменьшается, а затем происходит увеличение, т. е. график функции имеет экстремум.
При «лучшем» передаточном отношении для «быстрой» скорости изменялось передаточное отношение для «тихой» скорости. При увеличении передаточного отношения продолжительность увеличилась, поэтому выполнено уменьшение передаточного отношения. Уменьшение выполнялось до значения передаточного отношения, равного 7, далее вступает в действие ограничение по развиваемому приводом усилию на крюке. При меньшем передаточном отношении привод не обеспечивал требуемое усилие 2700 кН. При изменении передаточного отношения для «тихой» скорости экстремума не выявлено.
| Таблица 1 | |||||||
| Влияние значений передаточных отношений на продолжительность подъема и спуска колонны труб | |||||||
| Передаточное отношение для работы на скорости | Продолжительность | Число свечей при переходе с быстрой скорости | Макси-мальное усилие на крюке, кН | ||||
| быстрой | тихой | подъема, с | опускания, с | суммарная, с | суммар-ная, мин | ||
| 3,00 | 10,96 | 10077 | 9375 | 19452 | 324,2 | 65 | 4080 |
| 3,40 | 10,96 | 9793 | 9102 | 18895 | 314,9 | 72 | 4080 |
| 3,80 | 10,96 | 9570 | 8941 | 18511 | 308,5 | 79 | 4080 |
| 4,20 | 10,96 | 9495 | 8830 | 18325 | 305,4 | 84 | 4080 |
| 4,60 | 10,96 | 9423 | 8804 | 18227 | 303,8 | 91 | 4080 |
| 5,20 | 10,96 | 9493 | 8836 | 18329 | 305,5 | 98 | 4080 |
| 4,60 | 10,00 | 9274 | 8653 | 17927 | 298,8 | 91 | 3723 |
| 4,60 | 9,50 | 9196 | 8575 | 17771 | 296,2 | 91 | 3500 |
| 4,60 | 9,00 | 9119 | 8497 | 17616 | 293,6 | 91 | 3350 |
| 4,60 | 8,50 | 9043 | 8419 | 17462 | 291,0 | 91 | 3160 |
| 4,60 | 8,00 | 8967 | 8341 | 17308 | 288,5 | 91 | 2970 |
| 4,60 | 12,00 | 9587 | 8968 | 18555 | 309,25 | 91 | 4460 |
Проведение подобных исследований при проектировании новой БУ позволит определять оптимальное передаточное отношение с учетом характеристик привода, параметров системы и условий ее последующей эксплуатации. Можно проводить такие исследования при модернизации установок и при переводе их на длительную работу в другие условия, например, для проходки скважин для водоотлива или дегазации угольных пластов, когда глубина скважин значительно меньше расчетной.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе на базе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований решена задача повышения эффективности работы буровых установок. Выполненные исследования позволили сформулировать следующие основные результаты работы.
1. Повышение эффективности работы обеспечено двумя направлениями:
- совершенствованием конструкции системы верхнего привода;
- совершенствованием спуско-подъемного комплекса.
2. По первому направлению разработаны конструктивные решения привязки верхнего привода с учетом динамических характеристик.
3. Предложены методики
- выбора конструктивной схемы и расчета параметров привязки СВП;
- определения рациональных параметров СПК.
4. Предложенные методики позволяют:
- определять рациональную конструктивную схему СПК для конкретной БУ и рассчитывать значения параметров;
- подбирать наиболее подходящий двигатель для проектируемой буровой установки;
- проводить исследования по выбору конструктивной схемы механизма (с односкоростным или двухскоростным редуктором, с опусканием бурильной колонны и порожнего элеватора двигателем или тормозом);
- проводить исследования по влиянию параметров лебедки (размеры барабана, передаточные отношения, мощности и настроечные параметры привода, моменты инерции, массы элементов и др.) на основную функцию лебедки (продолжительность подъема и опускания бурильной колонны);
- определять продолжительность подъема и опускания бурильной колонны с учетом конструктивного исполнения механизма, механической характеристики привода, изменения нагрузок на крюке по мере изменения длины бурильной колонны;
- определять оптимальное передаточное отношение механизма по критерию продолжительности подъема и опускания бурильной колонны заданной длины для одно- и двухскоростного редуктора;
- определять загрузку двигателя в процессе работы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Статья, опубликованная в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией
1. Миниханов Р. Ф. Повышение надежности работы мачт буровых станков / Р. Ф. Миниханов // Изв. вузов. Горный журнал. – 2008. – № 8. – С. 159-160.
2. Работы, опубликованные в других изданиях
2. Миниханов Р. Ф. Анализ дефектов металлоконструкций вышки буровой установки / Н. В. Савинова, Р. Ф. Миниханов // Материалы Уральской горнопромышленной декады. - Екатеринбург: УГГУ, 2005. - С. 189-190.
3. Миниханов Р. Ф. Анализ работы системы верхнего привода / Р. Ф. Миниханов // Материалы Уральской горнопромышленной декады. – Екатеринбург: УГГУ, 2006. – С. 163-164.
4. Миниханов Р. Ф. Исследование причин колебаний системы верхнего привода / Р. Ф. Миниханов // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. докладов IV международной научно-технической конференции. Чтения памяти В. Р. Кубачека. – Екатеринбург: УГГУ, 2006. – С. 131-134.
5. Миниханов Р. Ф. Силовой верхний привод для буровой установки / Р. Ф. Миниханов // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. докладов V международной научно-технической конференции. Чтения памяти В. Р. Кубачека. – Екатеринбург: УГГУ, 2006. – С. 135-137.
6. Миниханов Р. Ф. Анализ силовых приводов для буровых установок / Р. Ф. Миниханов // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сб. докладов V международной научно-технической конференции. Чтения памяти В. Р. Кубачека. – Екатеринбург: УГГУ, 2006. – С. 197-199.
Подписано в печать 19.11.2008 г. Печать на ризографе.
Бумага писчая. Формат 60х84 1/16. Гарнитура Times New Roman.
Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ____
Издательство УГГУ
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Уральский государственный горный университет
Отпечатано с оригинал-макета
в лаборатории множительной техники
издательства УГГУ
