4. Электропривод буровой лебедки с электромагнитными муфтами и тормозами.

Для электропривода буровой лебедки с регулированием частоты вращения в небольшом диапазоне (1,5-2) находят применение электромагнитные муфты скольжения. Для расширения диапазона регулирования частоты вращения используется система автоматического регулирования тока возбуждения муфты с обратными связями.

В приводе буровых установок электромагнитные муфты применяются для оперативного соединения приводного вала лебедки с двигателем, соединения двигателей с групповой трансмиссией, в качестве пусковой муфты в приводе лебедки от постоянно вращающихся двигателей (синхронных или асинхронных с короткозамкнутым ротором) и т.д.

Применение электромагнитных муфт в электроприводе буровой лебедки, устраняя скачкообразное изменение момента, обеспечивает плавный и интенсивный разгон привода, значительно упрощает его систему и открывает широкие возможности внедрения в него синхронных и асинхронных с короткозамкнутым ротором двигателей. В буровой установке БУ-2500БрЭ привод буровой лебедки осуществляется синхронным двигателем СДЗБ-42-8 (450 кВт, 6 кВ, 750 об/мин).

Электропривод лебедки с электромагнитными муфтами позволяет значительно повысить надежность электрооборудования, улучшить условия его эксплуатации, максимально использовать установленную мощность приводных двигателей.

Кроме того, электромагнитные муфты позволяют осуществить унификацию буровых установок с дизельным и электрическим приводами, решать вопросы автоматизации управления приводом лебедки, что обеспечивает повышение производительности подъемных операций.

В электроприводе лебедки электромагнитные муфты устанавливаются между приводными двигателями и трансмиссией. При производстве спускоподъемных операций приводной двигатель работает в режиме постоянного вращения на естественной характеристике. Привод лебедки пускают включением электромагнит-ной муфты путем подачи тока в обмотку возбуждения. Привод с электромагнитны-ми муфтами обеспечивает непрерывный переход от натяжения талевой системы к подъему инструмента, остановку колонны бурильных труб на заданной высоте, полную загрузку приводных двигателей и равномерное распределение нагрузки между ними при двухдвигательном приводе.

У электромагнитного тормоза одна из его частей должна быть неподвижно закреплена, другая связана с валом, который необходимо затормозить. Управление тормозом осуществляется током возбуждения. Энергия торможения выделяется в виде тепла, поэтому электромагнитный тормоз необходимо интенсивно охлаждать.

Механическая характеристика электромагнитного порошкового тормоза ТЭП-4500 представлена на рис. 4, в.

а) б) в)

Р

п, об/мин

ис. 4. Электромагнитные порошковая муфта и тормоз:

а – конструктивная схема; б – зависимость момента муфты от тока возбуждения; г – механическая характеристика электромагнитного порошкового тормоза ТЭП-4500.

35. Назначение и конструкция электромагнитных муфт. Область их применения в электроприводах отрасли.

В буровых установках электромагнитные муфты применяются в следующих случаях:

1. в приводе лебедки

2. в качестве электромагнитного тормоза лебедки

3. для ограничения момента передаваемого на ротор при роторном бурении и плавного регулирования частоты вращения ротора

4. для оперативного соединения бурового насоса с приводом для изменения подачи насоса.

Эл магнитные муфты делятся на три вида: 1- эл. магнитные муфты скольжения, 2- индукционные эл. магнитные муфты скольжения, 3- эл. порошковые муфты скольжения.

Наибольшее применение нашли 1 и 2, которые передают момент вращения от ведущего вала к ведомому с помощью эл. магнитного поля.

Муфта скольжения.

Муфта скольжения состоит из двух частей разделенных воздушным зазором, одна из которых жестко связана с валом двигателя , а другая с валом рабочего механизма. Муфта состоит из ведущего вала 1, якоря 2, обмотки возбуждения 3, индуктора 4, ведомого вала 5, контактных колец 6, и щеток 7.

Магнитное поле создается при протекании –I возбуждения по обмотке возбуждения. Якорь представляет собой магнитопровод, выполненный из эл. технической стали с размещенной на нем короткозамкнутой обмоткой. Принцип работы муфты аналогичен принципу действия АД. При вращении ведущей части обмотка якоря вращается относительно постоянного магнитного поля возбуждения, в ней наводится sin-ая ЭДС. По к. з. обмотке якоря протекает I и на каждый проводник действует сила создающая вращающей момент. Скорость вращения ведомой части n2 всегда меньше скорости вращения ведущей части n1, то - есть имеет место скольжение которое изменяется в пределах от 0 до 1. Из за наличия скольжения их называют муфтами скольжения. Регулируя ток возбуждения, можно изменять передаваемый момент вращения, при этом механическая характеристика будет смещаться вправо.

Индукционная эл. магнитная муфта.

Является разновидностью муфты скольжения и отличается конструкцией якоря, который не имеет обмотки возбуждения и выполнен из массивного стального сердечника в котором при вращении наводится большие вихревые токи, взаимодействие этих токов с полем индуктора создается вращающий момент. Они проще и надежнее , но имеют более низкий КПД из за потерь на вихревые токи(нагрев якоря). Муфты скольжения и индукционные муфты могут исполняться в качестве тормоза. При этом механическая энергия превращается в тепловую, поэтому якорь следует охлаждать.

Электропорошковые муфты.

Отличие от муфт скольжения и индукционных муфт:

1. в воздушном зазоре находится ферромагнитный порошок. Смешанный с сухим или жидким наполнителем (тальк, графит, трансформаторное масло)

2. сердечник индуктора 4 с обмоткой возбуждения 5 неподвижен и не связан ведущим валом

3. на ведущих и ведомых частях нет обмоток, что повышает надежность муфты.

При протекании по обмотке возбуждения тока возникает поле которое заставляет повернуться ферромагнитные зерна по направлению силовых линий. Вязкость среды между ведущей и ведомой частями увеличивается и на ведомом валу появляется момент вращения. При некотором токе возбуждения порошок и наполнитель затвердевают и n2=n1. Если момент сопротивления на ведомом валу превысит максимальный момент, то начнется проскальзывание ведомой части относительно ведущей что приведет к нагреву порошка и может привести к заклиниванию муфты, так как объем порошка резко увеличится. Такие муфты необходимо интенсивно охлаждать.