Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Обзор конструкций роторов и принцип их действия





В буровых установках для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения используются роторы, неподвижно устанавливаемые над устьем скважины. По конструктивной схеме они напоминают конический редуктор, ведомый вал который выполнен в виде вертикального полого цилиндра. Типовая конструкция ротор Р-560 (рисунок 3) состоит из следующих основных сбо­рок и элементов. Станина 7 — основной элемент ротора. Обычно она представляет собой стальную отливку коробчатой формы, внутри которой смонтированы основные сборки и детали. Внут­ренняя полая часть станины — масляная ванна для смазки кони­ческой зубчатой пары и подшипников опор стола ротора и при­водного вала. Станина ротора в большинстве случаев выполняется литой из

 

1 – ограждение; 2 – стол ротора; 3 – главная опора; 4 – вкладыши; 5 – зажимы; 6 – колесо; 7 – станина; 8 – вспомогательная опора; 9 – цепная звёздочка; 10 – стопорное устройство; 11 – ; 12 –прокладки;

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 


Рисунок 3 - Конструкция ротора УР-560

 

конструкционных нелегированных сталей. Форма и геометрические размеры ее определяются конструктивными, эксплуатационными, технологическими и эстетическими требованиями. В станине имеются горизонтальная и вертикальная расточки для размещения быстроходного вала и стола ротора.

Стол ротора 2— основная вращающаяся часть ротора представляет собой полую стальную отливку с наружным диском, прикрывающим

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
вертикальную расточку станины, приводящая во вращение через разъемные вкладыши 4и зажимы 5 ведущую трубу и соединенную с ней спущенную в скважину бурильную колонну. При бурении во вкладыши вставляются квадратные либо роликовые зажимы ведущей трубы, а при СПО – клинья, удерживающие колонну труб над ротором. Разъемная конструкция вкладышей и зажимов обеспечивает установку их в ротор в тех случаях, когда его отверстие занято трубой. Втулки и зажимы удерживаются в роторе при помощи поворотных защелок. Между зажимом и ведущей трубой возникает трение скольжения, вызывающее износ поверхностей их контакта. При использовании роликовых зажимов ведущая труба перекатывается по роликам, установленным на подшипниках качения, и благодаря этому ее износ значительно сжимается. Стол ротора монтируется на двух шаровых опорах — главной 3и вспомогательной 8. Главная опора 3воспринимает динамические циклически действующие нагрузки — радиальную от передаваемого крутящего момента и осевые от трения ведущей трубы о зажимы 5ротора при подаче колонны и от веса стола ротора, а также статическую нагрузку от веса колонн труб и дру­гих элементов при установке их на стол ротора. В качестве опор используется упорно-радиальные шариковые подшипники, которые вследствие зеркального расположения и осевой затяжки способны воспринимать двусторонние осевые нагрузки.

На основную опору действуют собственный вес стола ротора и колонны труб, удерживаемой им при СПО. В процессе бурения скважины бурильная колонна подвешивается к вертлюгу и на основную опору действуют собственный вес стола и силы трения, возникающие в результате скольжения ведущей трубы относительно зажимов 5 ротора. Подшипники и стол ротора вращаются при роторном бурении и остаются неподвижными при СПО и бурении забойными двигателями, если не учитывать их вращения при периодическом проворачивании бурильной колонны с целью предупреждения прихватов.

На вспомогательную опору действуют усилие от предварительного осевого натяга подшипника и случайные нагрузки от трения и ударов, возникающие при подъеме труб, долота и другого инструмента в результате их раскачивания и смещения относительно оси стола ротора. Важное значение для нормальной работы ротора имеет осевой предварительный натяг вспомогательного подшипника. Правильно выбранный натяг обеспечивает плотное прилегание шариков к беговым дорожкам, уменьшает износ поверхностей качения, повышает долговечность и нагружаемость подшипников, предупреждает вращение шариков под действием гироскопичеких моментов и благодаря этому снижает коэффициент трения.

Вспомогательная опора 8стола служит для восприятия ради­альных нагрузок от зубчатой передачи и осевых ударов при

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
бу­рении или подъеме колонны. Периферийный зазор между станиной 7 и столом 2ротора выполнен в виде лабиринта, предупре­ждающего проникновение бурового раствора и грязи внутрь ста­нины и выбрасывание смазки из ротора при вращении стола. Сверху стол ротора закрыт ограждением 1, служащим для уста­новки на нем элеваторов и другого оборудования при СПО и за­щиты операторов.

Чрезмерный натяг столь же опасен, как и недостаточный, так как вызывает защемление шариков, перегрузку поверхностей качения и повышенное тепловыделение. Натяг подшипника основной опоры создается собственным весом стола ротора, а осевое его положение регулируется стальными прокладками 12 , установленными под нижним кольцом осевой опоры. Осевой натяг вспомогательного подшипника регулируется прокладками, которые устанавливаются между нижним торцом стола ротора и фланцем 13 , соединяемыми болтами.

Вследствие неизбежной несоосности центрирующих поверхностей стола и станины ротора шарики могут сместиться от оси симметрии беговых дорожек и в результате этого нарушится правильная работа подшипников. Для устранения несоосности центрируется одно кольцо подшипника, а другое свободно перемещается по радиусу. Под действием нагрузки свободнее кольцо самоцентрируется относительно шариков и благодаря этому обеспечивается равномерное нагружение шариков, способствующее увеличению долговечности подшипника. Обычно свободное кольцо подшипника устанавливается в станине ротора.

Упорно-радиальные шариковые подшипники выбираются по диаметру проходного отверстия стола ротора. Нагрузочная способность подшипников заданного диаметра и типа зависит от их серии. В основной опоре стола ротора используются подшипники с шариками диаметром 63,5 ­­­­- 101,6мм, а во вспомогательной опоре – подшипники более легких серий с шариками диаметром 38,1 - 47,6 мм. Конические роликоподшипники, обладающие по сравнению с шариковыми более высокой несущей способностью, в опорах стола ротора используются в редких случаях. Это обусловлено сравнительно высокой

их стоимостью и повышенной чувствительностью к перекосам, вызывающим

резкое снижение срока их службы. Относительное положение основной и вспомогательной опор ротора может быть иным. Например, в роторе УР-760 вспомогательная опора устанавливается над основной.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
Горизонтальный приводной вал 6выполняется обычно в виде отдельной сборки, в которой вал с ведущей конической шестер­ней, насаженной на нем, монтируется на роликоподшипниках во втулке. Сдвоенный радиально-упорный подшипник, воспринимаю­щий радиальные и осевые нагрузки от зубчатой передачи, уста­навливается рядом с конической шестерней. Вторая опора вала — цилиндрический роликоподшипник. На внешнем конце вала мон­тируется либо цепная звездочка 9при приводе ротора цепной передачей от лебедки, либо шарнир карданного вала.

Для безопасности и удобства обслуживания ротор закрывается крышкой 14. Стопорное устройство 10служит для фиксации стола ротора. Рукоятка управления стопорным устройством расположена в углублении верхней ограды ротора. В углублении она защищена от повреждений и, кроме того, не мешает работать. При перево­де рукоятки в рабочее положение выдвигается упор, входящий в одну из специальных прорезей на наружной поверхности стола, и препятствует вращению.

Для облегчения труда рабочих и ускорения СПО роторы комп­лектуют пневматическими клиновыми захватами, для чего на роторе предусмотрен кронштейн, к которому присоединяется ме­ханизм подъема и опускания в отверстие ротора клиньев.

Диаметр отверстия в столе ротора и максимальная статиче­ская нагрузка на стол ротора — основные классификационные параметры. Они определяют максимальный диаметр долота и максимальные диаметр и вес обсадной колонны, которая может быть спущена в скважину.

Основные характеристики роторов приведены в таблице 1.

Для обеспечения взаимозаменяемости внутренние размеры роторов и вкладышей и наружные размеры вкладышей стандар­тизованы. Также стандартизованы длина и диаметр конца при­водного вала ротора и расстояние от оси отверстия стола до плос­кости первого ряда зубьев приводной звездочки, обеспечивающее возможность применения ротора на любой буровой установке.

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
Таблица 1 – Технические характеристики буровых роторов

 

Тип ротора Р-460 Р-560-Ш8 УР-560 УР-760 УР-950 УР-1260
Диаметр отверстия в столе, мм
Допустимая статистическая нагрузка на стол ротора, кН
Допустимая нагрузка на стол ротора при частоте вращения 100 об/мин 1,78 2,3 3,2 3,2
Наибольшая частота вращения стола ротора, об/мин
Мощность ротора, кВт
Базовое расстояние, мм ­­­- -
Передаточное число конической пары 3,15 2,7 3,61 3,895 3,81 3,96
Длина
Ширина
Высота -
Масса, т 3,1 5,1 5,8 8,5 10,3
Условный диапазон глубин бурения, м 600-1250 1600-2500 2500-4000 3200-5000 4000-8000 6500-12500

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
3 Конструктивные особенности ротора УР- 760

 

 

В роторе, изображенном на рисунке 4, на быстроходном валу установлено колесо 14с пазами для зацепления со стопором 13,передвигающимся в направляющих втулках станины посредст­вом рукоятки 11. Последняя соединяется с валиком 12,имеющим шестеренку, которая входит в зацепление с зубьями стопора. Ше­стеренка удерживает стопор от вращения, а рукоятка 11 фикси­рует крайние его положения. Благодаря установке стопорного устройства на быстроходном валу крутящий момент, действую­щий на стопорное устройство, уменьшается. Однако коническая передача и подшипники ротора воспринимают действие реактив­ного момента, что приводит к снижению срока их службы.

В роторах сравнительно небольшой мощности трущиеся де­тали смазывают разбрызгиванием. При больших мощностях, вы­зывающих интенсивное тепловыделение, а также вследствие конструктивной компоновки

1 – полая втулка; 2 – болты; 3 – диск; 4 – подшипник; 5 – трубка;

6, 8 – гильзы; 7 – маслоуказатель; 9 – быстроходный вал; 10 – нижний подшипник; 11 – рукоятка; 12 – валик; 13 – стопор; 14 – колесо;

15 – втулка; 16 – кран;

 

Рисунок 4 - Буровой ротор УР-760

 

ротора, затрудняющей смазку под­шипников и зубчатой передачи разбрызгиванием, применяют цир­куляционную систему смазки.

Подшипники быстроходного вала смазывают жидким маслом, заправляемым в стакан через заливные отверстия. Уровень масла при заправке и эксплуатации контролируется с помощью жезло­вого маслоуказателя 7. Для предотвращения вытекания масла наружная торцовая крышка стакана снабжена гребенчатым лабиринтным уплотнением. Внутренний торец стакана имеет крышку с отражательным диском, предохраняющим масло от за­грязнения промывочным раствором и продуктами износа, по­падающими в смежную масляную ванну, которая используется для смазывания конической передачи и подшипников стола ро­тора.

Следует иметь в виду, что в конических подшипниках ролики, действуя подобно, лопастям центробежного насоса, нагнетают масло в полость между подшипником и крышкой, что приводит к дополнительной его утечке через уплотнение вала. Особенно ощутимо это проявляется в том случае, когда ролики расходятся в сторону уплотнения и оси их качения скрещиваются между подшипниками (Х-образная схема установки конических подшип­ников). Поэтому показанная на рис.5 схема установки под­шипников 5, когда ролики сходятся в сторону уплотнения и оси их качения скрещиваются вне подшипников (О - образная схема), более предпочтительна. Для предохранения подшипников от перегрева вследствие затруднительной циркуляции масла, нахо­дящегося в карманах, образованных подшипниками и уплотне­ниями крышек, в нижней части стакана имеются продольные каналы 19для выхода масла в масляную ванну стакана.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
Центральная масляная ванна, образованная между станиной и столом ротора, заправляется жидким маслом через заливное отверстие, которое закрывается пробкой с жезловым указателем уровня масла. Для предохранения центральной масляной ванны от попадания промывочного раствора, разливаемого при спуско-подъемных операциях, между станиной и столом ротора имеются кольцевые лабиринтные уплотнения. Коническая зубчатая пара и подшипники стола смазываются разбрызгиванием масла, захва­тываемого шестерней при вращении. В связи с этим уровень масла в центральной ванне должен быть выше нижнего контура шестерни.

Смена масла производится после бурения каждой скважины и не реже чем через 2—3 мес. Для слива отработанного масла в ос­новании корпуса имеются сливные пробки. Перед заливкой све­жего масла ванну необходимо промыть керосином. В тех случаях, когда вспомогательный подшипник располагается над зубчатым колесом, смазывать его разбрызгиванием затруднительно. В ро­торах такой конструкции для смазывания вспомогательного под­шипника используют пластичное масло, заправляемое ручным насосом через пружинную масленку.

В роторе, представленном на рисунке 4, применяется цирку­ляционная система смазки подшипников и зубчатой пары с по­мощью плунжерного насоса 16,приводимого от эксцентричной втулки 15на быстроходном валу 9. Насос забирает масло из маслоотстойника Ав станине ротора и по трубкам 5через кран 17подает его на верхний подшипник 4.Часть масла стекает на зуб­чатый венец и смазывает зубчатую пару, а другая часть прохо­дит по каналам и поступает на нижний подшипник 10, с которого стекает в масляную ванну.

В роторе УР-760 используется стол сборной конструкции, со­стоящий из полой втулки 1, соединяемой с диском 3болтами 2с потайной головкой. Взамен стакана используются переходные гильзы 6 и 8.

Быстроходный вал 6 (смотри рисунок 5) монтируется в стакане 7 на

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 

 


1 – шестерня; 2 – колёса; 3 – внутренний фланец; 4, 10 – кольцо;

5, 9 – роликоподшипники; 6 – быстроходный вал; 7 – стакан; 8, 14 - втулки; 11 – наружный фланец; 12 – болты; 13, 14, 15 – промежуточные детали; 16 – торцовый фланец; 17 – дистанционное кольцо;

18 – металлические прокладки;

 

Рисунок 5 - Быстроходный вал ротора в сборке

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
спаренных радиально-упорных конических роликоподшипни­ках 5, расположенных со стороны шестерни 1, и на радиальном роликовом подшипнике 9, установленном на противоположном конце вала. Конические подшипники обладают высокой жестко­стью в радиальном и осевом направлениях. Зеркальное располо­жение конических подшипников обеспечивает точную двусторон­нюю фиксацию вала, необходимую для надежной и бесшумной работы передачи. Роликовый подшипник — плавающий и обеспе­чивает осевое перемещение вала при тепловой деформации.

В фиксирующей опоре внутренние кольца подшипников за­креплены между заплечиком вала и маслоразбрызгивающим кольцом 4, которое упирается в торец шестерни. Наружные кольца подшипников 5 и 9 закреплены между внутренним 3и наружным 11 фланцами стакана при помощи металлических про­кладок и дистанционной втулки 8. Внутреннее кольцо ролико­вого подшипника крепится между заплечиком вала и кольцом 10, затянутым торцовым фланцем 16 через промежуточные де­тали 13, 14, 15 и дистанционное кольцо 17.

Осевые зазоры подшипников регулируются дистанционными втулками 8, 14 и спомощью набора металлических прокладок 18, установленных между стаканом и его фланцами. Осевой за­зор подшипников, контролируемый по осевому смещению вала относительно стакана, должен быть в пределах устраняющих за­щемление и обеспечивающих равномерное распределение на­грузки между роликами.

Надежная и бесшумная работа конической пары обеспечива­ется при правильном контакте зубьев, достигаемом совмещением вершин начальных конусов колеса 2и шестерни 1. Зацепление регулируется путем изменения осевого положения шестерни с по­мощью металлических прокладок 18, выполненных в виде полу­колец с прорезями для болтов. Благодаря этому прокладки устанавливаются без разборки уплотняемых деталей путем не­значительного отвинчивания болтов 12, достаточного для про­хода прокладок. Правильность регулировки зацепления обычно контролируется по пятну контакта зубьев. При сборке роторов пользуются менее точным, но более простым способом кон­троля - по плавности вращения стола ротора при проворачивании быстроходного вала усилием рук рабочего.

Роликовый зажим (рисунок 6) состоит из корпуса 2и откид­ной скобы 3.Корпус и нижняя часть откидной скобы закрыва­ются крышками 4и скрепляются болтами. Откидная скоба со­единяется с корпусом шарниром 5.Верхняя часть корпуса имеет квадратное сечение под размеры квадратного углубления вкла­дышей. Нижняя часть корпуса снабжена центрирующим цилин­дрическим пояском. Цапфы оси роликов 1устанавливаются в пазы квадратного сечения на вертикальных ребрах корпуса и нижней части откидной скобы. Расстояние между роликами по размеру ведущей трубы регулируется поворотом цапфы осей подшипни­ков. На торцах цапф имеются масленки для смазки подшипни­ков.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 

 


 

1 – цапфа; 2 – корпус; 3 – откидная скоба; 4 – крышка; 5 – шарнир;

 

Рисунок 6 - Роликовый зажим.

При спуско-подъемных операциях зажимы ведущей трубы вы­таскивают из ротора, а для удержания колонн труб на роторе ис­пользуют элеватор либо клиновой захват с пневматическим при­водом. По сравнению с элеватором пневматический клиновой захват значительно облегчает и ускоряет спуско- подъемные опе­рации. Поэтому на практике преимущественно распространены роторы, оснащенные пневматическим клиновым захватом (ПКР).

Пневматический клиновой захват (рисунок 7) состоит из втулки 5, двух конических вкладышей 4, клиньев 2с плашками 9. Втулка и вкладыши неподвижны относительно стола, а клинья с плашками могут перемещаться по наклонным пазам вклады­шей. При перемещении вниз клинья скользят по наклонным па­зам вкладышей и сближаются в радиальном направлении. Под действием радиального усилия, возникающего

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 

 

1 – траверса; 2 – клинья; 3 –рычаги; 4 – вкладыши;

5 –втулки; 6 – стойки; 7 – кольцевая рама; 9 – плашки; 10 – рычаг; 11 –цилиндр; 12 – станина; 13 – торцовый фланец;

 

Рисунок 7 - Пневматический клиновый захват ПКР-560

в клиньях от соб­ственного веса колонны, плашки зажимают трубу, и колонна удер­живается в роторе. Для освобождения зажатой трубы клинья перемещаются вверх одновременно с колонной труб, поднимае­мой крюком.

Привод клинового захвата осуществляется при помощи пнев­матического цилиндра 11, закрепленного на кронштейне станины 12ротора. Шток пневматического цилиндра соединяется с коротким плечом рычага 10. Длинное плечо рычага на конце имеет вилкообразную форму и надевается на ролики 8кольцевой рамы 7, с которой соединяются стойки 6,перемещающиеся в вертикаль­ных направляющих пазах втулки 5. Верхние концы стоек укреп­лены в траверсе 1, которая рычагами 3соединяется с клиньями 2.

Под действием сжатого воздуха, подаваемого в поршневую полость пневмоцилиндра, шток поршня поворачивает рычаг 10против часовой стрелки. При этом кольцевая рама 7 вместе со стойками 6, траверсой 1 и рычагами 3перемещается вверх и под­нимает клинья 2.Обратное перемещение клиньев осуществляется при подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра и повороте рычага 10по часовой стрелке. Рычаги 3обеспечивают перемещение клиньев в радиальном направлении при подъеме и опускании клиньев. Соотношение плеч рычага 10выбирается в зависимости от хода поршня пневмоцилиндра и необходимой высоты подъема клиньев.

Вес бурильной колонны, удерживаемой клиновым захватом, ограничивается допускаемым контактным давлением между плашками и телом трубы. Для снижения контактных давлений пользуются удлиненными клиньями и специальными плашками, охватывающими трубу с минимальным зазором между их про­дольными торцами. В некоторых конструкциях вместо трех ис­пользуется шесть клиньев, что способствует более равномерному распределению контактных давлений.

При недостаточной удержив

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 
ающей способности клиновые за­хваты заменяются подкладным кольцом (рисунок 8) для установки элеватора либо подкладными клиньями, удерживающими трубу за торец муфты. Для спуска обсадных труб, диаметр кото­рых больше диаметра конусной втулки, используется подкладное кольцо, заменяющее клинья и конусную втулку.

Пневматический клиновой захват сблокирован с приводом ротора так, что при поднятом клиновом захвате исключается возможность вращения стола ротора. Во время бурения клинья с траверсой убираются и заменяются зажимом под ведущую трубу, а стойки с кольцевой рамой опускаются в крайнее нижнее положение. Управление пневматическим клиновым захватом осуществляется педальным краном, установленным у пульта буриль­щика.

 

 

1 – элеватор; 2 – подкладное кольцо; 3 – защелка; 4 – втулка; 5 – корпусная втулка; 6 – центратор;

 

Рисунок 8 - Оснастка для спуска обсадной колонны

 

Роторы имеют групповой либо индивидуальный привод. При групповом приводе ротор соединяется с двигателями буровой ле­бедки посредством цепных передач, карданных валов и зубчатых редукторов. Индивидуальный привод применяется в электрических буровых установках, предназначенных для бурения скважин глу­биной 6000 м и более. Величина крутящего момента, передавае­мого ротором, контролируется датчиками, установленными на приводном валу либо в силовых передачах ротора.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
 








Date: 2015-09-05; view: 1567; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.022 sec.) - Пожаловаться на публикацию