Характеристики ВЗД

ВЗД обладают повышенным крутящим моментом при низкой частоте вра­ щения, т.е. обладают высоким значением критерия эффективности М/п, определяющего показатели процесса бурения. Хотя по своему КПД многозаходные ВЗД немного уступают двигателям с однозаходным ротором, в целом КПД гидродвигателей с различными значениями i остается на одном уровне.

Контурный диаметр Ц'к. При заданном кинематическом отношении увеличение контурного диаметра РО приводит к возрастанию рабочего объема ВЗД и соответственному изменению его характеристик. Вместе с тем, возможность варьирования DKна стадии проектирования ограничена, поскольку исходным параметром является диаметр скважины.

Шаги РО (Т, t ). При заданных DKи О характеристики ВЗД можно из­ менять путем изменения шагов винтовых поверхностей статора Т и ротора f. С увеличением шагов возрастает рабочий объем V и критерий эффек­ тивности М/п гидродвигателя. При выборе шагов РО необходимо учиты­ вать, что увеличение Г приводит к увеличению длины РО и общей длины гидродвигателя (это усложняет технологию изготовления РО и снижает эффективность использования ВЗД в наклонно направленном и горизон­ тальном бурении); снижение Т может привести к выходу из оптимального диапазона изменения коэффициента формы поверхности и ухудшению пусковых свойств двигателя (возможность незапуска).

Число шагов РО к. Влияние числа шагов (длины) РО на характеристи­ ки в первую очередь связано с изменением числа камер, отделяющих вход и выход гидромашины.

Результаты исследований (рис. 4.15) показали, что с уменьшением дли­ ны ротора существенно снижаются такие показатели экстремального ре­ жима, как крутящий момент, мощность и перепад давления, а также тор­ мозной момент.

Данные эксперименты подтверждают целесообразность применения многошаговых конструкций РО с целью повышения крутящего момента и мощности ВЗД. Опыт эксплуатации двигателей показывает, что примене­

ние многошаговых пар также обеспечивает существенное увеличение их стойкости.

Натяг в паре а. Натяг в РО влияет на объемные и механические поте­

ри ВЗД. С увеличением а объемные потери снижаются, а механические возрастают.

^**9 9 *®‘^ ,яние числа шагов рабочих элементов на характеристику ВЗД:

1, 2, 3 — рабочие элементы делают соответственно два, четыре и шесть шагов

1 - зазор 0,15 мм; 2, 3, 4 - натяг соответственно 0; 0,15 и 0,3 мм

^следования влияния натяга в паре на характеристики ВЗД, напри­ мер при испытаниях двигателя Д1-195 в интервале от зазора 0,9 мм до на­ тяга 0,6 мм, продемонстрировали, что с уменьшением натяга характеристи­ ка р М становится более «мягкой» (рис. 4.16): снижается тормозной мо­ мент ^ перепад давлений, крутящий момент в экстремальном режиме. Вследствие возрастания утечек при уменьшении натяга (увеличении зазо­ ра) саж ается частота вращения и перепад давления в холостом режиме. При уменьшении а частота вращения в номинальном режиме (для двигате­ ля Др195 номинальный крутящий момент принят равным 4 кН м) сущест­ венно снижается (в 2—3 раза при зазоре 0,6 мм по сравнению с натягом 0,3—Q 6 мм). Перепад давления в номинальном режиме мало зависит от на­ тяга. р^ри уменьшении натяга снижаются амплитуда поперечных колебаний корпуса двигателя и динамические нагрузки в РО и опорах шпинделя.

Г\о мере износа РО, что равносильно снижению натяга или появлению зазору в паре, рекомендуется в процессе бурения увеличивать расход жид­ кости,

Влиявде расхода жидкости

Расход жидкости О ^ один из параметров режима бурения. Чаще все­ го во^ожный диапазон изменения О определяют исходя из технологии

бурен^ скважины и задают конструктору ВЗД вместе с другими исходны­ ми да^ыми.

Стендовые испытания ВЗД различных типоразмеров показывают, что с увеличением расхода (рис. 4.17) повышаются как тормозной момент и пе­ репад давления, так и мощность, крутящий момент, частота вращения и

перепад давления в экстремальном режиме. КПД гидродвигателя ПРИ У^' личении О в допустимом диапазоне изменяется незначительно.

Нижний предел расхода жидкости ограничивается нагрузочной спо­ собностью или устойчивостью работы двигателя. Верхний предел допусти­ мого расхода жидкости ограничивается тремя факторами:

высокими инерционными нагрузками при увеличении ч астоты вра­ щения;

КПД двигателя: при заданном натяге с определенного расхода жидко­ сти происходит снижение объемного г\. Это объясняется тем, что с увели­ чением частоты вращения и перепада давления на длине линии контакта образуется односторонний зазор, приводящий к разгерметизации РО и

росту утечек. Кроме того, с увеличением расхода растут и гидравлические потери в двигателе;

износом РО вследствие повышенных контактных напряжений и ско­

ростей скольжения в рабочей паре, а также скорости жидкости в ка­ налах РО.

В случае, если ограничения по расходу не удовлетворяют требованиям гидравлической программы бурения, используется способ разделения пото­ ка жидкости через полый ротор двигателя с помощью регулятора расхода.