§ 7. Выбор двигателей

Тип двигателя для буровой установки определяется ее назначе­нием. При неавтономном приводе обычно применяют электродви­гатели переменного тока, при автономном приводе применяют дви­гатели внутреннего сгорания.

412

Выбор электродвигателей. Мощность электро­двигателя для насоса выбирается в зависимости от его гидравли­ческой мощности и к. п. д. передачи:

где 7V,.^;— гидравлическая мощность насоса в кет;

% — к. п. д. передачи от двигателя к насосу, равный 0,9 -J-

-0,95;

г]₃ — к. п, д. насоса, равный 0,7-ьО,9;

> К_а — коэффициент перегрузки электродвигателя, равный 1,05 -ь -1,1.

Несмотря на то, что электродвигатель насоса работает в дли­тельном режиме, его мощность для улучшения энергетических показателей при работе насоса с неполной нагрузкой выбирается до полной нагрузке насоса с учетом перегрузки на 5 — 10%.

Для привода насосов применяют один электродвигатель, а для привода буровых лебедок и обеспечения надежности — обычно блок из двух электродвигателей.

Двухдвигательный привод буровых лебедок обеспечивает боль­шую маневренность, так как суммарный момент инерции роторов двух двигателей ниже момента инерции ротора одного двигателя двойной мощности. При двухдвигате льном приводе может быть достигнута экономия энергии за счет работы одним двигателем при понижении нагрузки (подъем пустого элеватора).

Электродвигатели буровой лебедки работают в повторно-крат­ковременном режиме, который выбирают по эквивалентному мо­менту, вызывающему те же потери, а значит, и тот же нагрев дви­гателя, что и действительный длительно действующий момент.

Для расчета по эквивалентному моменту необходимо распола­гать нагрузочными диаграммами привода.

Мощность двигателя привода лебедки

,

Д п п К

^г|иЧт"-П

тде Q — максимальная сила тяжести груза, поднимаемого со ско-

ростью v; . Т|_п и у|_т — к. п. д. передач от вала двигателя к валу барабана и

к. п. д. талевой системы; К_я — коэффициент перегрузки электродвигателя по отношению

к номинальной мощности, равный 1,3-^1,4.

Выбор двигателей внутреннего сгора­ния. По конструкции двигатели внутреннего сгорания весьма разнообразны. Различаются они по характеристикам, скоростям вращения, относительным весам, роду применяемого топлива и др.

При выборе типа двигателей рассматривают общую мощность силового привода, скорость вращения валов двигателей и

413

(XVII-28)

^s '

трансмиссии, относительный вес двигателя, долговечность, средства искусственной приспособляемости, конструкция двигателя и трапе-миссии и требования технологии бурения.

Мощность силового привода с двигателями внутреннего сгора­ния для привода насоса и лебедки., определяется по формулам (XVT1-27) и (XVII-28), но которым определяется и мощность электродвигателей. Однако коэффициент перегрузки К^ прини­мается для насосов равным 0,6, а для лебедки равным 0,8. Кроме того, вводится коэффициент блокирования двигателей, величина которого зависит от количества блокируемых двигателей.

Современные буровые установки в зависимости от типоразмера имеют общую мощность 1000—2000 кет и более. Применять один двигатель такой мощности нецелесообразно. При буровых работах необходимо, чтобы один запасной двигатель был включенным, другие же двигатели должны быть готовыми к работе. В мощных быстроходных двигателях при резких изменениях режима их работы возникают недопустимо высокие динамические нагрузки.

По этим соображениям в установках небольшой мощности при­меняют один-три двигателя мощностью 100—200 кет каждый, а в более мощных — до четырех двигателей мощностью 400— 900 кет ка ждый.

Для силовых приводов буровых установок применяют шести-и восьмицилиндровые дизели с линейным и восьми- и двенадцати­цилиндровые с V-образпым расположением цилиндров. Есте­ственно, чем меньше двигателей блокируется и чем совершеннее трансмиссия, тем коэффициент блокирования выше.

При необходимости увеличения мощности силового привода не увеличивают количество двигателей, а повышают мощность каждого из них.

Если определяется мощность силового привода буровой уста­новки, учитываются температурные условия окружающей среды. Двигатели, работающие на нижнем пределе температуры охла­ждающей воды, развивают меньшую мощность. При высокой температуре окружающей среды требуется более интенсивное охлаждение двигателя, на что также затрачивается дополнитель­ная мощность.

Наиболее хорошие результаты в приводах с механическими трансмиссиями, как показала практика, получены при применении двигателей внутреннего сгорапия типа дизелей или газовых дви­гателей средних оборотов с диапазоном устойчивой работы со ско­ростью вращения коленчатого вала 500—1600 об/мин. В приводах с гидравлическими и электрическими передачами целесообразно применять двигатели со скоростями вращения 1200—1600 об/мин и относительной массой 6—8 кг на 1 кет, причем нижний предел относится к более мощным двигателям.

Двигатели средних оборотов по сравнению с быстроходными в этих условиях имеют преимущества: 1) меньший износ при про­чих равных условиях; 2) большую надежность работы и устойчи-

414

вость режима; 3) лучшую приспособляемость к внешней нагрузке; 4) меньшее передаточное число между двигателем и исполнитель­ными механизмами и более простую конструкцию блокирующей трансмиссии.

Быстроходные двигатели требуют применения в механических трансмиссиях понижающих редукторов и имеют более высокий класс точности изготовления, что усложняет их эксплуатацию.

Средства искусственной приспособляемости и характеристика трансмиссии влияют также на выбор типа двигателя.

При механической трансмиссии двигатели должны обладать большей маневренностью, приемистостью и меньшей скоростью вращения, чем при турбопреобразователях и электромашинных передачах.