10. Энергетические характеристики турбин турбобуров их определение и перерасчет при изменении свойств бурового раствора.

С изменением количества и качества борового раствора, про­качиваемого через турбину, изменяются ее энергетические пара­метры согласно соотношениям из теории турбин:

Здесь ₁ и ₂ — перепады давления в турбине при расходах Q₁ и Q₂ и плотностях бурового раствора ₁ и₂. Отношение М/п при роторном бурении значительно больше, чем при турбинном. Особенно сильно это различие для турбо­буров малого диаметра, поскольку велико влияние диаметра турбобура на его мощность и крутящий момент (при других не­изменных параметрах):

(d₁ и d₂—диаметры турбобура).

Зная энергетические параметры при одном режиме промыв­ки из стендовых исследований и пользуясь этими соотношениями, можно определить параметры турбины при другом ка­честве и количестве бурового раствора

10. Понятие о рабочих характеристиках турбобуров. Рабочие характеристики турбобуров с опорами скольжения.

В отличие от турбины рабочая харак-а ТБ учитывает затраты мощности на трение в опорах ТБ и дает, таким образом, возможность определить крутящий момент, мощность на долоте в зависимости от расхода, частоты вращения, осевой нагрузки на долото. Она зависит также от типа и состояния опор турбобура, свойств бурового раствора. Поскольку не учитывается потеря мощности в подшипниках, при отсутствии нагрузки на валу турбина будет вращаться с максимальной частотой. При создании на валу сопротивления вращению частота вращения снижается пропорционально приложенному крутящему моменту. При полной остановке вала (n=0), момент достигает максимального значения, называемого тормозным моментом M_т.

M = M_т (1 – n/n_х)

При этом мощность на валу турбины M = M_T * π η / 30 * (1 - n/n_х);

Исследование этой функции показывает, что N максимальна при n₀ = n_х / 2 (в режиме максимальной мощности турбины). Профиль лопаток турбины выбирается так, чтобы перепад давления на турбине мало изменялся при увеличении или при уменьшении частоты вращения и максимум к.п.д. достигался при n₀ = n_х / 2. однако в настоящее время выпускаются турбобуры с так называемой падающей линией давления. У них перепад давления зависит от частоты вращения вала и при уменьшении ее от n_х до нуля перепад давления снижается приблизительно в 2 раза. Это позволяет улучшить в целом рабочую характеристику турбины – повысить устойчивость ее работы при n < n_х / 2.

10. Рабочие характеристики турбобуров с опорами качения, с маховой массой, секционных турбобуров.

10. Расчет рабочих характеристик турбобуров. Порядок и последовательности расчета рабочих характеристика и их построение.

В зависимости от св-в раствора . м – коэффициент в осевой опоре в зависимости от св-в опоры , твердости , режима скорости скольжения. Рисунки ьььььь

Это зависимость М_т.б.=f₁(n), N_т.б.=f₂(n), η_т.б.=f₃(n), и n=φ₁(G_д), М_д= φ₂(G_д),N_д= φ₃(G_д), η_т.б.= φ₄(G_д).

Цель расчета яв-ся определение: 1) нагрузка на долото, соответствующий мах мощности на валу турбобура; 2) области устойчивой работы ЗД; 3) зоны повышенных вибраций вала турбобура.

Другая группа характеристик строится в зависимости от G_д. Для этого для различных значений G_д откладываются значения n_i, M_дi, N_дi. При этом надо иметь в виду, что зависимость n и М от G_д линейная, то достаточно нанести на график их значения в характерных точках: n=0, n_r и n_y и соединить полученные точки линиями. И лишь для построения графика N_дi= φ₃(G_дi) необходимо вычислить значения N_дi и в промежуточных точках G_д.

Порядок расчета: 1) на основе исх данных по ф-лам подобия вычисл-т значения n₀, M_T0, ∆P_T, N_T. 2) n_x=2n₀, M_торм=2M₀. 3) ∆P_TБ, ∆P_Л 4) G_Г- нагрузка при режиме гидр разгруженной пяты. 5) G_{ВРАЩ ЧАСТЕЙ}=0,5G_ТБ средн радиус вращения R_ср, коэф трения μ, уд момент в опоре М_уд.оп. 6) ∆М_ОП 7) М_хх – холостого хода. 8) М_р- разгонный. 9) n_р – разгон, n_у – устойч. 10) М_уд 11) [G_д] 12) последовательно через определенные интервалы задаются G_дi и находят М_Вi и М_дi.

На рисунке : М_т, N_т – момент и мощность турбины;

Мр, Мт- разгонный и тормозной момент;

n_х, n_р, n_у, n_г –n_{о -} частота вращения “холостого”, разгонная , устойчивого, гидравлически разгруженной пяты и максимальной мощности турбины;

n_з- «запретная» область;

n_р,о – рабочая область;

М_в и N_в.- момент и мощность на валу турбобура.

Другая группа характеристик строится в зависимости от G_д. Для этого для различных значений G_дi откладываются значения n_i, М_дi и N_дi. При этом полезно иметь в виду, что поскольку зависимость n и М от G_д линейная, то достаточно нанести на график их значения в характерных точках : n=0, n_г и n_у и соединить полученные точки прямыми линиями. И лишь для построения графика N_дi=₃(G_дi) необходимо вычислить значения N_дi и в промежуточных точках G_дi.