 |
5.13. Элементы бурового гидропневмопривода
|
|
|
|
5. 13. Элементы бурового гидропневмопривода
Гидропневмоприводом называют совокупность устройств, предназначенных для передачи энергии посредством жидкости (воздуха) от приводящего двигателя (магистрали, аккумулятора) потребителю (нагрузке) (рис. 5. 7).
По типу гидропневмопередачи различают гидропневмопривод объемный, динамический и комплексный (комбинированный, смешанный).
Рис. 5. 7. Структурная блок-схема гидропневмопривода
1 – насос (компрессор); 2 – напорная линия; 3 – гидродвигатель (пневмодвигатель); 4 – система управления и контроля; 5 – гидроемкость (атмосферный воздух); 6 – всасывающая линия; 7 – сливная (выпускная) линия; 8 – приводящий двигатель (в состав гидропневмопривода не входит); 9 – потребитель (в состав гидропневмопривода не входит); 10 – гидропневмопередача (гидропневмотрансмиссия)
Гидропневмопривод, в который входят объемный насос (компрессор) и объемный двигатель называется объемным гидропневмоприводом. В составе динамического гидропневмопривода – динамический насос (компрессор) и динамический гидропневмодвигатель. Комплексный гидропневмопривод включает в себя объемный насос (компрессор) и динамический двигатель или динамический насос (компрессор) и объемный двигатель (рис. 5. 8).
Насосы служат для перекачивания жидкостей, компрессоры – для сжатия и подачи газов (воздуха). Для нагнетания аэрированных жидкостей в бурении применяются насосы, оборудованные специальными (бустерными) механизмами, для откачек скважинных аэрированных жидкостей (нефти, попутной воды и нефтяного газа) применяются центробежные насосы, а также насосы специальных конструкций – роторно- вихревые.
|
|
|
Рис. 5. 8. Классификация гидропневмомашин
1. Объёмные гидропневмопередачи.
В объёмном насосе (компрессоре) механическая энергия приводящего двигателя преобразуется в потенциальную энергию давления жидкости. На входе и на выходе из объёмного насоса (компрессора) часто имеются клапаны.
В объемном гидродвигателе (гидромоторе) и пневмодвигателе (пневмомоторе) потенциальная энергия давления преобразуется в механическую энергию движения выходного звена.
К объемным гидродвигателям можно отнести винтовой забойный двигатель, поршневые гидродвигатели (гидроцилиндры) механизма подачи и перемещения бурового станка, шестеренные и аксиально-поршневые двигатели привода вращателя и ряд других. Объемные поршневые и плунжерные (плунжер – это поршень, длина тела которого больше, чем диаметр) буровые насосы применяются для промывки и цементирования скважин. В гидросистемах буровых установок наиболее часто применяют пластинчатые, аксиально-поршневые, шестерённые и плунжерные объемные насосы.
Среди объемных компрессоров, применяемых при продувке скважин и при бурении с пенами наибольшее распространение имеют поршневые, винтовые и ротационные (это аналог пластинчатой машины) компрессоры.
Объемными гидропередачами являются системы «пластинчатый маслонасос-гидроцилиндр механизма подачи», «поршневой буровой насос – винтовой забойный двигатель» и др. Объемный гидропривод применяется в буровых станках колонкового бурения, в механизмах подъема мачты. Объемные пневмопередачи в буровых работах имеют ограниченное применение.
2. Динамические гидропневмопередачи.
Среди динамических машин следует различать лопастные машины и машины иных конструкций. В динамическом лопастном насосе (компрессоре) механическая энергия приводящего двигателя преобразуется в основном в кинетическую энергию потока, в динамическом двигателе – наоборот. К лопастным машинам относятся центробежные и роторно-вихревые погружные скважинные насосы, центробежные компрессоры и турбобуры. К динамическим можно отнести электромагнитные насосы (в бурении не используются), гидравлические тараны (в бурении не применяются), а также динамические насосы трения: вихревые (в бурении не применяются), струйные (для опытных откачек воды из скважин, эжекторы – для создания обратной призабойной циркуляции жидкости) и шнуровые (для эксплуатационных откачек воды из скважин, колодцев). В числе динамических нелопастных гидропневмодвигателей можно назвать гидроударные и пневмоударные машины. К динамическим компрессорам трения относятся струйные компрессоры (в бурении не применяются).
|
|
|
Примером динамической гидропередачи служит система «центробежный лопастной насос – гидроударник» (в бурении отсутствует). Система «центробежный компрессор – пневмоударник» является динамической пневмопередачей (в бурении отсутствует).
К динамическим лопастным гидропередачам, собранным в единый корпус и широко применяемым в технике, относятся гидромуфты и гидротрансформаторы.
Гидромуфта (турбомуфта) служит для сглаживания нагрузок на валу приводимой машины (плавное трогание с места) и предохранения приводящего двигателя от перегрузок. Основной особенностью гидромуфты является передача крутящего момента от насосного колеса турбинному без изменения. Гидромуфта может применяться в бурении в качестве гидродинамического тормоза буровой лебедки.
Гидротрансформатор (турботрансформатор) является динамической гидропередачей, в которой на ряду с изменением передаточного отношения возможно изменение (трансформация) крутящего момента. Гидротрансформатор обычно работает в системе «двигатель – гидротрансформатор – коробка перемены передач». От гидромуфты отличается наличием третьего колеса – реактора. Комплексный гидротрансформатор имеет реактор, установленный на муфте свободного хода и может работать в режиме гидромуфты. Гидротрансформатор можно применять в приводе буровых лебёдок, так как при уменьшении нагрузки скорость подъёма инструмента из скважины увеличится и сократится время выполнения спуско–подъёмных операций.
3. Комплексные гидропневмопередачи.
К комплексным буровым гидро-и пневмопередачам можно отнести широко применяемые в бурении системы «плунжерный буровой насос – гидроударник», «поршневой буровой насос – турбобур», «поршневой компрессор – пневмоударник» и другие.
|
|
|
