Бұрғылау қондырғысының жетег
5
6
7
8
Аңдатпа
Дипломдық жоба "Бұрғылау станогінің электр жетегінің " тақырыбына
арналған. Негізгі бөлімінде бұрғылау станогінің жиілікті басқарылатын
асинхронды қозғалтқышның жобасы жасалды. Асинхронды қозғалтқыш
таңдалды және есептеулер жүргізілді, механикалық сипаттамасы тұрғызылды.
Берілген электр жетегі үшін виртуалды модель құрылды. Matlab
бағдарламасындағы зерттелген виртуалды модель техникалық процестің
талаптарын қанағаттандыратын сапалы өтпелі процесті көрсетті.
Өмір тіршілік қауіпсіздігі бойынша өндіріс бөлмесінде пайда болатын
шу және дірілді азайтуға жүргізілетін шаралар қарастырылды, цехта
орналасқан электр қондырғыларындағы қорғаныстық жерге қосу
құрылғысына есептеулер жүргізіледі және бұрғылау станогы орналасқан
бөлменің өрт жарылыс қауіпсіздігі бойынша класы анықталды.
9
Аннотация
Дипломный проект посвящен теме Электропривод бурового станка. В
основной части сделан проект асинхронного двигателя частотно управляемого
бурового станка. Были выбраны и произведены расчеты асинхронного
двигателя и даны его механические характеристики. Создана виртуальная
модель для данного электропривода. Изученная виртуальная модель в
программе Matlab показал качественно переходной процес, удовлетворяющий
требования технического процесса.
По безопасности жизнедеятельности рассмотрены предпринимаемые
меры по уменьшению шума и вибрации, возникающей в производственном
помещении,
произведены расчеты защитных заземляющих
устройств
электроустановок, расположенных в цехе и по пожаро-и взрывоопасности
определен класс помещения, где находиться буровой станок.
10
Annotation
The diploma project is dedicated to the subject of "Electric Drilling
Machine". In the main part, a project of an induction motor of frequency controlled
drilling machine was made. Induction motor calculations were made and chosen, its
mechanical characteristics were also provided. Virtual modeling was created for the
electric drilling. The researched virtual modeling in Matlab software represented
quality transition process, which satisfy the requirements of a technical process.
According to the Health and Safety, measures to be taken to reduce noise and
vibration in a production building were reviewed, calculations of the protective
grounding devices of electric drills in a workshop were made and according to the
fire explosion, was defined building's classification, where the rig is located.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.Техникалық бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
1.1 Шарғылы бұрғылау станогының қысқаша сипаттамасы. Бұрғылау
станогының құрылыс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
1.2 Электр қондырғыға қойылатын техникалық талаптар ... ... ... ... ... ...16
1.3 СБШ - 250 МН станогінің техникалық параметрлері ... ... ... ... ... ... ..17
2. Электр жетегін таңдау анықтамасы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...18
2.1 Электр қозғалтқыштың қуатын есептеу, оны таңдау ... ... ... ... ... ... ..21
2.2 Қозғалтқыш параметрлерін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
2.3 Қозғалтқыштың механикалық сипатын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
2.4 Жиілікті түрлендіргішті таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 30
2.5Векторлы басқарылатын электр жетегінің қызметтік сызбасы ... ... ...32
2.6 Шарғылы бұрғыланатын бұрғылау станогының электр механикалық
жүйесінің жұмыс істеу режимі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..36
2.7 Тоқты шектейтін реакторды таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... .38
2.8 Тізбектің толық кедергісін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
2.9 Жиілікті электр жетектің функционалды сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ..40
3 Matlab бағдарламасы бойынша электр жетегінің басқару жүйесін
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
3.1 ЖТ - АҚ жүйесінің құрылымдық және функционалдық сұлбасын
құрастыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
4. Өмір тіршілік қауіпсіздік бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .47
4.1 Өндіріс бөлмесінде пайда болатын шу және дірілді азайту бойынша
жүргізілетін шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...47
4.2 Цехта орналасқан электр қондырғыларындағы қорғаныстық жерге
қосу құрылғысына есеп жүргізу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .51
4.3 Бұрғылау станогы орналасқан бөлменің өрт жарылыс қауіпсіздігі
бойынша класын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...55
5. Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61
5.1 Барабанды кептіру агрегатының жиілікті-реттеу асинхронды электр
жетегін басқару жүйесін пайдалану нәтижелігі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ..61
5.2 Жобаның экономикалық негізделуі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .61
5.3 ТПБ нұсқасы бойынша экономикалық нәтижелік пен капитал
жұмсауды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .62
5.4
ТПБ нұсқа
бойынша ағымдық жылдық эксплуатациялық
шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...63
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 67
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..69
12
Кіріспе
Қазақстанда тау - кен өнеркәсібінің дамуы пайдалы қазбаларды
өндірудің ашық тәсілін аса көп қолданылуымен байланысты. Бұл өндіру
тәсілінде ең қиын өндірістік процесс жарылғыш ұңғымаларды бұрғылау
болып табылады. Ұңғымалардың бұрғылау техника мен технологияларды,
электр жабдықтарды жетілдіруге тікелей байланысты.
Халықаралық талдау компанияларының мәліметтері бойынша, сұйық
көмірсуларды, негізінен мұнай және газ конденсатын пайдалану тұрақты
түрде өсетін болады. 2030 жылы сұйық көмірсулардың әлемдік саудасы оның
қазіргі көлемінен, жарты есеге астам жоғарылайды, сондықтан, бұрғылау
қондырғыларының энергетикалық көрсеткіштерін және өндірістілігінің
тұрақты өсуін қажет ететін болады (БҚ). БҚ-на ауыр климаттық және
техникалық пайдалану шарттары тән екендігін атап өту қажет. Олар
қоршаған ортаның жоғары (оңтүстік аудандарда) да, сондай-ақ, төменгі
(солтүстік кеңістікте) температураларда да жұмыс істейді. БҚ ереже бойынша,
техникалық қызмет көрсету базаларынан алшақта, олардың механизмдері
саласында жоғары білікті мамандары шектелген. БҚ механизмдерінің
технологиялық жұмыс режімі барынша қауырт, олардың жүктелуі кең
диапазонда ауыспалы және кездейсоқ сипатқа ие. БҚ орналасқан жерінің
қашықтығына байланысты олардың электр қондырғыларының қуаттылығы
шектеулі. Сонымен қатар, БҚ тоқталмауы үшін жоғары талаптар қойылады,
себебі технологиялық және электр техникалық құрылыстардың тоқтауы
ұңғымадағы апатқа және ірі экономикалық шығындарға әкеліп соғуы мүмкін.
БҚ технологиялық жүйесінің техникалық күрделілігі және өз бағасының
жоғарылығы оларды отандық тұтынушылардың көпшілігінің сатып алуын
және пайдалануға енгізілуін қиындатады. Осыдан пайдаланудағы
қондырғыларды жетілдіруге ұмтылу жіне оларды басқаруды электр
қондырғылармен сенімділікті арттыру бағытында және БҚ энергетикалық
көрсеткіштерін және өндірістілігін арттыруға бағытталады.
БҚ автоматтанған механизміне тән беталыс болып жиілік
ауыстырғышпен басқарылатын асинхронды қозғалтқыштарды кеңінен
пайдалану болып табылады. Бұл қозғалтқыштар техникалық жағынан
қарапайым және пайдалануда сенімді, ұзақ уақыт жоғары жылдамдықта,
агрессивті ортада БҚ тән, температураның айқын өзгерісінде жұмыс істей
алады. АҚ түсті металлдыаз талап етеді, салмағы аз болады, габариты аз
болады. Асинхронды жиілік-реттегіш электр қондырғыларын пайдалану БҚ
механизмінің қосымша түзетілуін және техникалық, энергетикалық
мүмкіндіктерінде оларды терең зерттеу және талдау мүмкіндігімен БҚ басқару
алгоритмін талап ететіні белгілі.
БҚ жұмысының тұрақтылығы оның механизмінің электр
қондырғысымен анықталады және сол себепті жетілдіру және заманауи
микропроцессорлы техниканың негізінде неғұрлым дамыған принциптер мен
алгоритмдерді қолданумен анықталады. Бұған сондай ақ адам-машина
13
интерфейсын жүзеге асырудың аппараттық бағдарламалық қолданылуын және
БҚ электр қондырғыларының күйін техникалық тексеруді қатыстыра қажет.
БҚ-ға жаңа техникалық құралдарды микропроцессорлы техника
негізінде енгізу бір мезгілде олардың электромагниттік сәйкестіктерін
қамтамасыз етумен негізгі өндірістік пайдаланумен ілеседі, сондықтан БҚ
электр құрылымдарының элементтерінің орналасу аймағында электромагнитті
жағдайдың талдауын талап етеді.
Көрсетілген мәселелердің шешімі асинхронды жиілікті-реттеуші
электрқондырғының механизмінде шешу оның сенімділігінің, техникалық-
экономикалық көрсеткіштерінің және өнімділігінің артуына әсер ететіні
белгілі.
АҚ жүйесі бойынша аусыпалы тоқты жобалау электр қозғалтқышының,
қозғалтқышта есептеу және моделдеу таңдауын талап етеді. Асинхронды
қондырғыда ауыспалы процестері компьютерлік бағдарламаның көмегімен
есептеуді талап етеді.
Бұл жұмыста бұрғылаудың технологиялық процесін жақсартуға
әрекеттесетін электр жетегін басқару жүйесінің параметрін таңдау мәселелері
және оның есептелуі қарастырылды.
14
1. Техникалық бөлімі
1.1 Шарғылы бұрғылау станогының қысқаша сипаттамасы.
Бұрғылау станогының құрылысы
Шарғылы бұрғылаудың барлық станоктары - өздігінен жүретін және
келесі негізгі қондырғылардан тұрады (1.1-сурет): жүру арбасы, діңгек
(мұнара) бар жұмыстық
орган, бұрғылау сабын айналдыру механизмі,
бұрғылау аспабын ұңғыманың кен орындарының механизмі, сапты жасау мен
дамыту механизмі, бұрғылау сабын көтеру механизмі, ұңғыманы тазалау мен
шаңды ұстау немесе шаңды басу құрылғылары, діңгекті жұмыстық күйге
көтеру және тасымалдау күйіне түсіру механизмі, станокты көкжиектеу
механизмі, сонымен қатар электр қондырғысы, машиналы бөлме мен басқару
кабиналары.
Жүру арбасы. Ауыр станоктар, әдетте, шынжыр арбаларға орнатылады,
ал орта және жеңіл типті станоктар - шынжыр түріндегі сияқты да,
пневматикалық жүрісте де болады.
Діңгек. Көп жағдайда бір жағынан ашық, қимасы тіктөртбұрышты,
кеңістіктік
ферма болып табылады. Мұндай құрылымдық шешім
механизмдерді және қоректендіру коммуникацияларын бақылау мен қызмет
көрсетуді жеңілдетеді. Діңгек станоктар платформасына топсамен бекітіледі
де, жұмыстық немесе тасымалдық жағдайда тұра алады. Көптеген
станоктарда, әсіресе соңғы шығарылымдарында, мачтаның орналасуы
консольды, яғни діңгек негізгі раманың ұшына - станок платформасына
орнатылады.
Кейбір станоктар, әсіресе ауыр және орта типтерінде, мачталар ортада
орналасады, ол станоктар салмағы бірдей болған кезде де консолды түрімен
салыстырғанда, ұңғыма
забойына көбірек қысымды жасауға мүмкіндік
береді, яғни станок салмағын пайдалану коэффициентін жоғарлатиады.
Алайда діңгек ортада орналасқанда келесі технологиялық кемшіліктер
болады: ұңғымаларды кемер жиігіне тікелей жағындықта бұрғылау мүмкін
еместігі, көлбеу ұңғымаларды бұрғылау қиындығы, тасымалдау жағдайында
станок ұзындығының ұлғаюы және т.б.
Діңгектің жұмыстық жағдайға көтеру мен тасымалдау жағдайына түсіру
барлық дерлік станоктарда гидравликалық цилиндрлер көмегімен жасалады.
Бұрғылау аспабын айналдыру механизмі. Көптеген станоктарда аспап
айналу жылдамдығы 0-150 айнмин аралығында өзгереді. Бұрғылау аспабын
айналымды беру айналдырғыштың жоғарғы орналасуында да, станок
рамасында да жүзеге асады, яғни бас штангалы ротормен немесе бойлық
шпиндель механизмі және қысқышты патронмен жасалады. Соңғы жағдайда
мачта салмағы айтарлықтай төмендейді.
Бұрғылау аспабын ұңғыманың кен орынна беру механизмі. Жиірек
аспапты кен орынында гидравликалық әдіспен іске асырылады, бұл
жүктемені реттеу мен серпінділіктің жеткілікті дәрежесін қамтамасыз етеді.
15
Осы кездегі көтеру-түсіру операциялары бұрғылау сабын жинау мен шашуда
станокта орнатылған арнайы жүк арбаларымен жүзеге асады.
Ұңғыманы тазалау мен шаңды ұстау немесе шаңды басу құрылғылары.
Барлық станоктарда ыдырау өнімдерін ұңғымаға бұрғылау сабы арқылы
компрессорламен айдалатын сығылған ауамен жояды. Шарғылы қашауды
суытып, ауа құбыр сыртындағы кеңістікпен бұрғылау ұсағын ұңғыма жиегіне
алып шығады, онда ірі фракциялар тұнады, одан кіші жыныс бөлшектері мен
шаң желдеткішпен шаң жинау бункеріне сорып алынады, ал шаңдалған ауа
атмосфераға шығарылады. Ұңғыманы бұрғылау кезінде силикозды қауіпті
шаңды басу үшін станоктарда маталы сүзгіштер орнатады немесе ауа ағынына
суды бүркеді, ұңғыма ауа-сулы қоспамен үрленеді.
Станокты жұмыстық жағдайға орнату, яғни көлденеңдеу үш, сирегірек
төрт гидравликалық домкраттар көмегімен жасалады.
Электр қондырғысы. Станок кернеуі 380 В ауыспалы төмен вольтты ток
желісінен немесе кернеуі 6000 В жоғары вольтты ток желісінен электр
энергиясынан икемді кабель көмегімен қоректенеді.
Шарғылы бұрғылау станоктарында көп қозғалтқыштар жетегі бар.
СБШ-250МН станогының электр қондырғысының жалпы қуаттылығы
400 кВт құрайды. Станокта қуаттылығы 68 кВт айналдырғышты бас жетек
және қосымша жетектер қатары бар: - май станциясының жетегі, ол станокты
көлденеңдеу гидрожүйесін және бұрғылау беру сабын (10 кВт және 13 кВт
сәйкесінше) қоректендіреді;
- бұрғылау ұңғымасын үрлеу үшін компрессор жетегі (200 кВт);
- ұңғымадан шаңды үрлеп шығаратын желдеткіш жетегі (10 кВт);
- әр шынжырға жеке, жүріс жетектері (по 22 кВт);
- суыту қозғалтқыштары (4,5 кВт) мен компрессордың май жүйелері
(1 кВт).
Одан басқа, желдету жүйесінің қосымша жетектері, қуаттылығы 1 кВт
қозғалтқыштары бар жылытудың циркуляциялық жүйесі және т.б. бар.
Кернеуі
380 В
станокты қоректендіру
карьерлік жылжымалы
трансформаторлық подстанциямен және қуаттылығы 400 кВА төмен КРШК
3x150 + 1x50 икемді кабелімен жүзеге асырылады.
Айналдырушы жетегінен басқа барлық жетектерде төмен
вольтты
асинхронды қысқа тұйық қозғалтқыштар бар. Реттелмейтін жетегі бар
карьерлік станоктарды қолдану тәжірибесі (мысалы, П25) көрсеткендей,
тұрақты немесе ауыспалы ток реттелетін жетектерді қолданудың болашағы
зор. Ол бұрғыланатын жыныстар қаттылығы, олардың бұрғылау сатыларында
кеуектілігінің өзгерісі кезінде бұрғылау режимдерін өзгертуге мүмкіндік
береді.
Ауыр, орта типті станоктарындағы қондырғыларға атмосфералық
жауын-шашын әсерінің алдын алу үшін, олар машиналы бөлмеде орналасады.
Бұрғылау үрдісі мен барлық қосымша
(оператор) кабинасынан жүргізіледі.
16
операцияларды басқару машинист
Станок жеке жетегі бар шынжыр жүрісінде әрбір шынжырға бекітілген.
Көлденең бөренелерде шынжыр жүрісінде машиналы бөліммен бірегей
орындалған станок рамасы орналасқан. Рамаға топсамен шынжыр жүрісінің
жетегі ілінген. Электр қозғалтқышынан шынжырдың бас жұлдызына
айналдырушы момент цилиндрический редуктор мен тізбектік беру арқылы
беріледі.
Станоктағы қондырғы келесідегідей орналасады: машиналы бөлімнің
жылытуы жоқ бөлігінде - реттеу жәшігі бар компрессорлы қондырғы, ал
жылытуы бар бөлігінде гидроаппаратура блогы бар май сораптық станция,
суды бакқа толтыру сорабы, забойды суару сорабы, түзеткіш қондырғы,
басқару және жарықтандыру тізбектерінің трансформаторы, тиристорлы
түрлендіргіш және түймелі
станция, электрлі басқару шкафы, аспаптарға
жәшік орналасқан. Кабинада бұрғылау және шынжыр жүрісті басқару
пульты,
оператор
жұмсақ орындығы орнатылған.
Шынжыр жүрісті
шығарылатын
пульттан да басқаруға болады.
Кабина құрылымы
дәнекерленген бірегей металдық, дыбыстан изоляциясы бар қабырға және
төбесі бар.
Станок жұмыстық органның консольды орналасуымен орналасқан.
Машиналы бөлімнің консольды дөңесінде тіреуіштер бекітілген, олардың
мойынтіректеріне шетмойын арқылы мачта орнатылады.
Діңгекте орналасады: айналдырушы, бұрғылау снарядының (тіректік
түйін) басы бұрғылау сабымен, штангалары бар сепаратор, штангаларды
бұрау және бұрап алу механизмі, беру механизмі, қосымша операцияларды
басқару
пульты және басқа
қосымша, технологиялық қондырғылар.
Бұрғылау сабына электр қозғалтқыш айналдырушыдан момент редуктор мен
шиналы-тісті муфта арқылы беріледі, ол айналдырушы электр қозғалтқышын
осьтік және радиальды дірілден сақтайды.
Қашауға осьтік жүктемені жасау мен көтеру-түсіру операциялары беру
механизмімен жүзеге асырылады, ол гидроцилиндрлер мен төрт еселі
арқанды-тальді жүйеден тұрады.
Жұмыстық
орган
жұмыстық және
тасымалдау күйіне
мачта тіреуіштерімен топсалы жалғанған екі
гидроцилиндрмен орнатылады. Станокты көлденең жағдайға келтіру екі
алдыңғы және артқы - үш гидродомкратпен жасалады. Сепаратор діңгек
ішінде тік кеңістікте осьте бұрылатын кассета болып табылады, ол кезекті
штанганы бұрғылау осіне беруге немесе ұңғымаларды бұрғылау аяқталған
соң, бұрғылау сабын шашу кезінде штангаларды орнатуға қызмет атқарады.
Сепаратор
бұрылуы
гидроцилиндрмен жүзеге асады.
Фиксация
мен
штангаларды жабу автоматты түрде істеледі. Штангаларды бұрау және бұрап
алу цилиндрлі тіреуіш механизм, айналдырушы, төменгі және жоғарғы
кілттерден тұратын құрылғы көмегімен жүзеге асады. Бұрғылау ұсағын
ұңғымалардан жою, ұңғыманы үрлеу мен шаңды басу ауа-сулы қоспамен
жүзеге асырылады, ол бұрғылау снарядының басынан өтіп, бұрғылау сабы
ішінде шарғылы қашауды суытады, кен орында бұрғылау станогін көтеріп
алып, қарнақ (штанга) пен ұңғыма арасындағы сақиналы кеңістік бойымен
17
оны ұңғыма жиегіне алып шығады, онда машиналы бөлім астында орналасқан
желдеткішпен үрленеді. Айналдырғыш электр қозғалтқышын қоректендіру
және ұңғыманы ауа-сулы қоспамен үрлеу үшін, айналдырғышқа электр
кабелі, ауа және су шлангтары бар гирлянда келтірілген. Айналдырғышты
көтеру мен түсіру кезінде устраняется гирлянданың ілінуі мен зақымдалуын
болдырмау үшін арнайы тарту механизмі қолданылады,
ол беру
механизмімен кинематикалық байланысқан. Электр энергиясы станокқа
икемді кабельмен кернеуі 380 В ауыспалы токтың төмен вольтты желісінен
келеді.
Станок СБШ-250 (1.1-сурет) құрғақ, сулы, кеуекті жыныстарда тік және
көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған. Станоктың негізгі құрылымдық
ерекшеліктеріне жатады: бұрғылау сабын айналдырудың жоғарғы жетегі,
бұрғылау сабына (8 м) штанганың ұзындығын толық үздіксіз беру, ауа-сулы
шаңды басу жүйесі, бұрғылау сабын жинау, шашу бойынша операциялардың
механизациясы.
Жұмыстық органның барлық түйіндері діңгекте (мачта) бекітілген.
Олардың негізгілері -- айналдырушы-беру механизмі, үш штангалы,
секторлы типті кассета, штангаларды бұрап алу механизмі, гидрожетекті
жоғарғы кілт.
Діңгектің дәнекерленген кеңістіктік ферма болып табылады, оның
жоғарғы жағында - беру механизмінің блок тірегі, төменгісінде арқанды-
поршеньді беру жүйесі бар гидроцилиндрлер мен штангаларды бұрап алу
механизмі, жоғарғы кілт орнатылған. Діңгек бойымен айналдырушы
кареткасына және гирлянданың керілу кареткасына бағыттаушылар жүреді.
Діңгек ішінде үш штанганы ұстауға және бұрғылау сабын кеңейту кезінде
оларды ұңғыма осіне беруге кассеттеуші құрылғы орналасады. Діңгек үюі екі
гидроцилиндрлермен жасалады. Жұмыстық жағдайында діңгекті арнайы
механизммен бекітіледі, ол машиналы бөлім консолінде орналасады.
Электр энергиясын айналдырушы қозғалтқышына беру мен ауа-сулы
қоспаны ұңғыманы үрлеуге беру икемді гирлянда көмегімен орындалады,
оған кабель, ауа және су жеңдері біріккен.
Қарнақ пен шарғылы қашауды бұрау және бұрап алу
шпинделмен
жасалады.
Станкокты көлденең жағдайға келітру төрт гидродомкрат көмегімен
жүзеге асады, оның алдыңғы екеуі - машиналы бөлім каркасының
платформасына кронштейндермен, ал артқы екеуі - платформаның көлденең
бөренесіне бекітілген. Домкраттар қостап қосылады: екі оң немесе екі сол,
екі
алдыңғы, не екі артқы; бұл станоктың төрт нүктеге тұруы кезінде
туындайтын,
статикалық анықталмауын болдырмайды.
Барлық
операцияларды гидроцилиндрлер көмегімен орындау гидрожетектің май
сораптық станциясынан жүзеге асады.
Электр энергиясын станок икемді кабель көмегімен
кернеуі 380 В
ауыспалы токтың төмен вольтты желісінен алады. Станок жылжығанда,
18
қоректендіру кабелі автоматты түрде екі кабельдік барабанмен оралады,
шешіледі.
Станоктағы қондырғы келесідегі сияқты орналасқан. Алдыңғы бөлікте
бойлық осьпен жұмыстық орган орнатылған. Шынжыр жүріс платформасына
гидродомкраттар бекітілген. Оң жағында - шаң басу қондырғысының су багы,
ал сол жағында басқару кабинасы орналасқан.
Машиналы бөлмеде - гидроблоктары бар гидрожетектің май сораптық
станциясы,
электронасосный агрегат,
басқару
электрошкафтары,
тоңазытқышы бар компрессорлы қондырғысы; станок соңында рамада
кабельді барабан орналасқан.
Оператор кабинасында басқару пульті, жұмсақ орындық, кабинаны
жылытқыш, үстел және т.б. тұрады. Кабина құрылымы дәнекерленген, бірегей
металдық, дыбыс оқшауларымен қабырғасы, төбесі бар.
Сурет 1.1 сурет - СБШ-250МНА-32 шарғылы станок: 1 -- діңгек; 2 --
машиналы бөлім; 3 - шынжыр арбалар; 4 - шаңды басу жүйесінің багі; 5 --
машинист кабинасы; 6 -- жүріс электр қозғалтқыштары; 7 -- гидродомкраттар
19
1.2 Электр қондырғыға қойылатын техникалық талаптар
Тағайындалуы: бұрғылау станогының негізгі жұмыс механизмінің
электр қондырғысы.
Айналдырғыш редуктор арқылы жынысты бұзушы құрал ретінде әрекет
жасататын бұрғылау снарядының айналдыру мезгілін өткізу үшін қызмет
етеді және механизммен бірге қажетті бұрғылау режімін қамтамасыз етеді.
Жұмыс шарты забойдың жүктеменің біркелкі еместегемен сипатталады.
Бұрғылау кезінде айналдырушы ұзақ режімде жұмыс істейді S1.
Түсіру-көтеру операцияларын көтергіш қайталама қысқа режімде
жұмыс істейді. Ал жұмыс кезінде жүктемеге қоса аялдау арқылы ауысады. ПВ
(25... 40) % құрайды.
Реттеу диапазоны 1:10.
Барлық статикалық режімдерінде жылдамдықты ұстап тұру дәлдігі -
(5...10)%.
Жылдамдықтың рұқсат етілген жылдамдығы - (5...10)%.
Барлық диапазондағы шамадан тыс қабілеті - (2,5...3)Мн.
Қуаттың кернеуі 380 В (304...437 В) немесе 6 кВ.
Қуатының орташа теңдестірілген коэффицтенті кемінде, 0,75 (орнын
толтыру құрылғыларын ескере отырып).
Басқару жүйесі төмендегілерді қамтамасыз етуі тиіс:
а) қозғалтқыш тоғын автоматты шектеу (айналу сәтін);
б) дірілді автоматты шектеу;
в) 1 м ұңғылаудың ең жоғары өнімділігін немесе ең төменгі құнын
қамтамасыз ететін айналу қуатының тұрақтылық өлшемі немесе өзге өлшем
бойынша автоматты басқару;
г) айналу жетегі мен беру жетегінің өзара байланысқан басқарылуы
(және шаю қоспасының шығыны).
Басқару түрлері: қолмен және автоматты.
Электр жетегін қорғау
а) шектен тыс жүктелуден және қысқа тұйықталудан;
б) қуаттың тұрақтылығы режімінде ең жоғары рұқсат етілгенге жақын
тоқпен ұзақ уақыт жұмыс істеуден;
в) берілу сигналы нөл болғанда, кернеудің қосылуынан нөлдік қорғаныс,
соның ішінде ағымның ілінісуінің нөлдік мәні болғанда (векторлы басқару
кезінде);
г) тұрақты тоқ қозғалтқыштарын қоздырушы тізбегінен ажыраудан;
Бақылау мен дабылнама жүйесі
а) басқару тізбектерінде жерге тұйықталу;
б) барлық қосымша жетектерін қосу (қорғалуы нөлдік тізбегінде сигнал
берумен), атап айтқанда, салқындату жүйесінің желдеткішін;
в) электр жетектерінің жүктелу тоқтарын және басқару тізбектерінің
кернеулерін (құрылғылар бойынша бақылау);
г) бұрғылау жылдамдығы;
20
д) біліктің күшеюі.
Қолдану жағдайлары У және ХЛ климаттық аймақтарына және 2 мен 1
орынжайларының санаттарына сәйкес келуі тиіс (соңғысы - машинадан тыс
орынжайларындағы жабдықтың элементтері үшін).
Айналудың электр жетегі бұрғылаудың жоғары өнімділігін, айналу сәті
мен станоктың дірілдеуінің шектелуін қамтамасыз етуі тиіс.
Реттелмейтін асинхронды жетегі бар шарғылы бұрғылау станоктарының
айналмалы электр жетектері, олар станоктардың алғашқы
модификацияларында (түрлендірілуінде) (П-25) қолданылған, осы талаптарға
сәйкес келмеді. Осы жетектер станок жұмыс істеген кезде пайда болатын
дірілдерді жою үшін бұрғылау жағдайлары өзгергенде, бұрғылағанда
жылдамдықты ауыстыруға мүмкіндік бермеді. Бұл талаптар реттелетін электр
жетектерін пайдалану қажеттігін анықтады.
1.3 СБШ - 250 МН станогінің техникалық параметрлері
Кесте 1.1 - СБШ - 250 станогының параметрі
21 Параметрлер
СБШ-320-36
Қашау диаметрі, мм
244,5; 269
Бұрғылау тігінен шұңқырлардың тереңдігі, м
36
Бұрғылау тігінен бағыты, градус
0
Берістің максималды күш салуы, кН
600
Саптың үздіксіз берісінің жүрісі, м
17,517,5
Беріс механизмі
Екі гидроцилиндрден
төрт еселіарқанды -
полиспасты жүйе
Қашау берісінің максималды жылдамдығы, ммин
1,0
Маневрлік жылдамдық, ммин
7
-1
Бұрғы сабының максималды айналу жиілігі, с
0-2,1
Бұрғы сайманындағы айналдыру моменті, Нм
4200
3
Компрессор өнімділігі, м мин
0,84
Сығылған ауа қысымы, Мпа
0,7
Станок жүрісі
Шынжыр табанды
Станоктың қозғалу жылдамдығы, кмсағ
0,74
Станоктың көлбеуді асатын бұрышы, градус
8
Электрқозғалтқыштардың қондырылған қуаты, кВт
709
Шынжырлардың жерге қысымы, Мпа
95
Домкраттар плитасының жерге қысымы, Мпа
0,82
Станок габариттері, ені, мм:
5210
Жұмыс кезінде: ұзындығы, биіктігі
9020
2. Электр жетегін таңдау анықтамасы
Бұрғылау қондырғысының жетегі дегеніміз қозғалтқыштар мен олардың
жұмысын реттейтін, жылу мен электр энергиясын механикалыққа
айналдыратын, механикалық энергияны басқаратын және оны орындаушы
жабдықтарға
-
тораптарға, роторға, жүк
арба және т.б. беретін
трансмиссиялар мен құрылғылар жинағы.
Бұрғылау қондырғысының жетегі (1.7 сурет) фазалы роторы мен
цилиндрлі редуктордан 3 тұратын электр қозғалтқышынан 1 құралады.
Қосудың баяулығы электр қозғалтқышына роторының тізбегіне сатылардан
тұратын қосу реостатын қосу арқылы қамтамасыз етіледі.
Жинау бірліктерін өндірісте тасымалдау мақсатымен қозғалтқыш пен
редуктордың рамасы ортақ емес, ал ортақ фундаментте әрқайсысы тәуелсіз
орнатылады. Қозғалтқыш білігі серіппелі тегершік - саусақтық 2 муфта
арқылы айналмалы моментті редуктордың тез жүрісті білігінің бір ұшына
береді. Редуктордың тез жүрісті білігінің қарама - қарсы ұшына тежеуіш
шкив орнатылады, оған 4 ТКТГ - 500 типті қалыпты тежеуіш орнатылады.
Тежеуіш бұрғылау қондырғысын ол тоқтаған жағдайда тежеу үшін қызмет
етеді. Екі сатылы цилиндрлік редуктордың Ц2Ш U = 20,5 беруші қатынасы
қозғалтқыш роторының айналу жиілігі n = 985 мин - 1 кезінде бұрғылау
колоннасының қозғалысының V = 3,15 мс жылдамдығын қамтамасыз етеді.
Редуктор беруінің бірінші тез жүріс сатысы қисық тісті екі ағынды етіп
орнатылған. Тез жүрісті білік - тегершіктің тістерінің көлбеулік бағыты тісті
ілінудегі остік реакциялар өтемелеу мақсатында қарама - қарсы орындалған.
Аралық білікте ортасында бірінші сатының қисық тісті дөңгелектері арасында
баяу жүрісті екінші сатының бас тегершігі орналасқан. Редуктор корпусының
жоғарғы жартысында екі қақпақ бар, оның біреуінде май көрсететін қуыс 6, ал
басқасында май құятын тығын оралған. Шығу баяу жүрісті редуктор білігінде
шпонка арқылы біліктің тісті муфтаның 5 күпшегі орнатылған.
Электр қозғалтқышы 1, муфта 2, фазалы роторы мен цилиндрлі
редуктордан 3, ТКТГ - 500 типті қалыпты тежеуіш 4, біліктің тісті муфтаның
5 күпшегі, май көрсететін қуыс 6.
Сурет 1.2 - Бұрғылау қондырғысының жетег
22
Бар жүйелерде берілетін кернеудің фазалық басқаруы пайдаланылады,
ол тиристорлы түрлендіргішпен жүзеге асырылады. Алайда фазалық реттеуде
түрлендіргіш шығысында сапасы нашар кернеу алынады, ол кезде электр
жетегінде де, құрылымның механикалық бөлігінде де қосылу ауыспалы
процестердің болуымен сипатталады. Ауыспалы процестермен бірге уақыт
ішінде әр түрлі параметрлерінің, соның ішінде күштің кенеттен өзгеруімен
жүреді. Ол кезде ауыспалының мәндері, тіпті критикалық шектерден асып
өзгере алады. Қосу кезіндегі шектен тыс жүктемелер жетек беріктігінің қоры
қауіпті төмендеуіне әкелуі мүмкін. Сондықтан жоғарыда айтылғандарды
талдап, баяу қосу мәселесі бүгінгі күні өте өзекті деген шешім жасауға
болады. Бұл қысқа тұйықты роторлы асинхронды қозғалтқыштардың (АҚ)
қоректендіру кернеуін басқару альтернативті құралдарын іздеу қажеттілігі бар
екендігін білдіреді. Осындай альтернативтің бірі фазалық реттеу - кернеуді
ендік-импульстік реттеу принципін ауыстыру болып табылады. Осы
принципке сәйкес күштік кілттер қоректендіру көзі мен жүктеме арасында
жоғары жиілікпен
қоректендіру кернеуінің мерзіміне байланысты.
Басқарылатын шама - күштік кілттің жиіліктің тұрақты шамасында қосылған
күйдегі ұзақтығы. Шығыс кернеуінің мәні жиілік мерзімі бойындағы орташа
мәні күштік кілтті басқару импульстерінің ұңғымалығымен, оған қоса
қоректендіру кернеуінің тез мәндерімен анықталады. Ол әдісті жүзеге асыру
жабық транзисторларды пайдалану (IGBT) кезінде мүмкін, соңғысы жоғары
энергетикалық және динамикалық көрсеткіштермен сипатталады.
Бұрғылау қондырғыларына қойылатын жетектерге талаптарды орындау
жағынан, бұл жетектің кемшіліктері бар. Асинхронды қысқа тұйық электр
қозғалтқышы бар электр жетегінің кемшіліктеріне жатады: қосу моментінің
күрт өсуі, соның нәтижесінде, конвейерлі лентада жоғары керілулердің пайда
болу мүмкіндігі мен келтіру барабандарында тұрып қалу.
Электр жетегінің сипаттамаларын барынша жақсартуға жетек сұлбасы
арнайы қосу құрылғыларын: баяу қосылу мен жүктемені көп қозғалтқышты
келтіру станцияларының қозғалтқыштары арасында қажетті таратуды
қамтамасыз ететін жабық типті қосу гидромуфталары жалғау арқылы қол
жеткізіледі. Гидромуфталардың айтарлықтай кемшіліктері бар, себебі
гидромуфтаның механикалық сипаттамасы тарту органын қажет
қарқындылықпен жүргізуге мүмкіндік бермейді; қорғаудың қосылуы қызмет
көрсетуші маман қауіп төндіреді және конвейердің тұрып қалуына әкеледі, ол
оған эмульсияны қайта құю мен жаңа балқитын тығынды орнатуға кететін
уақытпен шартталады.
Электро магниттік сырғанау муфтасы. Электро магниттік сырғанау
муфтасының кемшіліктеріне келесілер жатады: жүргізу барысында
жалғастырғыш
зәкірінде пайда болатын құйынды токтар қатты қызуға
әкеледі, ол, әсіресе жоғары қуатты жетекте жалғастырғыш суытудың күрделі
жүйесін талап етеді; сақиналар арқылы тұрақты ток келіп тұратын индуктор
жарылыс қаупі бар атмосферада жұмыс шарттарына жауап беру үшін,
23
жарылыстан қауіпсіз орындалуда болуы керек; электро магниттік сырғанау
жалғастырғышы мен асинхронды қысқа тұйық электр қозғалтқышы бар
электр жетегі екі ток түрін талап етеді - тұрақты және ауыспалы, ол жетекті
қоректендіру жүйесін күрделендіреді. Сондықтан көрсетілген себептермен
электро магниттік сырғанау жалғастырғыш аймағындағы жұмыстар бұрғылау
бағандары үшін қазіргі уақытта дамымай жатыр.
Фазалы
роторы бар электр қозғалтқыштары.
Мұндай электр
қозғалтқыштарындағы баяу қосу электр қозғалтқыштарының роторлы
тізбегіне кедергіні енгізумен жүзеге асырылады. Кедергі ретінде металдық
сатылы реостат немесе сатысыз - сұйықты түрі пайдаланылады. Сұйықты
реостаттар қуаттылықтың кең диапазонына шығарылып, жарылыстан қауіпсіз
орындалуда дайындалады, ол осындай типті жетектерді көмір шахталарында
пайдалануға мүмкіндік береді. Сол сияқты, фазалы роторлы және ротор
тізбегіне қосылған металдық реостаты бар электр қозғалтқышты жетек кең
таралған. Кедергілерді енгізуді электро магнитті түйіспелер көмегімен жүзеге
асырады. Сонымен қатар, фазалы роторлы, тізбегіне басқарылмайтын
индукциялық реостаттар қосылған қозғалтқыштары бар жетектер де бар. Бұл
әдісті қолдануда кемшіліктер бар, мысалы түйіспелі сақиналардың тез ескіруі,
реттеу кедергілерінде көп шығындар,
кедергі өсуімен кермектік
сипаттамаларының азаюы, роторлы қозғалтқышқа қатысты жоғары құны.
Асинхронды фазалы роторы бар тік каскад (АТК) жүйесі бойынша
асинхронды қозғалтқыштары негізіндегі ауыспалы ток электр жетегі. Берілген
кемшіліктерінің
сұлба
-
жасау қымбаттылығы, фазалы роторы бар
қозғалтқыштың кемшіліктері.
Фазалы роторы бар асинхронды қозғалтқыштың айналым жиілігін
импульсті реттеу сұлба. Берілген сұлбада механикалық сипаттамаларын
реттеу түзетілген токты тізбектегі кедергіні өзгерту импульсты әдісімен
жасалады. Асинхронды қысқа тұйық қозғалтқышы бар электр жетегінде токты
импульсты реттеу тек статорлы тізбекте мүмкін. Асинхронды қозғалтқышты
басқарудың импульсты әдісі ең қарапайым және тез жүзеге асатын болып
табылады. Бірақ бұл әдіс кемшіліктері бар. Реттеудің мұндай әдісінде үздіксіз
ауыспалы үрдістер орын алады, соған байланысты қозғалтқышта еркін
ауыспалы токтардың жүруі қозғалтқыштың қыздыруына және қосу кезінде
ауыспалы үрдістердің сапасын нашарлататын таңбасы өзгеретін соғу
моменттерінің пайда болуына әкеледі.
Асинхронды қозғалтқышты жиілікті түрлендіргіш көмегімен (ЖТ)
реттеу. ЖТ жиілікті қажет диапазонда жиілікті баяу реттеуді қамтамасыз
етеді. Негізгі ЖТ кемшіліктері - қымбаттығы мен үлкен габариттері.
Жетекке қойылатын талаптарды қамтамасыз ету үшін электр жетектерін
басқару жүйесін талдауды жасау керек. Асинхронды қозғалтқыш пен тұрақты
ток қозғалтқышы негізіндегі электр жетектерінің жүйелерін қарастырамыз.
Егер онда қозғалтқыш білігін айналдыру жылдамдығын реттеу қажет
болмаса, асинхронды электр жетегі барлық дерлік заманауи өндірістерде орын
алған. Өз қарапайымдылығы мен сенімділігі арқасында ол басқа жетек
24
түрлеріне қарағанда арзан. Асинхронды электр жетегін енгізудің негізгі
қиындығы қозғалтқыш білігін айналдыру жылдамдығын механизмдерде
реттеу мүмкін болмауында. Асинхронды электр қозғалтқышының білік
жылдамдығын реттеудің үш түрі бар [37, с. 560]:
- қоректендіру кернеу шамасын өзгерту;
- фазалы роторы асинхронды қозғалтқышқа реттеуші реостаттарды
енгізу;
- жиілікті түрлендіргішті (ЖТ) пайдалану.
Бірінші екі әдіс маневрлі жүк арбасының электр жетегіне қойылатын
талаптарға сай келмейді. Қазіргі уақытта жиілікті реттеу машина статорында
қоректендіру кернеуін өзгерту жолымен қозғалтқыш білігін айналдыру әдісі
(ЖТ-АҚ электр жетегі жүйесі) енгізіліп жатыр [38]. Электр жетегінің бұл
жүйесі электр жетегіне қойылатын барлық талаптарды орындауға мүмкіндік
береді.
Басқарылмайтын асинхронды жетегі бар тас бұрғылау машинасының
электрлі жетегі алдыңғы тармақта атап көрсетілген талаптарға сай емес. Бұл
жетектер машинаның жұмысы кезінде пайда болатын тербелісті жою үшін
бұрғылау кезінде шарттың өзгеруі жылдамдықты өзгертуге мүмкіндік
бермейді. Аталған талаптар реттелетін жетектің қажеттілігін көрсетеді.
Асинхронды жетектерді алмастыруға келген, Г-Қ жүйесі арқылы жасалған
жетектердің аздаған кемшілігі бар - қосымша айналмалы элементтердің бар
болуы жетектің бар жұмысының сенімділігін кемітеді.
Г-Қ жүйесіндегі негізгі кемшілікті қайтамас үшін қазіргі уақытта
жетектерге қойылатын талаптарға сай келетін электржетектер жасалған.
Мұндай жүйе ЖТ-АҚ жүйесі болып саналады (жиілік өзгертуші -
асинхронды қозғалтқыш).
2.1 Электр қозғалтқыштың қуатын есептеу, оны таңдау
Бұзылуы түр бойынша конус тәрізді бұрғылау кен орыны арқылы
енгізулердің кескіш түрі және жарылған түрі бойынша айналуы бойынша
ұнғымалар.
Биіктікке енгізу h ст СБШ станоктары үшін ашық жұмыстарда
қолданылатын беру шартында іске асады Nпод, беру күші жеткілікті
дәлдікпен эмпирлік формула бойынша анықталуы мүмкін (1)
Nшар =(0.6-0.7) fбк
қос
103,
(2.1)
мұндағы, fбк - Протдьяконова шәкілі бойынша күш беру коэффициенті.
Dқашау - қашау диаметрі, см.
Шарқашаудың жынысқа ену тереңдігі:
25
hтт
Vайн
жк z шар шар
,
(2.2
мұндағы kжк = 0,5 бұрғылау жылдамдығын азайту коэффициенті
тістердің арасында жыныстардың толық бөлінбеу себебінен;
Zшар = 3 қашаудағы шарқашау саны:
Nшар - қашаудың айналу жиілігі.
Кесте 2.1 - Бұрғылау жылдамдығының көлемі
Механизмді меңгеретін толық қарсылық
Nшар =
(2.3)
Кен орында шарқашаумен меңгеретін күш эпюрасы үш бұрыш
формасына тән. Сондықтан, қашаудың айналу мезгілін анықтау үшін 23
(Dдол2) қашықтыққа салынған қашаудың айналу осін қарастырады:
Mшар =
мұндағы kтр= 1,12.
Айналдырғыштың қозғалтқыш қуаттылығы:
(2.4)
P=
,
(2.5)
мұндағы айн - қашаудың айналуының бұрыштық жылдамдығы;
Ƞмех - айналдырғыштың КПД механизмі.
Құрамдастыру механизм жүйесін таңдау негізінде редуктордың беріліс
санында Iред =11.5 және осы кесте мәліметі:
nқоз = nқос iред
26
(2.6) Ұзақтығы см,
fбк
nқос, айнмин.
nшар, кН
vайн, сммин
25
6-10
81
180-200
25
25
10-12
81
200-300
20
25
12-14
81
180-200
16
25
14-16
81
250-300
11
Кесте 2.2 - Төмендегі мәндер бойынша есептеулер жүргіземіз [34].
Берілу күшін табамыз:
Nшар = 0,7 fбк Dқос 103 = 0,7 16 25 103 = 28 103 Н
Шарқаша тістерінің жынысқа ену тереңдігі
:
hтт
Vайн
бк z шар дол
, =
11
0,5 3 81
0,09, см.
Осы мәліметке сүйене:
N шар
hтт Dдо л
2
айн Z шар 10 4
0,09 25
2
162 10 6 3 10 4 55кН
Айналдырғыштың механизміне төтеп беретін қарсылық:
М шар
N ша р Dдо л
3
тр 10 2
55 10 2 25
3
1,12 10 2 5133, Н м.
ПВ = 0,9 деп аламыз
Айналдырғыш қозғалтқышының қуаты:
Р
М ша р а й н
мех
10 3 ПВ
5133 8, 48
0,65
10 3 0,9 60,3, кВт.
Қозғалтқыштың айналу жиілігі:
nқоз = nқос iред = 81 11,05=895, айнмин
Есептік деректеріне сәйкес, айналдыру жетегі үшін қуаты бойынша ең
жақын және айналу жиілігі ең төмен 4А280S6УЗ түріндегі 4А бірегей сериялы
асинхронды қозғалтқышын аламыз. Оның негізгі деректері келесідей:[34]:
27 Dқос
25
Zшар
3
Ƞмех
0,65
fбк
15 16
айн,МПа
162
nшар,айнмин
81
vайн,сммин
11
Кесте 2.3 - 4А280S6УЗ типті асинхронды қозғалтқыштың паспорттық
берілгендері
2.2 Қозғалтқыш параметрлерін есептеу
Қуаттылық есебінің нәтижесі бойынша
4А280S6Y3 қозғалтқышын
таңдаймыз (75 кВт, 380 Вт, 1000 айналыммин.).
Кесте 2.4 - Бұл қозғалтқыштың паспорттық мәліметтері
I n
Pn
n 3U n cos n
75000
0,92 3 0,89 380
139, A.
Г - АҚ номиналды режімі үшін үлгілік сызба.
28 Қуаты Pн , кВт
75
2
Электр магнитті жүктеме Jр, кгм
2,9
Кернеу Un, Вт
380
Айналу жылдамдығы Nн, айнмин
985
IіқIном
7,0
Номиналды сырғанау, Sn
0.02
Критикалық сырғанау, Sk
0.083
Қуат коэффициентті cos
0.89
MіқMном
1,2
Жиілік fn, Гц;
50
МminMном
1,0
Желі тоғы Iс, А
139
МmaxМном
2,2
ПӘК Ƞ, %
92
Pн, кВт
75
Un, Вт
380
Cos n,
0,89
Ƞn,%
92
Sn
0,02
Fn,Гц
50
In Ln
7
Sk
0,083
2
J, кг м
2,9
Сурет 2.1 - Г тәріздес номиналды режимінің орын басу сұлбасы
Кесте 2.5 - Г тәрізді АҚ сызбаның параметрі номиналды режімі үшін
қатысты бірлікте:
Х 1
2 Х 11 Х m
2
2 0,12 3,7
3,7 3,7 2 4 0,12 3,7
0,116,
R
R11 X 1
X
0.032 0.116
0.12
0.0309.
Физикалық бірлікке қатысты аудару коэффициенті:
C
U н
3I н
380
3 139
1,576.
Статор және ротор орамаларының өзара индуктивтілігі:
Lm
X mC
314
3.7 1.576
314
0.01857, Гн.
Статор орамасының фазаларының активті кедергісі
Rs = R1C = 0.03091.572 = 0.0487, Ом.
29
Xm
3.7
R1
0.032
X1
0.12
R2
0.021
X2
0.13
X m X m 4 X 11 X m
Статор орамасының фазаларының индуктивті кедергісі
Ls
( X m X 1 ) C
314
(3.7 0.116) 1.576
314
0.01915, Гн.
Орын басу сұлбасының параметрлері үшін түзету коэффициенті:
Г
Х 1
Х 1
0,12
0,116
1,0345.
Статорға келтірілген ротордың активті кедергісі:
Rr
R2 C
2
Г
0,021 1,576
(1,0345) 2
0,0309, Ом.
Статорға келтірілген ротор орамасының фазаларының индуктивтілігі:
Lr
X 211
2
Г
314
) С
(3,7
0,13
(1,0345) 2
314
) 1,576
0,0192, Гн.
Алғашқы параметрлер арқылы ауыспалы асинхронды машинаның
индуктивтілігі.
Статордың индуктивті өтуі:
Ls L
L2M
LR
0.01915
0.01857 2
0.01918
0.00117, Гн.
Ротордың индуктивті өтуі:
Lr Lr
L2M
Ls
0.01918
0.01857 2
0.01915
0.00172, Гн.
Ротор орамасының тұрақты уақыты:
Tr
L1r
Rr
0.00172
0.0309
0.03793, сек.
Статор орамасының тұрақты уақыты:
Ts
L1s
Rs
0.00117
0.0487
0.024, сек.
30
( X m
Статордың магниттік коэффициенті:
K s
LM
Ls
0.01857
0.01915
0.9697,
Ротордың магниттік коэффициенті:
K r
LM
LR
0.01857
0.01918
0.9682.
2.3 Қозғалтқыштың механикалық сипатын есептеу
Қозғалтқыштың табиғи механикалық сипаттамасын жасау
Қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы деп - білікке түсірілетін
жүктемесінен М бастап айналу жиілігінің n тәуелсіздігі аталады.
Электр қозғалтқыштардың табиғи және жасанды сипаттары бөлінеді.
Табиғи механикалық сипаттама - бұл қозғалтқыштың білікке айналым
мерзімінен тәуелділігі қозғалтқыштың нақты жұмыс шартында оның
параметріне қатысты болуын айтады (нақты кернеу, жиілік, және тағы соған
ұқсастар.) Бір немесе бірнеше параметрлердің өзгеруі қозғалтқыштың
механикалық сипаттамасының өзгертілуіне әсер етеді. Мұндай механикалық
сипаттама жасанды деп аталады.
Жеке басқару теңестіруші реакторлар кезінде пайдалы болып табылады.
Жеке бақылауды дәл сол уақытта дұмыс істеуге тиісті вентилді жинағына
импулсті беріс беруге тиісті, басқа вентилді жинақталып басқару импулсін алу
үшін арнайы логикалық жабдықтар қолданылады.
Қозғалтқыш білігінде тоқ бағытының өзгеруін қамтамасыз ету, олар
топтан тұратын және іске қосумен, реверстермен, тежеуіштермен жұмыс
істейтін электржетектер үшін реверсивті ЖТ-Қ жүйесі кеңінен қолданылады
Табиғи механикалық сипаттамасы дегеніміз - қозғалтқыш параметрі
жұмысының жақсы жағдайы кезінде қозғалтқыш айналымының білікке түскен
күш сәтіне тәуелділігі (құнды күш, жиілік, қарсылық және сол сияқты).
Бір немесе бірнеше параметрдің өзгеруі қозғалтқыштың механикалық
сипаттамасының өзгеруіне әкеліп соғады. Мұндай механикалық сипаттама
жасанды деп аталады.
Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының теңдігін
құру үшін Клос формуласын пайдаланамыз:
M
2 M k
S S k
S k S
;
(2.7)
мұндағы Мk - қозғалтқыштың шекті жағдайы;
Sk - қозғалтқыштың шекті сырғанауы;
31
M k 975
Pн
nн
;
(2.8)
S k S н ( 2 1);
мұндағы - қозғалтқыштың жүктемелік мүмкіндігі ( = 3);
Sн - қозғалтқыштың номиналды сырғанауы.
(2.9)
S н
n1 nн
n1
;
(2.10)
мұндағы nн - ротордың айналу жылдамдығы;
n1 - статор алаңының синхронды жылдамдығы.
n1
60 f
P
60 50
3
1000 айн
мин.
мұндағы f - қуаттандыру жүйесінің өндірістік жиілігі, (f = 50 Гц);
Р ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
6
7
8
Аңдатпа
Дипломдық жоба "Бұрғылау станогінің электр жетегінің " тақырыбына
арналған. Негізгі бөлімінде бұрғылау станогінің жиілікті басқарылатын
асинхронды қозғалтқышның жобасы жасалды. Асинхронды қозғалтқыш
таңдалды және есептеулер жүргізілді, механикалық сипаттамасы тұрғызылды.
Берілген электр жетегі үшін виртуалды модель құрылды. Matlab
бағдарламасындағы зерттелген виртуалды модель техникалық процестің
талаптарын қанағаттандыратын сапалы өтпелі процесті көрсетті.
Өмір тіршілік қауіпсіздігі бойынша өндіріс бөлмесінде пайда болатын
шу және дірілді азайтуға жүргізілетін шаралар қарастырылды, цехта
орналасқан электр қондырғыларындағы қорғаныстық жерге қосу
құрылғысына есептеулер жүргізіледі және бұрғылау станогы орналасқан
бөлменің өрт жарылыс қауіпсіздігі бойынша класы анықталды.
9
Аннотация
Дипломный проект посвящен теме Электропривод бурового станка. В
основной части сделан проект асинхронного двигателя частотно управляемого
бурового станка. Были выбраны и произведены расчеты асинхронного
двигателя и даны его механические характеристики. Создана виртуальная
модель для данного электропривода. Изученная виртуальная модель в
программе Matlab показал качественно переходной процес, удовлетворяющий
требования технического процесса.
По безопасности жизнедеятельности рассмотрены предпринимаемые
меры по уменьшению шума и вибрации, возникающей в производственном
помещении,
произведены расчеты защитных заземляющих
устройств
электроустановок, расположенных в цехе и по пожаро-и взрывоопасности
определен класс помещения, где находиться буровой станок.
10
Annotation
The diploma project is dedicated to the subject of "Electric Drilling
Machine". In the main part, a project of an induction motor of frequency controlled
drilling machine was made. Induction motor calculations were made and chosen, its
mechanical characteristics were also provided. Virtual modeling was created for the
electric drilling. The researched virtual modeling in Matlab software represented
quality transition process, which satisfy the requirements of a technical process.
According to the Health and Safety, measures to be taken to reduce noise and
vibration in a production building were reviewed, calculations of the protective
grounding devices of electric drills in a workshop were made and according to the
fire explosion, was defined building's classification, where the rig is located.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.Техникалық бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
1.1 Шарғылы бұрғылау станогының қысқаша сипаттамасы. Бұрғылау
станогының құрылыс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
1.2 Электр қондырғыға қойылатын техникалық талаптар ... ... ... ... ... ...16
1.3 СБШ - 250 МН станогінің техникалық параметрлері ... ... ... ... ... ... ..17
2. Электр жетегін таңдау анықтамасы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...18
2.1 Электр қозғалтқыштың қуатын есептеу, оны таңдау ... ... ... ... ... ... ..21
2.2 Қозғалтқыш параметрлерін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
2.3 Қозғалтқыштың механикалық сипатын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
2.4 Жиілікті түрлендіргішті таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 30
2.5Векторлы басқарылатын электр жетегінің қызметтік сызбасы ... ... ...32
2.6 Шарғылы бұрғыланатын бұрғылау станогының электр механикалық
жүйесінің жұмыс істеу режимі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..36
2.7 Тоқты шектейтін реакторды таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... .38
2.8 Тізбектің толық кедергісін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
2.9 Жиілікті электр жетектің функционалды сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ..40
3 Matlab бағдарламасы бойынша электр жетегінің басқару жүйесін
зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
3.1 ЖТ - АҚ жүйесінің құрылымдық және функционалдық сұлбасын
құрастыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
4. Өмір тіршілік қауіпсіздік бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .47
4.1 Өндіріс бөлмесінде пайда болатын шу және дірілді азайту бойынша
жүргізілетін шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...47
4.2 Цехта орналасқан электр қондырғыларындағы қорғаныстық жерге
қосу құрылғысына есеп жүргізу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .51
4.3 Бұрғылау станогы орналасқан бөлменің өрт жарылыс қауіпсіздігі
бойынша класын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...55
5. Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61
5.1 Барабанды кептіру агрегатының жиілікті-реттеу асинхронды электр
жетегін басқару жүйесін пайдалану нәтижелігі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ..61
5.2 Жобаның экономикалық негізделуі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .61
5.3 ТПБ нұсқасы бойынша экономикалық нәтижелік пен капитал
жұмсауды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .62
5.4
ТПБ нұсқа
бойынша ағымдық жылдық эксплуатациялық
шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...63
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 67
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..69
12
Кіріспе
Қазақстанда тау - кен өнеркәсібінің дамуы пайдалы қазбаларды
өндірудің ашық тәсілін аса көп қолданылуымен байланысты. Бұл өндіру
тәсілінде ең қиын өндірістік процесс жарылғыш ұңғымаларды бұрғылау
болып табылады. Ұңғымалардың бұрғылау техника мен технологияларды,
электр жабдықтарды жетілдіруге тікелей байланысты.
Халықаралық талдау компанияларының мәліметтері бойынша, сұйық
көмірсуларды, негізінен мұнай және газ конденсатын пайдалану тұрақты
түрде өсетін болады. 2030 жылы сұйық көмірсулардың әлемдік саудасы оның
қазіргі көлемінен, жарты есеге астам жоғарылайды, сондықтан, бұрғылау
қондырғыларының энергетикалық көрсеткіштерін және өндірістілігінің
тұрақты өсуін қажет ететін болады (БҚ). БҚ-на ауыр климаттық және
техникалық пайдалану шарттары тән екендігін атап өту қажет. Олар
қоршаған ортаның жоғары (оңтүстік аудандарда) да, сондай-ақ, төменгі
(солтүстік кеңістікте) температураларда да жұмыс істейді. БҚ ереже бойынша,
техникалық қызмет көрсету базаларынан алшақта, олардың механизмдері
саласында жоғары білікті мамандары шектелген. БҚ механизмдерінің
технологиялық жұмыс режімі барынша қауырт, олардың жүктелуі кең
диапазонда ауыспалы және кездейсоқ сипатқа ие. БҚ орналасқан жерінің
қашықтығына байланысты олардың электр қондырғыларының қуаттылығы
шектеулі. Сонымен қатар, БҚ тоқталмауы үшін жоғары талаптар қойылады,
себебі технологиялық және электр техникалық құрылыстардың тоқтауы
ұңғымадағы апатқа және ірі экономикалық шығындарға әкеліп соғуы мүмкін.
БҚ технологиялық жүйесінің техникалық күрделілігі және өз бағасының
жоғарылығы оларды отандық тұтынушылардың көпшілігінің сатып алуын
және пайдалануға енгізілуін қиындатады. Осыдан пайдаланудағы
қондырғыларды жетілдіруге ұмтылу жіне оларды басқаруды электр
қондырғылармен сенімділікті арттыру бағытында және БҚ энергетикалық
көрсеткіштерін және өндірістілігін арттыруға бағытталады.
БҚ автоматтанған механизміне тән беталыс болып жиілік
ауыстырғышпен басқарылатын асинхронды қозғалтқыштарды кеңінен
пайдалану болып табылады. Бұл қозғалтқыштар техникалық жағынан
қарапайым және пайдалануда сенімді, ұзақ уақыт жоғары жылдамдықта,
агрессивті ортада БҚ тән, температураның айқын өзгерісінде жұмыс істей
алады. АҚ түсті металлдыаз талап етеді, салмағы аз болады, габариты аз
болады. Асинхронды жиілік-реттегіш электр қондырғыларын пайдалану БҚ
механизмінің қосымша түзетілуін және техникалық, энергетикалық
мүмкіндіктерінде оларды терең зерттеу және талдау мүмкіндігімен БҚ басқару
алгоритмін талап ететіні белгілі.
БҚ жұмысының тұрақтылығы оның механизмінің электр
қондырғысымен анықталады және сол себепті жетілдіру және заманауи
микропроцессорлы техниканың негізінде неғұрлым дамыған принциптер мен
алгоритмдерді қолданумен анықталады. Бұған сондай ақ адам-машина
13
интерфейсын жүзеге асырудың аппараттық бағдарламалық қолданылуын және
БҚ электр қондырғыларының күйін техникалық тексеруді қатыстыра қажет.
БҚ-ға жаңа техникалық құралдарды микропроцессорлы техника
негізінде енгізу бір мезгілде олардың электромагниттік сәйкестіктерін
қамтамасыз етумен негізгі өндірістік пайдаланумен ілеседі, сондықтан БҚ
электр құрылымдарының элементтерінің орналасу аймағында электромагнитті
жағдайдың талдауын талап етеді.
Көрсетілген мәселелердің шешімі асинхронды жиілікті-реттеуші
электрқондырғының механизмінде шешу оның сенімділігінің, техникалық-
экономикалық көрсеткіштерінің және өнімділігінің артуына әсер ететіні
белгілі.
АҚ жүйесі бойынша аусыпалы тоқты жобалау электр қозғалтқышының,
қозғалтқышта есептеу және моделдеу таңдауын талап етеді. Асинхронды
қондырғыда ауыспалы процестері компьютерлік бағдарламаның көмегімен
есептеуді талап етеді.
Бұл жұмыста бұрғылаудың технологиялық процесін жақсартуға
әрекеттесетін электр жетегін басқару жүйесінің параметрін таңдау мәселелері
және оның есептелуі қарастырылды.
14
1. Техникалық бөлімі
1.1 Шарғылы бұрғылау станогының қысқаша сипаттамасы.
Бұрғылау станогының құрылысы
Шарғылы бұрғылаудың барлық станоктары - өздігінен жүретін және
келесі негізгі қондырғылардан тұрады (1.1-сурет): жүру арбасы, діңгек
(мұнара) бар жұмыстық
орган, бұрғылау сабын айналдыру механизмі,
бұрғылау аспабын ұңғыманың кен орындарының механизмі, сапты жасау мен
дамыту механизмі, бұрғылау сабын көтеру механизмі, ұңғыманы тазалау мен
шаңды ұстау немесе шаңды басу құрылғылары, діңгекті жұмыстық күйге
көтеру және тасымалдау күйіне түсіру механизмі, станокты көкжиектеу
механизмі, сонымен қатар электр қондырғысы, машиналы бөлме мен басқару
кабиналары.
Жүру арбасы. Ауыр станоктар, әдетте, шынжыр арбаларға орнатылады,
ал орта және жеңіл типті станоктар - шынжыр түріндегі сияқты да,
пневматикалық жүрісте де болады.
Діңгек. Көп жағдайда бір жағынан ашық, қимасы тіктөртбұрышты,
кеңістіктік
ферма болып табылады. Мұндай құрылымдық шешім
механизмдерді және қоректендіру коммуникацияларын бақылау мен қызмет
көрсетуді жеңілдетеді. Діңгек станоктар платформасына топсамен бекітіледі
де, жұмыстық немесе тасымалдық жағдайда тұра алады. Көптеген
станоктарда, әсіресе соңғы шығарылымдарында, мачтаның орналасуы
консольды, яғни діңгек негізгі раманың ұшына - станок платформасына
орнатылады.
Кейбір станоктар, әсіресе ауыр және орта типтерінде, мачталар ортада
орналасады, ол станоктар салмағы бірдей болған кезде де консолды түрімен
салыстырғанда, ұңғыма
забойына көбірек қысымды жасауға мүмкіндік
береді, яғни станок салмағын пайдалану коэффициентін жоғарлатиады.
Алайда діңгек ортада орналасқанда келесі технологиялық кемшіліктер
болады: ұңғымаларды кемер жиігіне тікелей жағындықта бұрғылау мүмкін
еместігі, көлбеу ұңғымаларды бұрғылау қиындығы, тасымалдау жағдайында
станок ұзындығының ұлғаюы және т.б.
Діңгектің жұмыстық жағдайға көтеру мен тасымалдау жағдайына түсіру
барлық дерлік станоктарда гидравликалық цилиндрлер көмегімен жасалады.
Бұрғылау аспабын айналдыру механизмі. Көптеген станоктарда аспап
айналу жылдамдығы 0-150 айнмин аралығында өзгереді. Бұрғылау аспабын
айналымды беру айналдырғыштың жоғарғы орналасуында да, станок
рамасында да жүзеге асады, яғни бас штангалы ротормен немесе бойлық
шпиндель механизмі және қысқышты патронмен жасалады. Соңғы жағдайда
мачта салмағы айтарлықтай төмендейді.
Бұрғылау аспабын ұңғыманың кен орынна беру механизмі. Жиірек
аспапты кен орынында гидравликалық әдіспен іске асырылады, бұл
жүктемені реттеу мен серпінділіктің жеткілікті дәрежесін қамтамасыз етеді.
15
Осы кездегі көтеру-түсіру операциялары бұрғылау сабын жинау мен шашуда
станокта орнатылған арнайы жүк арбаларымен жүзеге асады.
Ұңғыманы тазалау мен шаңды ұстау немесе шаңды басу құрылғылары.
Барлық станоктарда ыдырау өнімдерін ұңғымаға бұрғылау сабы арқылы
компрессорламен айдалатын сығылған ауамен жояды. Шарғылы қашауды
суытып, ауа құбыр сыртындағы кеңістікпен бұрғылау ұсағын ұңғыма жиегіне
алып шығады, онда ірі фракциялар тұнады, одан кіші жыныс бөлшектері мен
шаң желдеткішпен шаң жинау бункеріне сорып алынады, ал шаңдалған ауа
атмосфераға шығарылады. Ұңғыманы бұрғылау кезінде силикозды қауіпті
шаңды басу үшін станоктарда маталы сүзгіштер орнатады немесе ауа ағынына
суды бүркеді, ұңғыма ауа-сулы қоспамен үрленеді.
Станокты жұмыстық жағдайға орнату, яғни көлденеңдеу үш, сирегірек
төрт гидравликалық домкраттар көмегімен жасалады.
Электр қондырғысы. Станок кернеуі 380 В ауыспалы төмен вольтты ток
желісінен немесе кернеуі 6000 В жоғары вольтты ток желісінен электр
энергиясынан икемді кабель көмегімен қоректенеді.
Шарғылы бұрғылау станоктарында көп қозғалтқыштар жетегі бар.
СБШ-250МН станогының электр қондырғысының жалпы қуаттылығы
400 кВт құрайды. Станокта қуаттылығы 68 кВт айналдырғышты бас жетек
және қосымша жетектер қатары бар: - май станциясының жетегі, ол станокты
көлденеңдеу гидрожүйесін және бұрғылау беру сабын (10 кВт және 13 кВт
сәйкесінше) қоректендіреді;
- бұрғылау ұңғымасын үрлеу үшін компрессор жетегі (200 кВт);
- ұңғымадан шаңды үрлеп шығаратын желдеткіш жетегі (10 кВт);
- әр шынжырға жеке, жүріс жетектері (по 22 кВт);
- суыту қозғалтқыштары (4,5 кВт) мен компрессордың май жүйелері
(1 кВт).
Одан басқа, желдету жүйесінің қосымша жетектері, қуаттылығы 1 кВт
қозғалтқыштары бар жылытудың циркуляциялық жүйесі және т.б. бар.
Кернеуі
380 В
станокты қоректендіру
карьерлік жылжымалы
трансформаторлық подстанциямен және қуаттылығы 400 кВА төмен КРШК
3x150 + 1x50 икемді кабелімен жүзеге асырылады.
Айналдырушы жетегінен басқа барлық жетектерде төмен
вольтты
асинхронды қысқа тұйық қозғалтқыштар бар. Реттелмейтін жетегі бар
карьерлік станоктарды қолдану тәжірибесі (мысалы, П25) көрсеткендей,
тұрақты немесе ауыспалы ток реттелетін жетектерді қолданудың болашағы
зор. Ол бұрғыланатын жыныстар қаттылығы, олардың бұрғылау сатыларында
кеуектілігінің өзгерісі кезінде бұрғылау режимдерін өзгертуге мүмкіндік
береді.
Ауыр, орта типті станоктарындағы қондырғыларға атмосфералық
жауын-шашын әсерінің алдын алу үшін, олар машиналы бөлмеде орналасады.
Бұрғылау үрдісі мен барлық қосымша
(оператор) кабинасынан жүргізіледі.
16
операцияларды басқару машинист
Станок жеке жетегі бар шынжыр жүрісінде әрбір шынжырға бекітілген.
Көлденең бөренелерде шынжыр жүрісінде машиналы бөліммен бірегей
орындалған станок рамасы орналасқан. Рамаға топсамен шынжыр жүрісінің
жетегі ілінген. Электр қозғалтқышынан шынжырдың бас жұлдызына
айналдырушы момент цилиндрический редуктор мен тізбектік беру арқылы
беріледі.
Станоктағы қондырғы келесідегідей орналасады: машиналы бөлімнің
жылытуы жоқ бөлігінде - реттеу жәшігі бар компрессорлы қондырғы, ал
жылытуы бар бөлігінде гидроаппаратура блогы бар май сораптық станция,
суды бакқа толтыру сорабы, забойды суару сорабы, түзеткіш қондырғы,
басқару және жарықтандыру тізбектерінің трансформаторы, тиристорлы
түрлендіргіш және түймелі
станция, электрлі басқару шкафы, аспаптарға
жәшік орналасқан. Кабинада бұрғылау және шынжыр жүрісті басқару
пульты,
оператор
жұмсақ орындығы орнатылған.
Шынжыр жүрісті
шығарылатын
пульттан да басқаруға болады.
Кабина құрылымы
дәнекерленген бірегей металдық, дыбыстан изоляциясы бар қабырға және
төбесі бар.
Станок жұмыстық органның консольды орналасуымен орналасқан.
Машиналы бөлімнің консольды дөңесінде тіреуіштер бекітілген, олардың
мойынтіректеріне шетмойын арқылы мачта орнатылады.
Діңгекте орналасады: айналдырушы, бұрғылау снарядының (тіректік
түйін) басы бұрғылау сабымен, штангалары бар сепаратор, штангаларды
бұрау және бұрап алу механизмі, беру механизмі, қосымша операцияларды
басқару
пульты және басқа
қосымша, технологиялық қондырғылар.
Бұрғылау сабына электр қозғалтқыш айналдырушыдан момент редуктор мен
шиналы-тісті муфта арқылы беріледі, ол айналдырушы электр қозғалтқышын
осьтік және радиальды дірілден сақтайды.
Қашауға осьтік жүктемені жасау мен көтеру-түсіру операциялары беру
механизмімен жүзеге асырылады, ол гидроцилиндрлер мен төрт еселі
арқанды-тальді жүйеден тұрады.
Жұмыстық
орган
жұмыстық және
тасымалдау күйіне
мачта тіреуіштерімен топсалы жалғанған екі
гидроцилиндрмен орнатылады. Станокты көлденең жағдайға келтіру екі
алдыңғы және артқы - үш гидродомкратпен жасалады. Сепаратор діңгек
ішінде тік кеңістікте осьте бұрылатын кассета болып табылады, ол кезекті
штанганы бұрғылау осіне беруге немесе ұңғымаларды бұрғылау аяқталған
соң, бұрғылау сабын шашу кезінде штангаларды орнатуға қызмет атқарады.
Сепаратор
бұрылуы
гидроцилиндрмен жүзеге асады.
Фиксация
мен
штангаларды жабу автоматты түрде істеледі. Штангаларды бұрау және бұрап
алу цилиндрлі тіреуіш механизм, айналдырушы, төменгі және жоғарғы
кілттерден тұратын құрылғы көмегімен жүзеге асады. Бұрғылау ұсағын
ұңғымалардан жою, ұңғыманы үрлеу мен шаңды басу ауа-сулы қоспамен
жүзеге асырылады, ол бұрғылау снарядының басынан өтіп, бұрғылау сабы
ішінде шарғылы қашауды суытады, кен орында бұрғылау станогін көтеріп
алып, қарнақ (штанга) пен ұңғыма арасындағы сақиналы кеңістік бойымен
17
оны ұңғыма жиегіне алып шығады, онда машиналы бөлім астында орналасқан
желдеткішпен үрленеді. Айналдырғыш электр қозғалтқышын қоректендіру
және ұңғыманы ауа-сулы қоспамен үрлеу үшін, айналдырғышқа электр
кабелі, ауа және су шлангтары бар гирлянда келтірілген. Айналдырғышты
көтеру мен түсіру кезінде устраняется гирлянданың ілінуі мен зақымдалуын
болдырмау үшін арнайы тарту механизмі қолданылады,
ол беру
механизмімен кинематикалық байланысқан. Электр энергиясы станокқа
икемді кабельмен кернеуі 380 В ауыспалы токтың төмен вольтты желісінен
келеді.
Станок СБШ-250 (1.1-сурет) құрғақ, сулы, кеуекті жыныстарда тік және
көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға арналған. Станоктың негізгі құрылымдық
ерекшеліктеріне жатады: бұрғылау сабын айналдырудың жоғарғы жетегі,
бұрғылау сабына (8 м) штанганың ұзындығын толық үздіксіз беру, ауа-сулы
шаңды басу жүйесі, бұрғылау сабын жинау, шашу бойынша операциялардың
механизациясы.
Жұмыстық органның барлық түйіндері діңгекте (мачта) бекітілген.
Олардың негізгілері -- айналдырушы-беру механизмі, үш штангалы,
секторлы типті кассета, штангаларды бұрап алу механизмі, гидрожетекті
жоғарғы кілт.
Діңгектің дәнекерленген кеңістіктік ферма болып табылады, оның
жоғарғы жағында - беру механизмінің блок тірегі, төменгісінде арқанды-
поршеньді беру жүйесі бар гидроцилиндрлер мен штангаларды бұрап алу
механизмі, жоғарғы кілт орнатылған. Діңгек бойымен айналдырушы
кареткасына және гирлянданың керілу кареткасына бағыттаушылар жүреді.
Діңгек ішінде үш штанганы ұстауға және бұрғылау сабын кеңейту кезінде
оларды ұңғыма осіне беруге кассеттеуші құрылғы орналасады. Діңгек үюі екі
гидроцилиндрлермен жасалады. Жұмыстық жағдайында діңгекті арнайы
механизммен бекітіледі, ол машиналы бөлім консолінде орналасады.
Электр энергиясын айналдырушы қозғалтқышына беру мен ауа-сулы
қоспаны ұңғыманы үрлеуге беру икемді гирлянда көмегімен орындалады,
оған кабель, ауа және су жеңдері біріккен.
Қарнақ пен шарғылы қашауды бұрау және бұрап алу
шпинделмен
жасалады.
Станкокты көлденең жағдайға келітру төрт гидродомкрат көмегімен
жүзеге асады, оның алдыңғы екеуі - машиналы бөлім каркасының
платформасына кронштейндермен, ал артқы екеуі - платформаның көлденең
бөренесіне бекітілген. Домкраттар қостап қосылады: екі оң немесе екі сол,
екі
алдыңғы, не екі артқы; бұл станоктың төрт нүктеге тұруы кезінде
туындайтын,
статикалық анықталмауын болдырмайды.
Барлық
операцияларды гидроцилиндрлер көмегімен орындау гидрожетектің май
сораптық станциясынан жүзеге асады.
Электр энергиясын станок икемді кабель көмегімен
кернеуі 380 В
ауыспалы токтың төмен вольтты желісінен алады. Станок жылжығанда,
18
қоректендіру кабелі автоматты түрде екі кабельдік барабанмен оралады,
шешіледі.
Станоктағы қондырғы келесідегі сияқты орналасқан. Алдыңғы бөлікте
бойлық осьпен жұмыстық орган орнатылған. Шынжыр жүріс платформасына
гидродомкраттар бекітілген. Оң жағында - шаң басу қондырғысының су багы,
ал сол жағында басқару кабинасы орналасқан.
Машиналы бөлмеде - гидроблоктары бар гидрожетектің май сораптық
станциясы,
электронасосный агрегат,
басқару
электрошкафтары,
тоңазытқышы бар компрессорлы қондырғысы; станок соңында рамада
кабельді барабан орналасқан.
Оператор кабинасында басқару пульті, жұмсақ орындық, кабинаны
жылытқыш, үстел және т.б. тұрады. Кабина құрылымы дәнекерленген, бірегей
металдық, дыбыс оқшауларымен қабырғасы, төбесі бар.
Сурет 1.1 сурет - СБШ-250МНА-32 шарғылы станок: 1 -- діңгек; 2 --
машиналы бөлім; 3 - шынжыр арбалар; 4 - шаңды басу жүйесінің багі; 5 --
машинист кабинасы; 6 -- жүріс электр қозғалтқыштары; 7 -- гидродомкраттар
19
1.2 Электр қондырғыға қойылатын техникалық талаптар
Тағайындалуы: бұрғылау станогының негізгі жұмыс механизмінің
электр қондырғысы.
Айналдырғыш редуктор арқылы жынысты бұзушы құрал ретінде әрекет
жасататын бұрғылау снарядының айналдыру мезгілін өткізу үшін қызмет
етеді және механизммен бірге қажетті бұрғылау режімін қамтамасыз етеді.
Жұмыс шарты забойдың жүктеменің біркелкі еместегемен сипатталады.
Бұрғылау кезінде айналдырушы ұзақ режімде жұмыс істейді S1.
Түсіру-көтеру операцияларын көтергіш қайталама қысқа режімде
жұмыс істейді. Ал жұмыс кезінде жүктемеге қоса аялдау арқылы ауысады. ПВ
(25... 40) % құрайды.
Реттеу диапазоны 1:10.
Барлық статикалық режімдерінде жылдамдықты ұстап тұру дәлдігі -
(5...10)%.
Жылдамдықтың рұқсат етілген жылдамдығы - (5...10)%.
Барлық диапазондағы шамадан тыс қабілеті - (2,5...3)Мн.
Қуаттың кернеуі 380 В (304...437 В) немесе 6 кВ.
Қуатының орташа теңдестірілген коэффицтенті кемінде, 0,75 (орнын
толтыру құрылғыларын ескере отырып).
Басқару жүйесі төмендегілерді қамтамасыз етуі тиіс:
а) қозғалтқыш тоғын автоматты шектеу (айналу сәтін);
б) дірілді автоматты шектеу;
в) 1 м ұңғылаудың ең жоғары өнімділігін немесе ең төменгі құнын
қамтамасыз ететін айналу қуатының тұрақтылық өлшемі немесе өзге өлшем
бойынша автоматты басқару;
г) айналу жетегі мен беру жетегінің өзара байланысқан басқарылуы
(және шаю қоспасының шығыны).
Басқару түрлері: қолмен және автоматты.
Электр жетегін қорғау
а) шектен тыс жүктелуден және қысқа тұйықталудан;
б) қуаттың тұрақтылығы режімінде ең жоғары рұқсат етілгенге жақын
тоқпен ұзақ уақыт жұмыс істеуден;
в) берілу сигналы нөл болғанда, кернеудің қосылуынан нөлдік қорғаныс,
соның ішінде ағымның ілінісуінің нөлдік мәні болғанда (векторлы басқару
кезінде);
г) тұрақты тоқ қозғалтқыштарын қоздырушы тізбегінен ажыраудан;
Бақылау мен дабылнама жүйесі
а) басқару тізбектерінде жерге тұйықталу;
б) барлық қосымша жетектерін қосу (қорғалуы нөлдік тізбегінде сигнал
берумен), атап айтқанда, салқындату жүйесінің желдеткішін;
в) электр жетектерінің жүктелу тоқтарын және басқару тізбектерінің
кернеулерін (құрылғылар бойынша бақылау);
г) бұрғылау жылдамдығы;
20
д) біліктің күшеюі.
Қолдану жағдайлары У және ХЛ климаттық аймақтарына және 2 мен 1
орынжайларының санаттарына сәйкес келуі тиіс (соңғысы - машинадан тыс
орынжайларындағы жабдықтың элементтері үшін).
Айналудың электр жетегі бұрғылаудың жоғары өнімділігін, айналу сәті
мен станоктың дірілдеуінің шектелуін қамтамасыз етуі тиіс.
Реттелмейтін асинхронды жетегі бар шарғылы бұрғылау станоктарының
айналмалы электр жетектері, олар станоктардың алғашқы
модификацияларында (түрлендірілуінде) (П-25) қолданылған, осы талаптарға
сәйкес келмеді. Осы жетектер станок жұмыс істеген кезде пайда болатын
дірілдерді жою үшін бұрғылау жағдайлары өзгергенде, бұрғылағанда
жылдамдықты ауыстыруға мүмкіндік бермеді. Бұл талаптар реттелетін электр
жетектерін пайдалану қажеттігін анықтады.
1.3 СБШ - 250 МН станогінің техникалық параметрлері
Кесте 1.1 - СБШ - 250 станогының параметрі
21 Параметрлер
СБШ-320-36
Қашау диаметрі, мм
244,5; 269
Бұрғылау тігінен шұңқырлардың тереңдігі, м
36
Бұрғылау тігінен бағыты, градус
0
Берістің максималды күш салуы, кН
600
Саптың үздіксіз берісінің жүрісі, м
17,517,5
Беріс механизмі
Екі гидроцилиндрден
төрт еселіарқанды -
полиспасты жүйе
Қашау берісінің максималды жылдамдығы, ммин
1,0
Маневрлік жылдамдық, ммин
7
-1
Бұрғы сабының максималды айналу жиілігі, с
0-2,1
Бұрғы сайманындағы айналдыру моменті, Нм
4200
3
Компрессор өнімділігі, м мин
0,84
Сығылған ауа қысымы, Мпа
0,7
Станок жүрісі
Шынжыр табанды
Станоктың қозғалу жылдамдығы, кмсағ
0,74
Станоктың көлбеуді асатын бұрышы, градус
8
Электрқозғалтқыштардың қондырылған қуаты, кВт
709
Шынжырлардың жерге қысымы, Мпа
95
Домкраттар плитасының жерге қысымы, Мпа
0,82
Станок габариттері, ені, мм:
5210
Жұмыс кезінде: ұзындығы, биіктігі
9020
2. Электр жетегін таңдау анықтамасы
Бұрғылау қондырғысының жетегі дегеніміз қозғалтқыштар мен олардың
жұмысын реттейтін, жылу мен электр энергиясын механикалыққа
айналдыратын, механикалық энергияны басқаратын және оны орындаушы
жабдықтарға
-
тораптарға, роторға, жүк
арба және т.б. беретін
трансмиссиялар мен құрылғылар жинағы.
Бұрғылау қондырғысының жетегі (1.7 сурет) фазалы роторы мен
цилиндрлі редуктордан 3 тұратын электр қозғалтқышынан 1 құралады.
Қосудың баяулығы электр қозғалтқышына роторының тізбегіне сатылардан
тұратын қосу реостатын қосу арқылы қамтамасыз етіледі.
Жинау бірліктерін өндірісте тасымалдау мақсатымен қозғалтқыш пен
редуктордың рамасы ортақ емес, ал ортақ фундаментте әрқайсысы тәуелсіз
орнатылады. Қозғалтқыш білігі серіппелі тегершік - саусақтық 2 муфта
арқылы айналмалы моментті редуктордың тез жүрісті білігінің бір ұшына
береді. Редуктордың тез жүрісті білігінің қарама - қарсы ұшына тежеуіш
шкив орнатылады, оған 4 ТКТГ - 500 типті қалыпты тежеуіш орнатылады.
Тежеуіш бұрғылау қондырғысын ол тоқтаған жағдайда тежеу үшін қызмет
етеді. Екі сатылы цилиндрлік редуктордың Ц2Ш U = 20,5 беруші қатынасы
қозғалтқыш роторының айналу жиілігі n = 985 мин - 1 кезінде бұрғылау
колоннасының қозғалысының V = 3,15 мс жылдамдығын қамтамасыз етеді.
Редуктор беруінің бірінші тез жүріс сатысы қисық тісті екі ағынды етіп
орнатылған. Тез жүрісті білік - тегершіктің тістерінің көлбеулік бағыты тісті
ілінудегі остік реакциялар өтемелеу мақсатында қарама - қарсы орындалған.
Аралық білікте ортасында бірінші сатының қисық тісті дөңгелектері арасында
баяу жүрісті екінші сатының бас тегершігі орналасқан. Редуктор корпусының
жоғарғы жартысында екі қақпақ бар, оның біреуінде май көрсететін қуыс 6, ал
басқасында май құятын тығын оралған. Шығу баяу жүрісті редуктор білігінде
шпонка арқылы біліктің тісті муфтаның 5 күпшегі орнатылған.
Электр қозғалтқышы 1, муфта 2, фазалы роторы мен цилиндрлі
редуктордан 3, ТКТГ - 500 типті қалыпты тежеуіш 4, біліктің тісті муфтаның
5 күпшегі, май көрсететін қуыс 6.
Сурет 1.2 - Бұрғылау қондырғысының жетег
22
Бар жүйелерде берілетін кернеудің фазалық басқаруы пайдаланылады,
ол тиристорлы түрлендіргішпен жүзеге асырылады. Алайда фазалық реттеуде
түрлендіргіш шығысында сапасы нашар кернеу алынады, ол кезде электр
жетегінде де, құрылымның механикалық бөлігінде де қосылу ауыспалы
процестердің болуымен сипатталады. Ауыспалы процестермен бірге уақыт
ішінде әр түрлі параметрлерінің, соның ішінде күштің кенеттен өзгеруімен
жүреді. Ол кезде ауыспалының мәндері, тіпті критикалық шектерден асып
өзгере алады. Қосу кезіндегі шектен тыс жүктемелер жетек беріктігінің қоры
қауіпті төмендеуіне әкелуі мүмкін. Сондықтан жоғарыда айтылғандарды
талдап, баяу қосу мәселесі бүгінгі күні өте өзекті деген шешім жасауға
болады. Бұл қысқа тұйықты роторлы асинхронды қозғалтқыштардың (АҚ)
қоректендіру кернеуін басқару альтернативті құралдарын іздеу қажеттілігі бар
екендігін білдіреді. Осындай альтернативтің бірі фазалық реттеу - кернеуді
ендік-импульстік реттеу принципін ауыстыру болып табылады. Осы
принципке сәйкес күштік кілттер қоректендіру көзі мен жүктеме арасында
жоғары жиілікпен
қоректендіру кернеуінің мерзіміне байланысты.
Басқарылатын шама - күштік кілттің жиіліктің тұрақты шамасында қосылған
күйдегі ұзақтығы. Шығыс кернеуінің мәні жиілік мерзімі бойындағы орташа
мәні күштік кілтті басқару импульстерінің ұңғымалығымен, оған қоса
қоректендіру кернеуінің тез мәндерімен анықталады. Ол әдісті жүзеге асыру
жабық транзисторларды пайдалану (IGBT) кезінде мүмкін, соңғысы жоғары
энергетикалық және динамикалық көрсеткіштермен сипатталады.
Бұрғылау қондырғыларына қойылатын жетектерге талаптарды орындау
жағынан, бұл жетектің кемшіліктері бар. Асинхронды қысқа тұйық электр
қозғалтқышы бар электр жетегінің кемшіліктеріне жатады: қосу моментінің
күрт өсуі, соның нәтижесінде, конвейерлі лентада жоғары керілулердің пайда
болу мүмкіндігі мен келтіру барабандарында тұрып қалу.
Электр жетегінің сипаттамаларын барынша жақсартуға жетек сұлбасы
арнайы қосу құрылғыларын: баяу қосылу мен жүктемені көп қозғалтқышты
келтіру станцияларының қозғалтқыштары арасында қажетті таратуды
қамтамасыз ететін жабық типті қосу гидромуфталары жалғау арқылы қол
жеткізіледі. Гидромуфталардың айтарлықтай кемшіліктері бар, себебі
гидромуфтаның механикалық сипаттамасы тарту органын қажет
қарқындылықпен жүргізуге мүмкіндік бермейді; қорғаудың қосылуы қызмет
көрсетуші маман қауіп төндіреді және конвейердің тұрып қалуына әкеледі, ол
оған эмульсияны қайта құю мен жаңа балқитын тығынды орнатуға кететін
уақытпен шартталады.
Электро магниттік сырғанау муфтасы. Электро магниттік сырғанау
муфтасының кемшіліктеріне келесілер жатады: жүргізу барысында
жалғастырғыш
зәкірінде пайда болатын құйынды токтар қатты қызуға
әкеледі, ол, әсіресе жоғары қуатты жетекте жалғастырғыш суытудың күрделі
жүйесін талап етеді; сақиналар арқылы тұрақты ток келіп тұратын индуктор
жарылыс қаупі бар атмосферада жұмыс шарттарына жауап беру үшін,
23
жарылыстан қауіпсіз орындалуда болуы керек; электро магниттік сырғанау
жалғастырғышы мен асинхронды қысқа тұйық электр қозғалтқышы бар
электр жетегі екі ток түрін талап етеді - тұрақты және ауыспалы, ол жетекті
қоректендіру жүйесін күрделендіреді. Сондықтан көрсетілген себептермен
электро магниттік сырғанау жалғастырғыш аймағындағы жұмыстар бұрғылау
бағандары үшін қазіргі уақытта дамымай жатыр.
Фазалы
роторы бар электр қозғалтқыштары.
Мұндай электр
қозғалтқыштарындағы баяу қосу электр қозғалтқыштарының роторлы
тізбегіне кедергіні енгізумен жүзеге асырылады. Кедергі ретінде металдық
сатылы реостат немесе сатысыз - сұйықты түрі пайдаланылады. Сұйықты
реостаттар қуаттылықтың кең диапазонына шығарылып, жарылыстан қауіпсіз
орындалуда дайындалады, ол осындай типті жетектерді көмір шахталарында
пайдалануға мүмкіндік береді. Сол сияқты, фазалы роторлы және ротор
тізбегіне қосылған металдық реостаты бар электр қозғалтқышты жетек кең
таралған. Кедергілерді енгізуді электро магнитті түйіспелер көмегімен жүзеге
асырады. Сонымен қатар, фазалы роторлы, тізбегіне басқарылмайтын
индукциялық реостаттар қосылған қозғалтқыштары бар жетектер де бар. Бұл
әдісті қолдануда кемшіліктер бар, мысалы түйіспелі сақиналардың тез ескіруі,
реттеу кедергілерінде көп шығындар,
кедергі өсуімен кермектік
сипаттамаларының азаюы, роторлы қозғалтқышқа қатысты жоғары құны.
Асинхронды фазалы роторы бар тік каскад (АТК) жүйесі бойынша
асинхронды қозғалтқыштары негізіндегі ауыспалы ток электр жетегі. Берілген
кемшіліктерінің
сұлба
-
жасау қымбаттылығы, фазалы роторы бар
қозғалтқыштың кемшіліктері.
Фазалы роторы бар асинхронды қозғалтқыштың айналым жиілігін
импульсті реттеу сұлба. Берілген сұлбада механикалық сипаттамаларын
реттеу түзетілген токты тізбектегі кедергіні өзгерту импульсты әдісімен
жасалады. Асинхронды қысқа тұйық қозғалтқышы бар электр жетегінде токты
импульсты реттеу тек статорлы тізбекте мүмкін. Асинхронды қозғалтқышты
басқарудың импульсты әдісі ең қарапайым және тез жүзеге асатын болып
табылады. Бірақ бұл әдіс кемшіліктері бар. Реттеудің мұндай әдісінде үздіксіз
ауыспалы үрдістер орын алады, соған байланысты қозғалтқышта еркін
ауыспалы токтардың жүруі қозғалтқыштың қыздыруына және қосу кезінде
ауыспалы үрдістердің сапасын нашарлататын таңбасы өзгеретін соғу
моменттерінің пайда болуына әкеледі.
Асинхронды қозғалтқышты жиілікті түрлендіргіш көмегімен (ЖТ)
реттеу. ЖТ жиілікті қажет диапазонда жиілікті баяу реттеуді қамтамасыз
етеді. Негізгі ЖТ кемшіліктері - қымбаттығы мен үлкен габариттері.
Жетекке қойылатын талаптарды қамтамасыз ету үшін электр жетектерін
басқару жүйесін талдауды жасау керек. Асинхронды қозғалтқыш пен тұрақты
ток қозғалтқышы негізіндегі электр жетектерінің жүйелерін қарастырамыз.
Егер онда қозғалтқыш білігін айналдыру жылдамдығын реттеу қажет
болмаса, асинхронды электр жетегі барлық дерлік заманауи өндірістерде орын
алған. Өз қарапайымдылығы мен сенімділігі арқасында ол басқа жетек
24
түрлеріне қарағанда арзан. Асинхронды электр жетегін енгізудің негізгі
қиындығы қозғалтқыш білігін айналдыру жылдамдығын механизмдерде
реттеу мүмкін болмауында. Асинхронды электр қозғалтқышының білік
жылдамдығын реттеудің үш түрі бар [37, с. 560]:
- қоректендіру кернеу шамасын өзгерту;
- фазалы роторы асинхронды қозғалтқышқа реттеуші реостаттарды
енгізу;
- жиілікті түрлендіргішті (ЖТ) пайдалану.
Бірінші екі әдіс маневрлі жүк арбасының электр жетегіне қойылатын
талаптарға сай келмейді. Қазіргі уақытта жиілікті реттеу машина статорында
қоректендіру кернеуін өзгерту жолымен қозғалтқыш білігін айналдыру әдісі
(ЖТ-АҚ электр жетегі жүйесі) енгізіліп жатыр [38]. Электр жетегінің бұл
жүйесі электр жетегіне қойылатын барлық талаптарды орындауға мүмкіндік
береді.
Басқарылмайтын асинхронды жетегі бар тас бұрғылау машинасының
электрлі жетегі алдыңғы тармақта атап көрсетілген талаптарға сай емес. Бұл
жетектер машинаның жұмысы кезінде пайда болатын тербелісті жою үшін
бұрғылау кезінде шарттың өзгеруі жылдамдықты өзгертуге мүмкіндік
бермейді. Аталған талаптар реттелетін жетектің қажеттілігін көрсетеді.
Асинхронды жетектерді алмастыруға келген, Г-Қ жүйесі арқылы жасалған
жетектердің аздаған кемшілігі бар - қосымша айналмалы элементтердің бар
болуы жетектің бар жұмысының сенімділігін кемітеді.
Г-Қ жүйесіндегі негізгі кемшілікті қайтамас үшін қазіргі уақытта
жетектерге қойылатын талаптарға сай келетін электржетектер жасалған.
Мұндай жүйе ЖТ-АҚ жүйесі болып саналады (жиілік өзгертуші -
асинхронды қозғалтқыш).
2.1 Электр қозғалтқыштың қуатын есептеу, оны таңдау
Бұзылуы түр бойынша конус тәрізді бұрғылау кен орыны арқылы
енгізулердің кескіш түрі және жарылған түрі бойынша айналуы бойынша
ұнғымалар.
Биіктікке енгізу h ст СБШ станоктары үшін ашық жұмыстарда
қолданылатын беру шартында іске асады Nпод, беру күші жеткілікті
дәлдікпен эмпирлік формула бойынша анықталуы мүмкін (1)
Nшар =(0.6-0.7) fбк
қос
103,
(2.1)
мұндағы, fбк - Протдьяконова шәкілі бойынша күш беру коэффициенті.
Dқашау - қашау диаметрі, см.
Шарқашаудың жынысқа ену тереңдігі:
25
hтт
Vайн
жк z шар шар
,
(2.2
мұндағы kжк = 0,5 бұрғылау жылдамдығын азайту коэффициенті
тістердің арасында жыныстардың толық бөлінбеу себебінен;
Zшар = 3 қашаудағы шарқашау саны:
Nшар - қашаудың айналу жиілігі.
Кесте 2.1 - Бұрғылау жылдамдығының көлемі
Механизмді меңгеретін толық қарсылық
Nшар =
(2.3)
Кен орында шарқашаумен меңгеретін күш эпюрасы үш бұрыш
формасына тән. Сондықтан, қашаудың айналу мезгілін анықтау үшін 23
(Dдол2) қашықтыққа салынған қашаудың айналу осін қарастырады:
Mшар =
мұндағы kтр= 1,12.
Айналдырғыштың қозғалтқыш қуаттылығы:
(2.4)
P=
,
(2.5)
мұндағы айн - қашаудың айналуының бұрыштық жылдамдығы;
Ƞмех - айналдырғыштың КПД механизмі.
Құрамдастыру механизм жүйесін таңдау негізінде редуктордың беріліс
санында Iред =11.5 және осы кесте мәліметі:
nқоз = nқос iред
26
(2.6) Ұзақтығы см,
fбк
nқос, айнмин.
nшар, кН
vайн, сммин
25
6-10
81
180-200
25
25
10-12
81
200-300
20
25
12-14
81
180-200
16
25
14-16
81
250-300
11
Кесте 2.2 - Төмендегі мәндер бойынша есептеулер жүргіземіз [34].
Берілу күшін табамыз:
Nшар = 0,7 fбк Dқос 103 = 0,7 16 25 103 = 28 103 Н
Шарқаша тістерінің жынысқа ену тереңдігі
:
hтт
Vайн
бк z шар дол
, =
11
0,5 3 81
0,09, см.
Осы мәліметке сүйене:
N шар
hтт Dдо л
2
айн Z шар 10 4
0,09 25
2
162 10 6 3 10 4 55кН
Айналдырғыштың механизміне төтеп беретін қарсылық:
М шар
N ша р Dдо л
3
тр 10 2
55 10 2 25
3
1,12 10 2 5133, Н м.
ПВ = 0,9 деп аламыз
Айналдырғыш қозғалтқышының қуаты:
Р
М ша р а й н
мех
10 3 ПВ
5133 8, 48
0,65
10 3 0,9 60,3, кВт.
Қозғалтқыштың айналу жиілігі:
nқоз = nқос iред = 81 11,05=895, айнмин
Есептік деректеріне сәйкес, айналдыру жетегі үшін қуаты бойынша ең
жақын және айналу жиілігі ең төмен 4А280S6УЗ түріндегі 4А бірегей сериялы
асинхронды қозғалтқышын аламыз. Оның негізгі деректері келесідей:[34]:
27 Dқос
25
Zшар
3
Ƞмех
0,65
fбк
15 16
айн,МПа
162
nшар,айнмин
81
vайн,сммин
11
Кесте 2.3 - 4А280S6УЗ типті асинхронды қозғалтқыштың паспорттық
берілгендері
2.2 Қозғалтқыш параметрлерін есептеу
Қуаттылық есебінің нәтижесі бойынша
4А280S6Y3 қозғалтқышын
таңдаймыз (75 кВт, 380 Вт, 1000 айналыммин.).
Кесте 2.4 - Бұл қозғалтқыштың паспорттық мәліметтері
I n
Pn
n 3U n cos n
75000
0,92 3 0,89 380
139, A.
Г - АҚ номиналды режімі үшін үлгілік сызба.
28 Қуаты Pн , кВт
75
2
Электр магнитті жүктеме Jр, кгм
2,9
Кернеу Un, Вт
380
Айналу жылдамдығы Nн, айнмин
985
IіқIном
7,0
Номиналды сырғанау, Sn
0.02
Критикалық сырғанау, Sk
0.083
Қуат коэффициентті cos
0.89
MіқMном
1,2
Жиілік fn, Гц;
50
МminMном
1,0
Желі тоғы Iс, А
139
МmaxМном
2,2
ПӘК Ƞ, %
92
Pн, кВт
75
Un, Вт
380
Cos n,
0,89
Ƞn,%
92
Sn
0,02
Fn,Гц
50
In Ln
7
Sk
0,083
2
J, кг м
2,9
Сурет 2.1 - Г тәріздес номиналды режимінің орын басу сұлбасы
Кесте 2.5 - Г тәрізді АҚ сызбаның параметрі номиналды режімі үшін
қатысты бірлікте:
Х 1
2 Х 11 Х m
2
2 0,12 3,7
3,7 3,7 2 4 0,12 3,7
0,116,
R
R11 X 1
X
0.032 0.116
0.12
0.0309.
Физикалық бірлікке қатысты аудару коэффициенті:
C
U н
3I н
380
3 139
1,576.
Статор және ротор орамаларының өзара индуктивтілігі:
Lm
X mC
314
3.7 1.576
314
0.01857, Гн.
Статор орамасының фазаларының активті кедергісі
Rs = R1C = 0.03091.572 = 0.0487, Ом.
29
Xm
3.7
R1
0.032
X1
0.12
R2
0.021
X2
0.13
X m X m 4 X 11 X m
Статор орамасының фазаларының индуктивті кедергісі
Ls
( X m X 1 ) C
314
(3.7 0.116) 1.576
314
0.01915, Гн.
Орын басу сұлбасының параметрлері үшін түзету коэффициенті:
Г
Х 1
Х 1
0,12
0,116
1,0345.
Статорға келтірілген ротордың активті кедергісі:
Rr
R2 C
2
Г
0,021 1,576
(1,0345) 2
0,0309, Ом.
Статорға келтірілген ротор орамасының фазаларының индуктивтілігі:
Lr
X 211
2
Г
314
) С
(3,7
0,13
(1,0345) 2
314
) 1,576
0,0192, Гн.
Алғашқы параметрлер арқылы ауыспалы асинхронды машинаның
индуктивтілігі.
Статордың индуктивті өтуі:
Ls L
L2M
LR
0.01915
0.01857 2
0.01918
0.00117, Гн.
Ротордың индуктивті өтуі:
Lr Lr
L2M
Ls
0.01918
0.01857 2
0.01915
0.00172, Гн.
Ротор орамасының тұрақты уақыты:
Tr
L1r
Rr
0.00172
0.0309
0.03793, сек.
Статор орамасының тұрақты уақыты:
Ts
L1s
Rs
0.00117
0.0487
0.024, сек.
30
( X m
Статордың магниттік коэффициенті:
K s
LM
Ls
0.01857
0.01915
0.9697,
Ротордың магниттік коэффициенті:
K r
LM
LR
0.01857
0.01918
0.9682.
2.3 Қозғалтқыштың механикалық сипатын есептеу
Қозғалтқыштың табиғи механикалық сипаттамасын жасау
Қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы деп - білікке түсірілетін
жүктемесінен М бастап айналу жиілігінің n тәуелсіздігі аталады.
Электр қозғалтқыштардың табиғи және жасанды сипаттары бөлінеді.
Табиғи механикалық сипаттама - бұл қозғалтқыштың білікке айналым
мерзімінен тәуелділігі қозғалтқыштың нақты жұмыс шартында оның
параметріне қатысты болуын айтады (нақты кернеу, жиілік, және тағы соған
ұқсастар.) Бір немесе бірнеше параметрлердің өзгеруі қозғалтқыштың
механикалық сипаттамасының өзгертілуіне әсер етеді. Мұндай механикалық
сипаттама жасанды деп аталады.
Жеке басқару теңестіруші реакторлар кезінде пайдалы болып табылады.
Жеке бақылауды дәл сол уақытта дұмыс істеуге тиісті вентилді жинағына
импулсті беріс беруге тиісті, басқа вентилді жинақталып басқару импулсін алу
үшін арнайы логикалық жабдықтар қолданылады.
Қозғалтқыш білігінде тоқ бағытының өзгеруін қамтамасыз ету, олар
топтан тұратын және іске қосумен, реверстермен, тежеуіштермен жұмыс
істейтін электржетектер үшін реверсивті ЖТ-Қ жүйесі кеңінен қолданылады
Табиғи механикалық сипаттамасы дегеніміз - қозғалтқыш параметрі
жұмысының жақсы жағдайы кезінде қозғалтқыш айналымының білікке түскен
күш сәтіне тәуелділігі (құнды күш, жиілік, қарсылық және сол сияқты).
Бір немесе бірнеше параметрдің өзгеруі қозғалтқыштың механикалық
сипаттамасының өзгеруіне әкеліп соғады. Мұндай механикалық сипаттама
жасанды деп аталады.
Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының теңдігін
құру үшін Клос формуласын пайдаланамыз:
M
2 M k
S S k
S k S
;
(2.7)
мұндағы Мk - қозғалтқыштың шекті жағдайы;
Sk - қозғалтқыштың шекті сырғанауы;
31
M k 975
Pн
nн
;
(2.8)
S k S н ( 2 1);
мұндағы - қозғалтқыштың жүктемелік мүмкіндігі ( = 3);
Sн - қозғалтқыштың номиналды сырғанауы.
(2.9)
S н
n1 nн
n1
;
(2.10)
мұндағы nн - ротордың айналу жылдамдығы;
n1 - статор алаңының синхронды жылдамдығы.
n1
60 f
P
60 50
3
1000 айн
мин.
мұндағы f - қуаттандыру жүйесінің өндірістік жиілігі, (f = 50 Гц);
Р ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz