§ 2. Регуляторы подачи долота

При использовании регуляторов подачи долота бурильная ко­лонна на забой подается путем периодического растормажива- ния тормоза буровой лебедки или с помощью специального механизма, кинематически связанного с подъемным барабаном лебедки.

Регуляторы подачи могут быть фрикционными, гидравличе­скими и электрическими. Устройство фрикционных механизмов основано на том, что растормаживание производится за счет изменения степени прижатия колодок регулятора к его шкиву (при уменьшении степени прижатия колодок колонна подается на забой быстрее). В этих механизмах в процессе бурения мо­жет сохраняться постоянная нагрузка на забой в зависимости от крепости проходимых пород. В действительности нагрузка может быть постоянной лишь при условии постоянства коэф­фициента трения между шкивом и тормозными колодками, а также при установившемся процессе бурения.

В гидравлических механизмах подачи под действием пере­мещающейся колонны масло перекачивается из одной части цилиндра в другую через специальный дроссель. Скорость по­дачи долота на забой зависит от скорости движения масла в системе, последняя зависит от сопротивления потока, регули­руемого дросселем. Таким образом, гидравлические механизмы подачи — это механизмы, настроенные не на постоянную на­грузку, а на постоянную скорость подачи. При увеличении ско­рости подачи усилие на крюке возрастает, что приводит к сни­жению осевой нагрузки на долото, и наоборот, в твердых породах, когда механическая скорость проходки невелика, уси­лие на крюке падает и растет нагрузка на долото, что способ­ствует разрушению проходимых пород.

Электрические механизмы отличаются ОТ ойисанйых Тем, что в них скорость подачи бурильной колонны не зависит от нагрузки на крюке, а регулируется ток электродвигателя, в результате чего изменяются частота вращения двигателя и скорость подачи колонны.

В настоящее время наиболее широко распространены регу­ляторы подачи с электродвигателем (РПДЭ), работающие при заданных бурильщиком значениях нагрузки на долото или ско­рости подачи или подъема бурильной колонны. В зависимости от кинематической схемы соединения регулятора с буровой ле­бедкой они могут выполнять функции механизма аварийного подъема бурильной колонны или использоваться в качестве привода при подъеме мачтовой вышки.

В качестве регуляторов скорости опускания бурильной ко­лонны в настоящее время используют электропорошковые вспомогательные тормоза буровой лебедки. В этом случае тор­моз должен развивать момент, достаточный для полной оста­новки бурильной колонны, а регулировка скорости ее опускания осуществляется бурильщиком путем изменения тока возбуж­дения, что не требует больших усилий со стороны опера­тора.

В настоящее время буровые установки оборудуются регуля­торами подачи долота с электроприводом (РПДЭ). Эти регу­ляторы подачи состоят из трех основных частей: измеритель­ной— измеряющей нагрузку на крюке, усиливающей измеряе­мые параметры и силовой — исполняющей команду. В РПДЭ входят следующие узлы:

регулятор веса рессорного типа, установленный на непод­вижной ветви талевого каната и предназначенный для измере­ния нагрузки на крюке; датчик состоит из упругого элемента в виде рессоры и сельсина, передающего сигнал о величине деформации рессоры;

узел установки веса и скорости подачи, предназначенный для задания желаемой нагрузки на долото и скорости подачи бурильной колонны;

полупроводниковый и магнитный усилители, предназначае­мые для усиления сигналов, поступающих от датчика веса, генератор постоянного тока с приводом от асинхронного электродвигателя; генератор служит для питания двигателя постоянного тока привода исполнительного механизма — сило­вого узла регулятора подачи; .

силовой узел, состоящий из двигателя постоянного тока, редуктора, соединяемого с валом трансмиссии привода лебедки, и фрикционного колодочного тормоза, установленного между двигателем и редуктором.

При установившемся режиме бурения скорость подачи до­лота на забой пропорциональна частоте вращения вала двига­теля силового узла и должна быть равна скорости разрушения

породы на забое в процессе бурения. Скорость бурения в свою очередь зависит от нагрузки на долото.

Если условия бурения изменяются, то возникает разность между заданной и фактической нагрузками на крюке, в резуль­тате чего меняется скорость подачи бурильной колонны на забой.

Для обеспечения наибольшей эффективности бурения бу­рильщик должен регулировать заданную нагрузку в зависимо­сти от проходимых пород и режима бурения, для чего он по­ворачивает рукоятку управления до получения желаемых ре­зультатов.

Регуляторы подачи для буровых установок, рассчитанных на различные глубины бурения, по основной схеме одинаковы, од­нако силовые узлы по конструкции выполняются различно в зависимости от мощности и конструкции лебедки и трансмис­сии буровой установки.

Силовой узел выполняется в виде отдельного агрегата, ме­ханизмы которого смонтированы на отдельной раме. Питающий генератор постоянного тока с электродвигателем переменного тока представляет собой отдельный узел, установленный на некотором расстоянии от лебедки в зависимости от компоновки оборудования установки. В буровых установках с силовым приводом постоянного тока такой генератор необязателен, так как привод двигателя силового узла может осуществляться от сети постоянного тока установки.

Схема силового узла регулятора подачи буровой установки БУ-2500 показана на рис. Х.1. Конструкция силового узла этого же регулятора подачи приведена на рис. Х,2. Он состоит

Т а б л и ц а Х.1

Параметры		Тип регулятора
	РПДЭ-3	РПДЭ1-125	РПДЭ-300
Номинальная нагрузка, МН	0,8	1,25	3,0
Максимальная скорость подачи при «о*
минальной нагрузке, м/ч	±90	±90	±63
Точность поддержания нагрузки на			±0,02
крюке, МН Максимальный момент на тихоходном	±0,02	±0,02
валу, кН м Мощность двигателя, кВт	17,87	17,8	36,0
	32	42	75
Частота вращения двигателя, об/мин	1500—2250	1000—1250	1000—1200
Передаточное отношение редуктора	112,5	48,57	48,57
Габаритные размеры, м:			2,78
длина	2Т07	1,03
ширина	1,11	1,63	2,28
высота	1,23	1,23	1,26
Масса, т	2,03	2,3	4,9

Рис. Х.1. Кинематическая схема силового узла регулятора подачи РПДЭ-3:

/ — электродвигатель постоянного тока; 2 — колодочный тормоз ТКГ-200; 3 — редуктор

О .}.

Рис. Х.2. Силовой узел РПДЭ-3:

1 — рама; 2 — редуктор; 3 — электродвигатель; 4 — кожух; 5 — вентилятор; 6 — тахометр; 7 — болт; 8 — звездочка; 9 — колодочный тормоз

приводного электродвигателя постоянного тока с вентилятором и тахогенератором, редуктора, колодочного тормоза с электро- гидравлическим толкателем, смонтированных на металлической раме-салазках.

Редуктор двухступенчатый. Первая ступень — червячная пе­редача, вторая — цилиндрическая зубчатая с зацеплением Но­викова. Валы червячной передачи смонтированы на кониче­ских, а цилиндрической — на радиально-сферических ролико­подшипниках.

Включение в трансмиссию привода лебедки силового узла осуществляется кулачковой муфтой, при помощи рукоятки, установленной на посту бурильщика. В буровых установках, рассчитанных на бурение скважин больших глубин, исполь­зуются более мощные силовые узлы с зубчатым двухвальным редуктором и звездочкой подачи на лебедку, смонтированной на общей раме в виде отдельной трансмиссии.

Основная характеристика регуляторов подачи типа РПДЭ приведена в табл. Х.1.