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 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: 3752; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2019 year. (0.026 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию