Пример 2. Сделать поверочный расчет размеров барабана лебедки ЛБУ-1100 и числа рядов навивки каната.
Исходные данные: диаметр бочки барабана Дб = 0,75 м; длина барабана Lб = 1,35 м; диаметр каната dк = 32 мм; оснастка 5х6.
- Диаметр навивки каната (м) определяем по формуле:
Dрi = Dб + (2zi – 1)*dк * 
в,
где: zi – число рядов навивки каната на барабане;
в, = 0,93 коэффициент сжатия каната (м).
- Диаметр намотки по первому ряду каната, м:
Dр1 = 0,75 + 0,032 = 0,782.
- Диаметр намотки по второму и третьему рядам, м:
Dр2 = Dр1 + 2dк* в = 0,782 + 2*0,032*0,93 = 0,84;
Dр3 = Dр1 +4dк* в = 0,782 + 4*0,032*0,93 = 0,90.
- Число витков каната в одном ряду
m = Lб 
/ t,
где: = 0,92 – 0,95 -коэффициент неравномерности навивки каната;
t = 0,033 м—шаг навивки каната.
Тогда: m = 1,35 * 0,95 / 0,033 ≈ 39 витков.
- Принимая, что в первом ряду находится 10 нерабочих витков каната (m3 = 10), определяем безопасную длину этого постоянно навитого на барабан каната:
ℓ3 = 
*Dрл*m3 = 3,14*0,782*10 ≈ 24 м.
- Необходимая длина наматываемого на барабан каната, м, для подъема бурильных труб:
L = 
* ℓ* uтс + ℓ3 .
Здесь = 1,054 – 1,15 – коэффициент, учитывающий пробег крюка при подъеме; ℓ -длина свечи; uтс = 10 – число рабочих струн оснастки.
L10 = 1,05 * 27 * 10 + 24 = 307 м.
- Длина одного ряда каната, м, навиваемого на барабан:
ℓi = *Dрi*m.
- для первого ряда ℓ1 = 3,14*0,782*39 = 96;
- для второго ряда ℓ2 = 3,14*0,84*39 = 103;
- для третьего ряда ℓ3 = L - ℓ1 - ℓ2 = 307 – 96 – 103 = 108 м.
- Число витков в третьем ряду:
m3 = ℓ3 / *Dр3 = 108 / 3,14* 0,90 = 38 витков.
Из расчета видно, что при длине барабана 1,35 м и числе витков в одном слое 39 для подъема свечей длиной 27 м для работы с навивкой каната в три слоя может быть применена талевая система с кратностью полиспаса uтс = 10, т.е. оснастка 5х6 допускает работу со свечами длиной 27 м.
Пример 3. Проверить диаметр тормозных шкивов барабана лебедки ЛБУ-1100.
Диаметр тормозных барабанов зависит от диаметра первого ряда навивки каната на барабан и определяется соотношением:
Dш = (1,8 ÷ 2,5)*Dр1
Из таблицы приложения 1 находим диаметр тормозного шкива Dш = 1,45 м, тогда отношение Dш / Dр1 = 1,45 / 0,782 = 1,854, что допустимо, так как это отношение больше 1,8.
Пример 4. Определить скорость подъема крюка, зная частоту вращения подъемного вала n6 из примера 1 и расчетный диаметр барабана, который примем по примеру 2 Dр = Dр2 = 0,84.
- скорость подъема крюка: v кi = 
*Dр*n6i / 60*uтс,
где: uтс = 8 – число рабочих струн при оснастке 4х5; 6- - число для перевода частоты вращения вала из минут в секунды.
- скорость крюка, м/с:
“Тихие” “Быстрые”
v к1 =3,14*0,84*45 / 60*8=0,25 v к4 =3,14*0,84*168 / 60*8=0,92
v к2 =3,14*0,84*70 / 60*8=0,38 v к5 =3,14*0,84*257 / 60*8 =1,41
v к3 =3,14*0,84*111 / 60*8=0,61 v к6 =3,14*0,84*407 / 60*8=2,24.
Скорость навивки каната на барабан при оснастке 4х5 в 8 раз выше скорости подъема крюка и составит соответственно: 2; 3,04; 4,88; 7,36; 11,28; 17,92 м/с. При оснастке 5х6 скорость навивки каната на барабан будут в 6,5 раз выше скорости подъема крюка и составят соответственно: 1,6; 2,47; 3,9; 5,9; 9,2; 14,6 м/с.
Пример 5. Определить нагрузки на крюке при различных скоростях подъема (v кi взять из примера 4). Вес подвижной части талевой системы Gтс 100 кН, оснастка 4х5.
Расчет: - мощность на подъемном валу лебедки ЛБУ-1100, кВт:
Nл = 0,8Nmax =0,8*1000 = 800,
где Nmax = 1000 кВт – максимальная мощность привода лебедки (из табл. приложения 1).
- подъемная сила,кН, на крюке при различных скоростях его подъема.
Ркi = Nл* 
тс* л / v кi–Gтс = 800*0,84*0,9 / v кi–100=605 / v кi–100,
здесь тс = 1-0,02*uтс = 1 - 0,02*8 = 0,84 – к.п.д. талевой системы при uтс = 8 тс; л = 0,9 = к.п.д. лебедки.
- вес колонны, который может быть поднят на различных скоростях, кН:
“Тихие” “Быстрые”
Рк1 = 605 / 0,25 – 100 = 2320 Рк4 = 605 / 0,92 – 100 = 558
Рк2 = 605 / 0,38 – 100 = 1492 Рк4 = 605 / 1,41 – 100 = 329
Рк3 = 605 / 0,61 – 100 = 891 Рк4 = 605 / 2,24 – 100 = 179
Пример 6. Для установки БУ5000 с лебедкой ЛБУ-1100 при оснастке талевой системы 4х5 определить число свечей длиной ℓ=25 из труб диаметром 114 мм, которые могут быть подняты на третьей скорости.
Мощность на подъемном валу лебедки 800 кВт; частота вращения вала лебедки 111 об/мин (см. пример 1); диаметр барабана лебедки 0,75 м; вес подвижной части талевой системы Gтс = 100 кН; вес 200 м утяжеленных бурильных труб Gубт = 380 кН;
- скорость подъема крюка на третьей скорости
v к3 = 
*Dр*n63 / 60*uтс,
где Dр = 0,84 м средний диаметр барабана при двух рядах навивки каната; uтс = 8 – кратность полиспаса талевой системы. Тогда v к3 = 3,14*0,84*111 / 60*8 = 0,61 м/с.
- максимальный вес труб, поднимаемый из скважины на третьей скорости, Рк3 = 892 кН (из примера 5).
- число свечей из 114-мм труб, которое можно поднять на третьей скорости
S3=(Рк3–Gубт)/(1- 
р/ с)qбт*ℓ=(892-380)/(1–1,5/7,85)*0,3*25=84,
где: qбт = 300 Н/м – вес 1 м труб; р = 1,5 и с = 7,8 плотность бурового раствора и стали.
Вывод. На третьей скорости можно поднимать 84 свечи из УБТ, находящихся над долотом.
4. Задание к расчету (по вариантам). Рассчитать задания примеров 1, 2, 3, 4, 5, 6 для
| N вар | Лебедка | Gтс, кН | N вар. | Лебедка | Gтс, кН |
| ЛБ-400 | ЛБ-400 | ||||
| ЛБ-750 | ЛБ-750 | ||||
| ЛБУ-1200к | ЛБУ-1200к | ||||
| ЛБУ-1700 | ЛБУ-1700 | ||||
| ЛБ-400 | ЛБ-400 | ||||
| ЛБ-750 | ЛБ-750 | ||||
| ЛБУ-1200к | ЛБУ-1200к | ||||
| ЛБУ-1700 | ЛБУ-1700 | ||||
| ЛБ-400 | ЛБ-400 | ||||
| ЛБ-750 | ЛБ-750 | ||||
| ЛБУ-1200к | ЛБУ-1200к | ||||
| ЛБУ-1700 | ЛБУ-1700 | ||||
| Примечание. Номер варианта соответствует номеру в списке журнала группы. |
Контрольные вопросы.
1. Назначение, устройство и конструктивные схемы буровых лебедок.
2. Параметры, характеризующие буровую лебедку и ее основные размеры.
3. Подъемные агрегаты типа ЛБУ.
4. Как рассчитать: частоту вращения вала, мощность лебедки, размеры барабана?
Приложение 4.1
 |
