Выбор электродвигателей привода буровой лебёдки

 

За основной расчетный режим лебёдки принимается режим подъема бурильной колонны номинальных длины и массы. Формулы для расчета мощности и моментов являются общими для различных видов привода. Предварительный выбор номинальной мощности двигателя (или суммарной мощности двигателей) осуществляется по заданной мощности на барабане Рб в основном расчетном режиме:

 

,      (4.9)

 

где  - допустимая перегрузка двигателя в основном расчётном режиме.

Моменты на валу барабана при подъёме и спуске колонны определяются следующими выражениями:

 

,    (4.10)

, (4.11)

 

где Мб п - момент на валу барабана при подъёме колонны, Н×м;

Мб с - момент на валу барабана при спуске колонны, Н×м;

G - вес колонны в воздухе, Н;

Dб - расчётный диаметр барабана, м;

kпогр - коэффициент потери массы при погружении колонны в раствор;

iтс - передаточное число талевой системы;

 - КПД талевой системы;

 - коэффициент, учитывающий трение колонны о стенки скважины, .

Моменты на валу двигателя при подъёме и спуске колонны, соответственно:

 

,    (4.12)

, (4.13)

 

где Мдв п - момент на валу двигателя при подъёме колонны, Н×м;

Мдв с - момент на валу двигателя при спуске колонны, Н×м;

ik - передаточное число k-й передачи редуктора;

 - КПД k-й передачи редуктора.

4.3.4 В [2] приведены паспортные данные буровой лебёдки ЛБУ-1200Д-1, расчёт электропривода которой предусмотрен в проекте. Мощность на приводном валу лебёдки составляет 690 кВт, частоты вращения приводного вала для различных скоростей 5-ступенчатой коробки передач составляют, соответственно, 0,628(37,7); 1,413(84,8); 2,416(145); 3,716(223); 5,733(344) с-1 (об/мин). Исходя из выражения (7), определим моменты на приводном валу лебёдки в режиме подъёма, предполагая, что лебёдка работает с максимальной мощностью. Результаты вычислений приведены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 - Частота вращения приводного вала лебёдки и момент на валу в зависимости от номера скорости.

Параметр	Номер скорости
	1	2	3	4	5
n, c-1	0,628	1,413	2,416	3,716	5,733
М, кН×м	174,868	77,719	45,454	29,552	19,155

 

Для привода лебёдки исходя из номинальной мощности и требуемой частоты вращения приводного вала выберем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором марки ДА3044500406УХЛ3 мощностью 800 кВт, синхронной частотой вращения 500 об/мин, Мmax/Mном = 2,6 [6]. Для привода лебёдки будем использовать редуктор. Передаточное число редуктора выберем так, чтобы, с учётом регулирования частоты питающего напряжения с использованием частотного регулятора, максимальная частота вращения приводного вала лебёдки совпадала с частотой вращения вала на 5-й скорости. Поскольку большинство частотных регуляторов, используемых для высоковольтного электропривода, поддерживают регулирование частоты питающего напряжения в диапазоне до 150 Гц, а частота напряжения сети составляет 50 Гц, передаточное число редуктора может быть найдено из отношения:

 

,        (4.14)

 

где n5 - частота вращения приводного вала лебёдки на 5-й скорости;

.

Проверим выполнение условия (8) с учётом (9). При синхронной частоте вращения двигатель развивает номинальный момент:

;

 

Момент на приводном валу лебёдки при синхронной частоте вращения двигателя:

 

.

 

Найденное значение превосходит величину момента на приводном валу лебёдки при третьей скорости редуктора. Проверим выполнение условия (8) при минимальной частоте вращения. Учитывая характеристики преобразователя частоты, номинальный момент двигателя на частоте вращения 1 с-1 составит 1,5Мдв ном, максимальный момент на приводном валу лебёдки будет равен:

 

.

 

Поскольку условие выполняется, для привода лебёдки исходя из требования обеспечения надёжности [1] выбираем два электродвигателя серии ДА304 марки ДА3044500402УХЛ3 на напряжение 6 кВ [6] номинальной мощностью 800 кВт, частотой вращения 1500 об/мин, имеющих степень защиты IP44 и предназначенных для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью и запылённостью либо на открытом воздухе при температуре от +40 до -40 °С.

Для обеспечения возможности остановки электродвигателей привода лебёдки в заданном положении на валах двигателей следует установить датчики угла поворота вала.