Экзамен / Частые Вопросы с ответами / эп буровых лебедок

Электропривод буровых лебедок.

Общая характеристика режима работы электропривода БЛ.

Кроме подъема и спуска колонны бурильных труб (КБТ) с помощью буровой лебедки часто осуществляют свинчивание и развинчивание труб, их перенос и установку, подъем и опускание незагруженного элеватора, а также подачу долота на забой.

В современных буровых установках применяют вспомогательные двигатели для выполнения вспомогательных работ. В этом случае буровая лебедка используется только для подъема и спуска КБТ. Причем для подъема КБТ служат приводные двигатели лебедки, а для спуска электромагнитные тормоза индукционного или электропорошкового типа или приводные двигатели в режиме динамического или рекуперативного торможения.

Подъем КБТ состоит их отдельных циклов, число которых равняется числу свечей. За время одного цикла происходит подъем на высоту одной свечи (25-37м.), затем ее отвинчивают, переносят и устанавливают, после чего цикл повторяется.

Процесс перемещения бурильных труб на одну свечу характеризуется наличием трех периодов.

1. Разгон колонны в течение времени t_р, т.е. увеличение скорости от нуля до некоторого установившегося значения.

2. Равномерное движение с установившейся скоростью V_уст в течение времени t_у.

3. Замедление колонны, т.е. уменьшение скорости от установившегося значения до нуля с посадкой на клинья в течение времени t_з, t_в – время вспомогательных операций).

Рис. 5. Диаграммы скорости и момента.

Требования к электроприводу буровой лебедки.

Электропривод буровой лебедки (БЛ) должен обеспечивать процесс подъема колонны бурильных труб за минимальное время и с наименьшими потерями энергии.

- момент сопротивления на валу барабана лебедки

- угловая скорость барабана лебедки

- КПД передач от двигателя к барабану лебедки

Электропривод БЛ на базе АД с фазным ротором с тиристорным регулятором скольжения.

В установках наземного бурения с глубиной скважин до 5000 м применяется более современный асинхронный электропривод буровой лебедки с тиристорным регулятором скольжения (АД-ТРС). В цепь ротора двигателя МЛ (рис. 9, а) включен трехфазный управляемый выпрямитель UZ, собранный по мостовой схеме, нагрузкой которого служат пусковые резисторы R₁-R₃, шунтируемые в процессе пуска тиристорами VS1-VS3.

б)

а)

Рис. 9. Функциональная схема (а) и механические характеристики (б) асинхронного электропривода буровой лебедки с тиристорным регулятором скольжения (ТРС):

СИФУ – система импульсно-фазового управления выпрямителем; СУШ – система управления шунтирующими тиристорами; ДСК – датчик скольжения.

1 – естественная характеристика; 2 – характеристика на третьей ступени пускового реостата (R_п=R₃) и при полностью открытом преобразователе UZ; 3 – характеристи-ка на второй ступени пускового реостата (R_п=R₂+R₃); 4 – характеристика на первой ступени пускового реостата (R_п=R₁+R₂+R₃); 5-11 – характеристики двигателя на первой ступени пускового реостата при различных значениях напряжения управления.

Суммарное сопротивление пусковых резисторов выбрано из условия обеспечения стопорного момента двигателя, равного (1,51,6)М_ном, при полностью открытом выпрямителе. Плавность пуска обеспечивается путем управления тиристорами выпрямителя.

Плавное открытие выпрямителя UZ выводит двигатель на промежуточную частоту вращения, определяемую суммарным сопротивлением резисторов. Для дальнейшего разгона в схеме пусковых резисторов введены три шунтирующих тиристора VS1-VS3, которые включаются по сигналу, соответствующему полному открытию тиристорного выпрямителя UZ. Последний шунтирующий тиристор VS3 шунтирует резистор R₃ и выводит двигатель на характеристику, близкую к естественной.

Так как по окончании пуска резисторы (R₁-R₃) полностью зашунтированы, в установившемся режиме скольжение двигателя равно 2% вместо 7-10% , имеющих место при пуске с активно-индуктивным сопротивлением. Схема с тиристорным регулятором скольжения дает существенную экономию электроэнергии вследствие уменьшения сопротивления роторной цепи двигателя.

Управление электроприводом осуществляется сельсинным командоаппаратом. Для стабилизации характеристик используется обратная связь по скорости.

Система управления позволяет обеспечить регулируемый пуск двигателя с плавным нарастанием момента при нагрузке в диапазоне от нуля до максимального момента и длительную работу при пониженной скорости при нагрузке, равной половине номинального момента, а также работу в повторно-кратковременном режиме. Механические характеристики электропривода приведены на рис. 9, б.