Көтергіш агрегаттар және жалпы ТКК үшін құрылымдық шешімдерді іздеу
ТКК тиімділігін жоғарлату бойынша бағыттарды іздеу үшін 7.3 бөлімінде көрсетілген кемшіліктерді ТКК құрылымдық параметрлерінің бұл кемшіліктерге әсер ету көзқарасында қарастырайық.
Арқанды барабанға орау жылдамдығы тәл жүйесінің жабдықталуының еселігіне сызықтық байланыста болады:
(7.4)
Жылдамдық алу кезінде жиналатын және тәл блогын кронблок астына жетектеу мүмкіндігін шарттастыратын, тәл жүйесінің қозғалатын элементтерінің кинетикалық энергиясы (W) мына теңдеумен анықталады:
(7.5)
яғни, олар жабдықталу еселігіне минимум квадраттық тәуелділікте болады. Мұнда 
жүктелмеген элеваторды көтеру кезінде тарту шегіне келтірілген ТКК-нің айналатын және ілгерлемелі қозғалатын элементтерінің массасы;
сәйкесінше тарту шегі мен ілмектің жылдамдықтары.
Жүктелмеген элеваторды көтерудің максималь жылдамдығы қолданыстағы ТКК-да шектелген, себебі көтерудің екпін алу кезеңінде жүйе кинетикалыққа ауыстырып үлкен көлемде энергия жұтады. Ол жылдамдық алу жолын және уақытын ұзартады. Әрі қарай баяулау кезінде кинетикалық энергия потенциялық энергияға айналады, бұл кезде жүйе инерция есебінен жоғары қарай қозғалыста болады. Жинақталған кинетикалық энергияның жоғарлауынан уақыт және көтерілу соңында баяулау жолы өседі. Сайып келгенде жоғары қарай көтерілу соңындағы тәл блогының еркін қозғалу жолы да жабдықталудың беріліс санына квадраттық тәуелділікте (барлық тең жағдайда) болады.
Арқан ресурсының шығыны майысу кернеулерінен оның шаршауымен (шаршау факторларының жинақталуынан) шарттастырылады. Кернеулер шамасының шкив диаметрінің к =2,5–3 дәрежесінде тәуелді, ал максималь жүктелген аймақтағы майысу саны жабдықталудың беріліс санына сызықтық тәуелділікте болады.
ТКО кезіндегі тәл арқанындағы динамикалық күшсалмақ тәл жүйесі еселігінің квадратына пропорционал.
Тәл жүйесінің пайдалы әсер коэффициенті (алып кету шкивсіз) мына формула арқылы табылады:
(7.6)
мұнда: 
тәл жүйесінің ПӘК-і; 
шкив ПӘК-і; 
жабдықтың беріліс саны.
7.3-кестеде шкив ПӘК-іне тәуелді тәл жүйесінің ПӘК-нің мәндері көрсетілген.
Кесте 7.3
Тәл жүйесінің пайдалы әсер коэффициенті
| Жабдықталу түрі | 2×3 | 3×4 | 4×5 | 5×6 | 6×7 |
Жабдықтың беріліс саны,  | |||||
Тәл жүйесінің ПӘК-і:   | 0,951 0,927 | 0,932 0,90 | 0,914 0,874 | 0,896 0,85 | 0,879 0,825 |
Арқанда шаршау құбылыстарының жергілікті жиналуын болдырмау мақсатында жүйенің серпімді тербелісі кезінде арқанның қозғалмайтын ұшын кронблокқа бекіту қажет немесе оны қозғалмалы, яғни екінші тартушы етіп қою керек. Бірінші жағдайды жүзеге асырған жағдайда соңғы айналмайтын шкив аймағында арқанның жергілікті желіну мәселесін ғана шешеді. Екінші жағдайды жүзеге асыру барысында (ТКК-ны екі тарту ұшыты тәл жүйесіне орнатуда) барлық қарастырылған жетіспеушіліктерді түбегейлі жояды.
Жүйеге екінші тарту ішегін енгізу полистпас жабдықтарының беріліс саны екі есе азайған екіуақытта тәл жүйесін қолданғанға тең. Ілмектегі дәл сондай күшсалмақтарда арқандағы күшсалмақтар қарапайым жабдықталу кезінде сияқты болып қала береді.
Бірақ, көтеру және түсіру жылдамдығын қолданыстағылардікіндей деңгейде сақтап қалу үшінкөтеру білігінің айналу жиілігін екі есе кеміту қажет және сонымен қатар барабанға бір мезгілде екі ішек оралатын болғандықтан, шығырдың көтері білігіндегі айналдырушы және тежеуші моменттер екі есе өседі.
Жоғарыда барлық аталып өткен жетектер ішінен ТКК-ні модернизациялау мақсатында келетіні планетарлық БАҚ бар тұрақты ток электроқозғалтқышты жетек. Бұл ұсынысты жүзеге асыру үшін (7.9- сурет, б) қажет:
- көтергіш білікті және барабанды ажырату керек. Соңғысы білікке тербелу мойынтіректері арқылы отырғызылуы керек;
- көтергіш білік және барабан арасына тұрақты іліністегі беріліс қатынасы екіден кіші емес тісті бірсатылы планетарлық берілісті қою керек (егер тез жүретін көмекші тормоз қолдануға мүмкіндік болса, үлкенін қойған дұрыс) (поз. 16);
- ленталы тежеуіштің тежеуші шкивтерін барабаннан көтергіш білікке ауыстыру (поз. 17).
Бұл жағдайдағы құрылымдық шешімде бар көмекші тормоз, БАҚ жетегі және тұрақты ток электроқозғалтқышы және олардың жұмыс істеу режимдері өзгеріссіз қала береді. Сондай агрегаттың кинематикалық сұлбасы 7.9-суретте (б) көрсетілген.
Жаңа агрегаттың кемшіліктері:
- компоновканың күрделілігі – планетарлық редуктор, планетарлықБАҚ, тұрақты ток электроқозғалтқышы, көмекшітежеуіш;
- көтергіш агрегаттың ұзындығының үлкендігі, оның бір блок-модульде орналасуын болдырмайды;
Көтеру агрегатын басқару жүйесінің құрамында қымбат тиристорлы түрлендіргішболады, ол бұрғылау қондырғысын айтарлықтай қымбаттатады. Басқару жүйесінің компоненттері 7.4 кестеде көрсетілген.
Бұл жерде БУ 2500/160 ЭП шығырының жетегінде қолданылатын МПЭ 500 – 500 УХЛЗ тұрақты ток электроқозғалтқышының бағасы жобамен 6,3 млн. теңгені құрайтынын, ал сол шығырға ТЭП-45 көмекші тежеуіштің 2,5 млн. теңгеден жоғары екенін ескеріп кеткен жөн.
7.4-кесте
Тиристорлы түрлендіргіштері бар бұрғылау қондырғысының басқару жүйесінің бағасы, млн.теңге (ҚҚС-сыз) 2003 ж. мамыр.
| Басқару жүйесі | Бұрғылау жабдықтары үшін тиристорлы басқару жүйесінің бағасы, млн. руб. | |
| БУ 2900/175 ЭП | БУ 2500/160 ЭП | |
| БУ тұтастай | ≈24,75 | ≈24,5 |
| Бұрғылау шығырының | ≈5,5 | ≈5,4 |
| Бұрғылау сораптарының | ≈15,0 | ≈10,8 |
|
БУ 2900/175 шығырының жетегіндегі ЭП (4ПБ 450 – 750 УХЛЗ) электроқозғалтқышы4,275 млн. теңгені құрайды, ал шығырға (ТЭИ – 10) көмекші тормозды4,1 млн. теңге. Сондай қуатты асинхронды электроқозғалтқыш бағасы сәл арзандау.
Екі тарту ұшы бар көтергіш агрегатты жасау идеясын жүзеге асыру мүмкіндігі 7.12-суретте көрсетілген жинақтық сұлба бойынша жүзеге асырылуы мүмкін.
Көтергіш білікте екі барабан орналастырылған – бір барабан ұзын білікке мықты отырғызылған, екінші барабан қысқа, еркін айналу және барабанға шинно-пневматикалық жалғастырғыштармен қосылатын мүмкіндігі бар білікке мойынтіректер арқылы отырғызылған. Жетек қозғалтқыштары ретінде тұрақты ток электроқозғалтқыштары (екі жақты жетекте бір, екі немесе төрт) ұсынылады.
Электроқозғалтқыш көтергіш білікпен сериялы шығарылымды тісті төмендеткіш (немесе екіжақты жетекте олар екеу) арқылы жалғастырылған.
Бұрғылау тізбегімен бірге ТКО тәл жүйесінің екі тарту ұшын қолдану арқылы екі барабанның бір уақытта жұмысымен жүзеге асырылады. Ауыр тізбектерді түсіру немесе көтеру кезінде, және де тартынуларды және қарысуларды жоюда қысқа барабан көтеру білігінен ажыратылады да,тежеледі. Көтергіш агрегат қолданыстағы кешен режимінде жұмыс істейді.
Берілген агрегаттың басты кемшілігі екі барабанды агрегат компановкасының үлкен ұзындығы мен күрделі құрылымы болып табылады.
Қашау өтімділігінің өсуі өндірістің уақытын қысқартады. Сондықтан бұрғылау қондырғысын тасымалдауға, монтаж-демонтажына кететін уақытты төмендету күрделі мәселеге айналады.
|
Келтірілген көтергіш агрегаттардағы анықталған және жоғарыда аталған кемшіліктерді және бұрғылаудағы тенденцияларды ескере отырып, келесі есептің формуласын құрамыз.
Тісті планетарлық берілісті, бұрғылау процесі кезінде қашауды түпке түсіріп-көтеруін реттеуші режимінде және тежеу режимінде жұмыс істейтін жетекші қозғалтқышты екі тартқыш шегі бар тәл жүйесі мен бұрғылау шығырына базаланған көтергіш агрегатты құрап есептеу.
Осы есепті шешу шығырдың қозғалтқыш жетегін есептеуден басталады. Әртүрлі машиналардың қозғалтқышын құрастыру барысында пайда болған тәжірибеге сүйене отырып, екі типті қозғалтқыш қолдануы мүмкін. Бірінші типті қозғалтқыш: көтеру режимінде электрэнергиясын пайдаланатын және тежеу режимінде электр энергиясын өндіретін айнымалы тұрақты ток электрқозғалтқышы. Бірақ бұл нұсқа қымбат әрі қиын жүйені және қосымша ауыстыру қондырғыларын талап етеді. Ал екінші түрлі қозғалтқыш: аксиал порьшенді гидроқозғалтқыш. Қазіргі уақытта біздің өндірісте гидроқозғалтқышты көптеп шығаруда, мысалға: жол салу технологиясында қолданады. Гидроқозғалтқыштың көрсеткіштері: қуаты 30-60кВт, біліктің айналу жиілігі 50-5000 айн/мин.
7.5. Кесте
Екі тарту ішектері бір уақытта барабанға оралатын БҚ ТКК негізгі параметрлері
| № | Бұрғылау қондырғысының сыныбыГОСТ 16293 -89 | ||||||
| Ілмекке берілетін рауалыкүшсалмақ, кН | |||||||
| Бұрғылау тізбегінің максималь салмағы, кН | |||||||
| Барабанға арқан оралуының орташа радиусы | 0,35 | 0,35 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | |
| Тәл жүйесінің жабдықталу типі | 4×5 | 5×6 | 5×6 | 6×7 | 6×7 | 6×70 | |
| Тәл жүйесінің жылжымалы бөлігінгінің салмағы, кН | |||||||
| Екі шеті де тарттатын тәл жүйесінің ПӘК-і | 0,95 | 0,93 | 0,93 | 0,93 | 0,9 | 0,9 | |
| Ілмектегі максималь күшсалмақ кезіндегі барабан моменті, кН*м | |||||||
| Салмағы максималь бұрғылау тізбегін көтеру кезіндегі барабандағы моменті, кН·м | |||||||
| РТМ 24.179.03-72 бойынша тісті планетарлық жалғау тістерінің талап етілген модульі |
Гидроқозғалтқыш жетегіндегі көтеру агрегаттының кинематикалық және құрылымдық-жинақтау сұлбасын қарастырамыз.
Тізбектерді түсіру және бұрғылау процесінтерінде гидроқозғалтқыш жұмысшы сұйықтарды дроссельдеумен гидросорғы режимінде жұмыс істеуі керек, яғни көмекші және негізгі тежегіштің рөлін және де қашауды беруді реттеуші рөлін орындайды.
Көтеру агрегатында тізбектерді және элеваторды белгілі бір қалыпта ұстап қалу үшін тоқтату тежеуіші функциясын орындайтын апаттық тежегіш қарастырылған болуы тиіс. Осы мақсатта қалыпты тұйықталған дисклі- қалыпты тежегішті қолдануға кеңес беруге болады.
7.6. Кесте
Секциялары бірізді планетарлық берілістің параметрлері
(РТМ 24, 179, 03-72- НИПИГОРМАШ)
| Габарит номері | ||||||||||||||
| Ілінісу модульі | 1,25 | 1,5 | 2,5 | |||||||||||
| Белгіленген диаметр,мм | ||||||||||||||
| Секция ені,мм | ||||||||||||||
| Біліктің мүмкін жылжуы, мм | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,75 | 0,9 | 1,2 | 1,5 | 1,7 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
| Статикалық момент, ТМ | 0,02 | 0,08 | 0,18 | 0,6 | ||||||||||
| Момент 3600 сағ. ТМ | 0,006 | 0,014 | 0,027 | 0,12 | 0,24 | 0,51 | 0,9 | |||||||
| Секция салмағы, кг | 1,5 |
7.5-кестеде, екі тарту ішекті тәл жүйесіне негізделген бұрғылау қондырғысының түсіру-көтеру кешенінің негізгі параметрлері көрсетілген.
Бір ізділікті секцияларының параметрлері 7.6-кестеде көрсетілген, тісті планетарлық жалғаудың тістерінің модулін таңдауы РТМ 24.179.03-72 бойынша іске асырылған.
Орындалған есептеулер тарту арқанының екі ұшы да тартатын тәл жүйелі ТКК үшін көтеру агрегатын жасап шығару мүмкін екенін көрсетеді. Гидроқозғалтқышпен екі жағынан жетектелетін агрегаттың кинематикалық сұлбасы 7.13-кестеде көрсетілген.
Гидромотор (1), саны талап етілген қуатына тәуелді өзгеретін, екі сатылы төмендеткішке тікелей жалғанады. Өз кезегінде төмендеткіштің жетекші білігі жалғастырғыш (5) арқылы шығыр барабанының көтергіш білігімен жалғасқан.
7.13-суретте көрсетілген көтергіш агрегаттың жинақтау сұлбасының кемшілігі тәуелсіз жинау бірліктердің – 2 екі сатылы төмендеткіштер және екі ілінісу жалғастырғышы – санының көп болуы. Осы сұлбадағы жүк көтергішті үлкен қондырғылар үшін ерекше күрделілік көтергіш біліктен күпшек арқылы шығыр барабанына және керсінше берілетін айналдыру моментінің шамасыныңүлкендігі. Сондықтан да көтеру агрегатының моноблокты түрінде орындалған, жүргізу планетарлық секциясы фланецпен тікелей барабанға жалғанған, құрастыру сұлбасы артығырақ.
Басқа маңызды мәселелер келесілер болып табылады : көтергіш агрегаттың тарту сипаттамасын есептеу және салу, сондай-ақ апатттық-тоқтату (тұрақтық) тежегішті есептеу және таңдау.