Стартовая >> Книги >> Системы электроприводов исполнительных механизмов буровых установок

Электропривод силового вертлюга - Системы электроприводов исполнительных механизмов буровых установок

Оглавление
Системы электроприводов исполнительных механизмов буровых установок
Сведения о системах подчиненного управления электроприводами
Основные типы регуляторов
Электропривод буровых насосов
Электропривод ротора
Электропривод силового вертлюга
Электропривод спускоподъемного агрегата
Подача долота
Технические характеристики современных моделей буровых установок
Типовые структуры электротехнических комплексов буровых установок

На буровых установках морского бурения, используемых при разработке месторождений углеводородного сырья в акватории Северного моря, применяют силовые вертлюги (используются также другие названия этого механизма: верхний привод (Top Drive), верхний вращатель). Силовой вертлюг выполняет вращательные функции ротора и, кроме того, обладает рядом дополнительных возможностей.

Буровой вертлюг обычной конструкции представляет собой механизм, подвешенный к талевому блоку и передающий промывочную жидкость от гибкого подводящего шланга к колонне бурильных труб (КБТ), вращающейся с помощью механизма ротора.
Силовой вертлюг отличается от обычного наличием собственного привода для вращения КБТ. Общий вид силового вертлюга (в положении, соответствующем спуску — подъему КБТ) изображен на рис. 1.

силовой вертлюг

Рис.    Общий   вид   верхнего   привода (силового вертлюга):
1— направляющие; 2— талевый блок; 3— балансирующее устройство; 4— интегрированное устройство вращателя; 5— устройство привода с электродвигателем (установлен сзади); 6— гибкий буровой шланг; 7— вспомогательный кабель-шланг;  8— штропы подвески элеватора; 9— элеватор; 10— рабочая площадка буровой установки; 11— верхняя муфта бурильной трубы; 12— узел соединения привода с верхней бурильной трубой

Интегрированное устройство вращателя 4 прикреплено с помощью цепной балансирующей подвески 3 к талевому блоку 2. В режиме спускоподъемных операций эта система движется вертикально по направляющим 1, причем ось системы совпадает с осью скважины. Приводное устройство 5 включает в себя электродвигатель и редуктор, возможен вариант конструкции с использованием гидропривода. Буровой раствор подводится к вертлюгу с помощью гибкого шланга 6. По вспомогательному гибкому кабель-шлангу 7 подается питание к электродвигателю, а также вода или чистый воздух для охлаждения двигателя. В процессе спускоподъемных операций к силовому вертлюгу с помощью штропа 8 подвешивается элеватор 9, который служит для захвата муфты верхней бурильной трубы 11. При бурении элеватор и штропы снимаются, верхний конец бурильной трубы привинчивается к соединительному устройству 12, которое является выходным валом вращателя. В качестве электропривода используется электродвигатель постоянного тока или асинхронный короткозамкнутый двигатель, управляемый от преобразователя частоты. При необходимости реверс осуществляется реверсированием двигателя. Реактивный момент, возникающий в процессе бурения, воспринимается направляющими.
Требования к электроприводу силового вертлюга, его механические характеристики и структура управления аналогичны электроприводу ротора. Электрооборудование силового вертлюга по возможности унифицируется с электрооборудованием других механизмов. Например, если применяется электродвигатель постоянного тока, то он выбирается той же серии, что и для других буровых механизмов, но вертикального исполнения.
Силовой вертлюг по сравнению с традиционным механизмом ротора имеет следующие преимущества:
1. Отпадает необходимость вращать КБТ ротором с помощью специальных вкладышей в роторе, образующих квадратное отверстие, и ведущей квадратной трубы, что упрощает и ускоряет подготовку бурильного инструмента к работе.
2. В связи с отсутствием квадратной трубы облегчаются и сокращаются по времени операции по наращиванию бурильных труб.
3. Благодаря постоянной готовности системы вращения КБТ уменьшается вероятность ее прихватов в скважине.
4. Улучшается возможность более точного ориентирования бурильного
инструмента по азимуту, что весьма важно при наклонном бурении.
5. Экономия времени при выполнении операции свинчивания и развинчивания бурильных труб.
6. Значительная экономия рабочего времени, так как работа осуществляется с секциями бурильных труб,  причем каждая секция состоит из трех свечей. Секции монтируются заранее и хранятся вертикально в обойме, расположенной внутри буровой вышки.

 

Техническая характеристика электродвигателя HXR450LM8


Параметры

Частота, Гц

0

50

53,6

100

Номинальная мощность, кВт

0

690

740

666

Номинальный ток, А

810

810

820

750

Коэффициент мощности  при номинальной
нагрузке

0

0,74

0,78

0,77

Коэффициент мощности при 2/3 от номинальной нагрузки

0

0,66

0,72

0,78

КПД при номинальной нагрузке, %

 

95,9

95,7

96

КПД при 2/3 от номинальной нагрузки, %

 

95,3

95,3

95,8

Частота вращения вала при номинальной нагрузке, об/мин

0

747

800

1492

Номинальный момент, Н-м

8830

8830

8830

4260

Перегрузочная способность в долях от номинальной нагрузки

 

2,2

1,9

1,2

Момент инерции, кг-м2

51

 

 

 

Масса электродвигателя, кг

5280

 

 

 

Из зарубежных компаний, выпускающих верхний привод, наиболее известными являются американская «Varco» и канадская «Canrig». Компания «Varco» выпускает несколько систем верхнего привода TDS (Top Drive Sistem), позволяющих выполнять операции как с бурильными, так и с обсадными трубами.
Техническая характеристика взрывозащищенного частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя марки HXR450LM8 на напряжение 690 В производства компании АВВ, используемого в верхнем приводе типа TDS-7S, приведена в таблице.
Указанная система верхнего привода эксплуатируется на месторождениях норвежского сектора Северного моря.
Работы по созданию верхнего привода грузоподъемностью 500 т ведутся в ОАО «Уралмаш». Намечается разработка всей гаммы приводов для буровых установок ОАО «Уралмаш» с увязкой работы верхнего привода с комплексом автоматизации спускоподъемных операций АСП.



 
« Сборка масляных трансформаторов   Технология и оборудование производства электрической аппаратуры »
электрические сети