Силовой привод – источник энергии, необходимой для работы исполнительных механизмов и устройств буровой установки. 👈Привод основных исполнительных механизмов (лебедки, ротора и насоса) называется главным приводом буровой установки. Суммарная мощность привода основных исполнительных органов называется установленной мощностью.
По характеру энергоснабжения приводы
подразделяются на зависимый и автономный.
Зависимый
привод получает энергопитание от внешней
централизованной системы местного или общереспубликанского значения, и его
задача состоит в преобразовании подведенной энергии в механическую мощность.
Автономный
привод представляет собой самостоятельный энергетический
источник, потребляющий энергетическое сырье. В этом случае создается запас
энергетического сырья в хранилище возле буровой.
Основные внешние характеристики двигателей – номинальная мощность на валу двигателя и
номинальная частота вращения вала двигателя.
На современных буровых в качестве главного
привода применяют двигатели различного типа: внутреннего сгорания (бензиновые и
дизельные), электрические (работающие от централизованной системы
электроснабжения и от дизель-электрической станции, входящей в комплект буровой
установки), а также газотурбинные.
Каждый тип двигателей отличается внешней
характеристикой. Наиболее
гибкую характеристику имеют паровая машина и электродвигатель постоянного тока.
К характеристике можно отнести также
коэффициент перегрузочной способности, который показывает отношение
максимального крутящего момента на валу двигателя к номинальному: k =
Mmax/Мnom.
Двигатель для привода лебедки и ротора должен обладать:
- значительным пусковым моментом для преодоления инерции массы бурильных труб и преодоления сил трения труб о стенки скважины;
- плавностью запуска (без больших динамических нагрузок);
- большой перегрузочной способностью для преодоления кратковременных перегрузок, возникающих, например, при спускоподъемных операциях. Желательно, чтобы двигатель обладал реверсом – способностью изменять направление вращения.
В настоящее время созданы установки с
двигателями постоянного тока, так как промышленность освоила производство
высокоэффективных тиристорных выпрямителей большой мощности.
Для трансформации крутящего момента и частоты вращения используют:
- механические трансмиссии с многоступенчатыми коробками передач, зубчатыми или цепными:
- турботрансформаторы в комбинации с упрощенными коробками передач.
С целью улучшения пусковых характеристик
двигателей для привода насосов используют фрикционные муфты, турбо- и
электромуфты, которые допускают кратковременное регулирование частоты вращения.
В механических трансмиссиях буровых установок применяют зубчатые, многорядные
клиноременные и цепные передачи, а также карданные валы. В качестве муфт
сцепления используют жесткие кулачковые и зубчатые муфты, а в качестве
оперативных сцепных муфт – фрикционные
дисковые и бандажные муфты и электромуфты.
Коробки передач в буровых установках
предназначены для изменения частоты и направления вращения ротора и барабана
лебедки. Они бывают зубчатыми и цепными.
Турбопередача представляет собой
центробежный насос и гидравлическую турбину, которые связаны замкнутым кругом
циркуляции жидкости. Турбопередачи применяют для смягчения характеристик
двигателей. К ним относятся турбомуфты и турботрансформаторы.
На стационарных и передвижных установках,
как правило, устанавливают несколько двигателей, которые в зависимости от схемы
подсоединения образуют групповой, раздельный или смешанный приводы.
При групповом
приводе все двигатели главного привода присоединены к единому общему
выводу, от которого приводятся в действие лебедка, ротор и насосы. Для
раздельного привода характерно, что каждый основной исполнительный механизм
установки приводится отдельным двигателем. При смешанном приводе часть основных
исполнительных механизмов имеет общий привод, а некоторые (например, буровые
насосы) приводятся в действие отдельным двигателем.
Если используются двигатели внутреннего
сгорания (дизельные) или электродвигатели переменного тока с питанием от
промышленной сети, то применяют групповой привод или смешанный. Если установка
оснащена электродвигателями постоянного тока, питающимися от индивидуальной
дизель-электростанции, то лучшие результаты получают при раздельном или
смешанном приводе.
При газотурбинном приводе используется
такая система соединения, которая позволяет применять групповой или смешанный
привод.
Если работы ведутся в местности с развитой
промышленной системой электроснабжения, то предпочтительно использовать буровые
установки с приводом от электродвигателя. Электропривод делает установку более
компактной, облегчает ее обслуживание и снижает ее массу. Использование
индивидуальной дизель-электростанции постоянного тока позволяет достигнуть
более гибкого регулирования работы установки, но вместе с тем увеличивает общую
массу оборудования, поэтому такой вид привода не получил широкого применения.
В последнее время начали применять буровые
установки с электроприводом постоянного тока, получающим питание от сети через
тиристорные выпрямительные станции.