Техніка та технологія буріння нафтових та газових свердловин - Стор 89
Мал. 23.23. Схема ( à ) двовального газотурбінного двигуна та його характеристика ( á )
дизелем газотурбінний двигун має більш м'яку характеристику. Його здатність різко знижувати частоту обертання при завантаженні вільної турбіни з наступним швидким виходом на номінальний режим роботи є перевагою, завдяки якій спрощуються пускові пристрої приводу бурової лебідки, насосів і ротора.
Нижче наведено характеристику стаціонарного газотурбінного двигуна
Газотурбінний із вільною силовою
Частота обертання ротора
Паливо для двигуна
Природний (ГОСТ èëè ïî-
дорожній нафтовий газ
Суміш олій (за обсягом): 75 %
трансформаторного або è 25 %
Турбіна (компресора, вільна силова).
Зв'язок між турбінами.
Габаритні розміри, мм:
ширина (без вихлопних труб).
двигуна з усіма встановленими на ньому
агрегатами та рамою.
Питома маса газотурбінного
двигуна складає приблизно
1,22 кг/кВт і майже в 7 разів менше, ніж дизеля, тому значно зменшуються маса та габарити приводу та всієї бурової установки. Можливість безпосереднього з'єднання вивідного валу газотурбінного двигуна з валом трансмісії спрощує конструкцію та підвищує ККД приводу. Відсутність водяного охолодження полегшує пуск та експлуатацію двигуна в зимових умовах. Моторесурс газотурбінних двигунів під час експлуатації
у бурінні досягає 9500 год, а витрата олій майже в 10 разів менша, ніж у дизелів.
Сприятливі пускові властивості та інші позитивні якості цих двигунів свідчать про їхню конкурентоспроможність з більшнайпоширенішими дизелями. Основні недоліки газотурбінних двигунів - підвищена витрата палива і високий рівень шуму, що створюється. Питома витрата палива приблизно вдвічі більша, ніж у дизелів, тому бурові установки з газотурбінними двигунами економічно ефективні за наявності доступних місцевих ресурсів палива.
ЕЛЕКТРОДВИГУНИ ЗМІННОГО І ПОСТОЯННОГО СТРУМУ СПЕЦІАЛЬНИХ МОДИФІКАЦІЙ
Ці двигуни використовують у приводі бурових установок. Вали двигунів, що встановлюються на щитових підшипниках, мають один вільний кінець для сполучної муфти.
У числі переваг електродвигунів при використанні в приводі бурових установок слід відзначити економічність і надійність, здатність реверсування і подолання короткочасних перевантажень, безшумність роботи.
Асинхронні двигуни з фазним ротором застосовують у приводі лебідки, насосів та ротора, Цими двигунами керують за допомогою спеціальних станцій, які здійснюють плавний пуск двигуна з малим пусковим струмом. Технічна характеристика асинхронних двигунів лебідки, насосів та ротора вітчизняних бурових установок наведена у табл. 23.5. Номінальна потужність, вказана в таблиці, відповідає режиму тривалої роботи, при якому двигун не перегрівається понад встановлену температуру. Момент M í , що відповідає номінальному режиму, називають номінальним моментом. Відношення максимального моменту Mі до номінального Mі характеризує перевантажувальну здатність двигуна. Кратність пускового моменту визначається ставленням моменту, що розвивається двигуном у нерухомому стані, до номінального моменту.
Електродвигуни серії АКБ, що використовуються у приводі бурових лебідок, розраховані для роботи в режимі з числом включень не більше 100-120 та числом реверсів10-20 о 1 год. Електродвигуни серії АКБ - закритого виконання з примусовою вентиляцією
Ò à á ë è ö à 23.5
Технічна характеристика асинхронних двигунів бурових установок
або самовентиляцією – призначені для важких умов роботи з частими пусками та регулюванням частоти обертання шляхом штучного впливу на їх електромеханічні параметри. Електродвигуни цієї серії використовують у приводі бурових насосів, вони регулюються за способом, що отримав назву каскаду. Привід складається з асинхронного двигуна насоса, трифазного випрямного моста для перетворення енергії ковзання двигуна в енергію постійного струму і джерела ЕРС як якого використовують генератор постійного струму потужністю 250 кВт з синхронним приводним двигуном.
При холостому ході cos двигуна становить приблизно 0,2 і досягає максимального значення 0,7-0,9 при навантаженнях, близьких до номінальних N 2í . Природним способом поліпшення cos є повне завантаження асинхронних двигунів. ККД визначається ставленням корисної потужності N 2 до підводиться N 1 . У більшості двигунів ККД досягає максимуму (65-95%) при навантаженні, що дорівнює 75% номінальному. Завдяки цьому забезпечується економічність двигунів при переважаючих на практиці режимах навантаження.
Відхилення напруги та частоти струму від номінальних значень змінюють механічні характеристики асинхронного двигуна. Момент обертання пропорційний квадрату напруги, тому для нормальної роботи двигуна потрібна стабільна напруга в мережі.
Асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором простіше і дешевше за двигуни з фазним ротором, не вимагають складної пускової апаратури. Привід допоміжних машин та механізмів бурових установок переважноздійснюється асинхронними електродвигунами з короткозамкненим ротором. Виняток становлять допоміжна лебідка, у приводі якої використовують асинхронний двигун з фазним ротором, та автоматичний регулятор подачі долота, силовий вузол якого наводиться від двигуна постійного струму.
У приводі бурової лебідки синхронні електродвигуни внаслідок абсолютної жорсткості використовують з електромагнітними муфтами ковзання, що забезпечують плавний пуск відносно невелике регулювання приводу. У приводі бурових насосів синхронні електродвигуни встановлюють із фрикційними муфтами. Бурові установки, з синхронними двигунами в приводі лебідки, мають асинхронні двигуни в приводі насосів. І навпаки, якщо у приводі лебідки використовують асинхронні двигуни, то у приводі насосів – синхронні. Лише в окремих випадках лебідка та насоси бурової установки мають привід від синхронних двигунів.
Технічна характеристика синхронних електродвигунів вітчизняних бурових установок наведено у табл. 23.6. Обертальний момент, що розвивається двигуном, і сила струму статора з підвищенням навантаження зростають практично лінійно. Так як частота обертання стала, потужність також збільшується лінійно. Характерна особливість синхронного двигуна – його здатність працювати з будь-яким значенням cos. Це досягається регулюванням сили струму збудження. При постійному струмі порушення підвищення навантаження на валу двигуна викликає деяке зменшення cos ϕ.
Крива ККД синхронного двигуна, як та інших електричних машин, змінюється залежно від навантаження. Максимум ККД відповідає навантаженням, близьким до номінальних, і для синхронних бурових двигунів.