Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Назначение и типы талевых систем

Талевая система предназначена для подъема и поддержания на весу тяжелого бурового инструмента. Она представляет собой (рис. 4.18) полиспастный механизм, который состоит из кронблока 1, установ­ленного на вышке или мачте, талевого блока 2 и талевого каната 3,

являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 4 и подъемным крюком, подвешенным к талевому блоку.

Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательно­сти, которая исключала бы перекрещивание каната и трение его ветвей друг о друга.

При небольших нагрузках на крюк спуско-подьемные операции выполняют на прямом канате (рис. 4.18, а). В разведочном бурении применяют талевые системы трех типов: с креплением свободного кон­ца каната к основанию буровой установки или якорю (талевая сис­тема с неподвижным концом каната, см. рис. 4.18, б, в), к кронблоку мачты или вышки (см. рис. 4.18, г), к талевому блоку (см. рис. 4.18, д).

Талевая система с неподвижным концом каната (симметричная талевая система) обеспечивает более равномерное распределение на­грузки на опоры вышки или мачты, а также позволяет устанавливать на неподвижной ветви талевого каната указатель веса инструмента и нагрузки на породоразрушающий инструмент.

При неподвижном крюке ветви талевого каната равномерно на­гружены силой

Р= <2/{/т. с, (4.38)

где О — нагрузка на крюке (весом талевого блока можно пренебречь, так как при геологоразведочном бурении он незначителен); 11тс — число струн талевой системы, т. е. число подвижных ветвей каната за исключением ветви, наматываемой на барабан лебедки Р„.

В процессе движения вследствие трения в шкивах и изгиба каната усилия в ветвях полиспаста Ри Р2, …, Рн распределяются неравномерно.

Поэтому нагрузка на крюке будет равна

(3=РлЛ(1-Л(/тс)/(1-Л)- (4-39)

Натяжение ведущей ветви находят из выражения

^Л=0(1-Л)/Л(1-^ТС). (4-40)

Усилие в неподвижной ветви каната —из выражения

Л=ШлМ1-т1)]/(1-тЛс). (4-41)

В выражениях (4.41), (4.42) и (4.43.) т| — это КПД одного шкива; для шкивов на подшипниках качения л = 0,98.

КПД талевой системы составляет:

Лс = ‘П(1-Л£,тс)/^т. с(1-‘П). (4.42)

При определении числа струн талевой оснастки исходят из наи­большей нагрузки на крюк 0, которую определяют при подъеме наи­более тяжелого бурильного инструмента или наиболее тяжелой ко­лонны обсадных труб.

^.с = С/Л. нМс, (4.43)

где Рл н — натяжение ведущей ветви каната, соответствующее номи­нальной грузоподъемности лебедки; Л,, — коэффициент длительной перегрузки двигателя (для электродвигателей А,, = 1,3, для двигателей внутреннего сгорания Я,, = 1,10+ 1,15).

В геологоразведочном бурении применяются в основном следующие оснастки талевой системы: 0x1; 1×2 и 2×3 (см. рис. 4.18, а —в).

Стальные канаты талевых систем, являясь частью талевой систе­мы буровой установки, осуществляют гибкую связь между буровой

лебедкой и подъемным крюком. Они должны быть достаточно гиб­

кими и иметь высокую механическую прочность. По конструктив­ному признаку различают канаты одинарной, двойной и тройной свивки. На буровых работах применяют канаты двойной свивки, состоящие из шести прядей, свитых вокруг органического или ме­таллического сердечника.

В большинстве конструкций канатов применяют пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, хлопчатобумажного корда или манилы. Органический сердечник обеспечивает равно­мерное распределение нагрузки между прядями, необходимую гиб­кость и смазку проволок каната. Канаты с металлическим сердечни­ком имеют большую жесткость, что предохраняет тяжелонагружен — ный канат от раздавливания при многослойной навивке на барабан Лебедки.

, Проволоки в прядях располагают в два или три слоя, ориентиру­емых с одинаковым или различным углом свивки по слоям. Вид свивки определяет тип касания проволок между слоями. В этой связи

различают канаты с точечным касанием проволок (ТК), линейным касанием (ЛК) и комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК). Канаты с линейным касанием проволок в прядях более дол­говечны, чем с точечным.

Различают канаты с одинаковым или различным диаметром прово­лок в прядях типа ЛК-0 (рис. 4.19, а) и типа ТЛК-0 (см. рис. 4.19, г) диаметр проволок в слоях одинаков, в пряди типа ЛК-Р (см. рис. 4.19, д) наружный слой имеет проволоки разного диаметра. В пряди типа ЛК-РО (см. рис. 4.19,6) расположены слои с проволоками одинакового диа­метра и с проволоками разных диаметров.

По сочетанию направления свивки элементов каната различают канаты односторонней и крестовой свивки. Канаты односторонней свивки 1 (рис. 4.19, е) имеют одно и то же направление свивки. По гибкости и долговечности они превосходят канаты крестовой свив­ки 2, имеющие противоположное направление свивки и обладающие большей способностью закручиваться.

В зависимости от направления свивки прядей канат может быть правого и левого направлений свивки.

Характеристики наиболее часто применяемых при разведоч­ном бурении канатов, имеющих один органический сердечник, шесть прядей с 19 или 37 проволоками в каждой, приведены в табл. 4.7.

г д е

Рис. 4.19. Стальные канаты: а — типа ЛК-О; б —типа ЛК-РО; в —типа ТК; г —типа ТЛК-О; д — типа ЛК-Р; е — свивка канатов; / — правая односторонняя; 2—левая крестовая

Диаметр, мм	Расчетная площадь сечения всех про­волок в канате, мм2	Расчетная масса 1000 м смазанного каната, кг	Маркировочная группа по временному сопротивлению разрыва, МПа
Каната	Проволоки
цент­ ральной	в слоях	1370	1570	1665	1766	1960
Расчетное разрывное усилие каната в целом, кН, не менее
6 про­волок	108 про­волок
		Канат двойной	свивки типа ТК конструкции	6 X 19
13,0	0,85		57,70	565,5	67,3	76,8	81,6	83,9	91,5
14,5	0,95	0,90	72,96	715,0	84,9	97,02	102,9	105,8	115,6
16,0	1,05	1,00	90,02	882,5	104,8	119,5	127,4	131,3	143,1
17,5	1,15	1,10	108,86	1070,0	126,4	144,5	153,8	158,3	173,0
19,5	1,30	1,20	130,11	1275,0	151,4	173,0	183,7	189,6	206,8
21,0	1,40	1,30	152,58	1495,0	177,4	202,8	215,6	222,5	242,5
22,5	1,50	1,40	176,86	1735,0	205,8	235,2	250,0	257,7	281,3
24,0	1,60	1,50	202,92	1990,0	236,2	270,0	286,6	296,0	322,4
25,5	1,70	1,60	230,76	2265,0	269,0	307,2	326,3	336,1	367,0
27,0	1,80	1,70	260,41	2555,0	303,3	346,9	368,5	379,7	414,0
		Канат двойной	свивки типа ТК конструкции	6×37
11,5	0,55	0,50	43,85	427,0	—	56,3	59,8	61,3	66,6
13,5	0,65	0,60	63,05	613,5	—	80,7	85,9	87,8	95,7
15,5	0,75	0,70	85,77	834,5	96,4	109,7	116,6	119,5	129,8
22,5	1,05	1,00	174,84	1705,0	196,0	224,4	238,6	244,0	265,1
24,5	1,15	1,10	211,50	2060,0	237,6	271,5	288,6	295,5	321,0
27,0	1,30	1,20	252,26	2455,0	283,2	323,9	344,0	352,8	382,7
29,0	1,40	1,30	295,93	2880,0	332,2	379,7	403,7	413,5	448,8

Канаты при работе подвергаются сложной нагрузке; растяжению, изгибу, вибрации, контактным напряжениям, поэтому они должны иметь высокую прочность, большую гибкость, хорошо противостоять внешнему и внутреннему износу проволок. Надежность и долговеч­ность каната во многом определяются соотношением диаметра бара­бана (шкива) Об и диаметром каната с1к.

В соответствии с принятыми нормами для установок геологораз­ведочного бурения /)б>18(1К, а для установок с большим объемом спуско-подъемных операций 06 = (32—42)^к. При 06/^к > 25 рекомен­дуется применять более жесткие канаты, с большим диаметром про­волок в пряди, а при Бъ/с1к <25 — гибкие канаты.

Для геологоразведочных буровых установок диаметр талевого ка­ната выбирают в соответствии с расчетом на статическую прочность по формуле

Рр = кп.3Р, (4.44)

где Рр — разрывное усилие каната, кН; кп 3 > 2,5 — коэффициент запа­са прочности; Р — максимальное усилие, развиваемое лебедкой на минимальной скорости, кН:

Р=МХц/ит{п,

(4.45)

где N — номинальная мощность двигателя, Вт; X — коэффициент перегрузки двигателя: для асинхронных электродвигателей X =

= 1,8 + 2,2, для двигателей внутреннего сгорания А, = 1,1; Л = Лз^Лб — КПД передач от двигателя до барабана лебедки; г|3, = 0,98 — КПД зубчатой передачи; /-число передач в кинематической цепи; % = 0,97 — КПД барабана; кт|„ — минимальная скорость навивки каната на барабан, м/с.

В процессе эксплуатации за состоянием каната должен быть ус­тановлен систематический контроль. Правилами безопасности запре­щается работать:

V при обрыве одной пряди каната;

•/ при числе оборванных проволок более 5 % на длине шага свив­ки каната диаметром до 20 мм, а каната диаметром свыше 20 мм — более 10 %;

■/ при износе каната более 10 % первоначального диаметра.

Уход за талевой системой буровой установки сводится в основном к проверке крепления кронблока, конца неподвижного каната и к сис­тематической смазке подшипников, каната и шкивов.

Кронблок (рис. 4.20) является неподвижной частью талевой систе­мы, монтируется на верхней раме мачты или на подкронблочных балках вышки. Представляет собой раму 6, сваренную из профильно­го проката, на которой в опорах размещена ось 1 со шкивом 2, установленные на подшипниках качения 3. Для защиты вращающих­ся шкивов и во избежание соскакивания каната на раме шарнирно укреплен кожух 5. Кронблок с тремя-четырьмя шкивами обычно вы­полняют одноосными с двумя опорами 4, с большим количеством шкивов — трехопорными.

Талевый блок является подвижной частью талевой системы, под­вешивается к кронблоку на талевом канате и соединяется с буриль-

1 2

ными или обсадными трубами с помощью вертлюжной скобы, крюка или элеватора.

С целью уменьшения габаритных размеров талевые блоки незави­симо от грузоподъемности выполняют двухопорными. Конструкция талевого блока с двумя шкивами показана на рис. 4.21. В корпусе, состоящем из двух скрепленных болтами секций 1, установлена ось 2, на которой смонтированы шкивы 4 на подшипниках 3. В нижней ча­сти талевого блока имеется ось 5 для соединения с элеватором или вертлюгом-амортизатором.

Шкивы талевых блоков и кронблоков имеют одинаковую конст­рукцию.

Комментарии запрещены.