Бұрғылау қондырғысының ауыр жүк көтеруші жүйелерін құрастыру-бөлшектеу

 

Дәріс 6. Бұрғылау қондырғысының ауыр жүк көтеруші жүйелерін құрастыру-бөлшектеу .

Ауыр жүк көтеруші жүйенің жалпы сипаттамасы. Ауыр жүк көтеруші  жүйе бұрғылау қондырғысының маңызды бөліктерінің бірі болып табылады.

Ауыр жүк көтеруші й механизм кронблоктан (блоктардың қозғалмайтын жүйесі) және ауыр жүк көтеруші блоктан тұратын полиспаст болып табылады.

Ауыр жүк көтеруші блок ілгекпен немесе бұрғылау және қоршаушы құбырларды ілуге арналған элеватормен жабдықталған. Бұрғылау немесе қоршаушы құбырлардың ілінген колоннасынан түсетін жүктеме арқанның сымдарының арасында таратылады. Арқанның  жұмысшы сымдарының саны ауыр жүк көтеруші блоктың және кранблоктың тегершіктерінің санына байланысты.

Ауыр жүк көтеруші  жүйе арқанның жүктемесін оның жұмысшы сымдарына (тармақтарына) таратып азайтуға мүмкіндік береді. Ауыр жүк көтерушінің сәттің ерекше қабілеті болып арқанның екі ұшы да кронблоктан кететіндігі табылады. Бір ұшы шығырдың барабанына оралады, екіншісі арқанға түсетін жүктемені өлшеу механизміне бекітіледі. Барабанға оралатын арқанның ұшы жылжымалы деп аталады,ал екіншісі жылжымайды.

Арқанның жұмысшы сымдарының санының қозғалғыштардың санына қатынасы жабдықтың еселігі деп аталады. Бұрғылау қондырғысының арқанының екінші ұшы жылжыматын болғандықтан, ауыр жүк көтеруші блоктың тегершіктерінің санына қарамастан жабдықтың еселігі ауыр жүк көтеруші блок тегершіктерінің екі еселенген санына тең жұп сан болып табылады.

Ауыр жүк көтеруші жүйенің құрамдас элементтері.

Ауыр жүк көтеруші механизм бұрғылау қондырғысының мұнарасына құрастырылады және келесі ерекшеліктері бар. Ілгегі (элеваторы) бар ауыр жүк көтеруші блок ұңғыманың осінің бойымен қатаң орналасады.

Ілгекті көтеру биіктігі мұнараның биіктігімен шектеледі. Тегершіктердің диаметрлері және басқа жүк көтеру механизмдернің габариттерін мұнараның өлшемдерін ескере отырып таңдайды.

Қашаудың қолданыстағы жүктемесін бақылау үшін және бұрғылау барысында тұрақты осьтік жүктемелерді ұстап түру үшін, ауыр жүк көтеруші механизмдер датчиктермен және бақылау өлшеу аспаптарымен жабдықталған. Ауыр жүк көтеруші механизмнің еселігін және жабдықтың сұлбасын дұрыс таңдау үлкен мәнге ие. Жабдықтың еселігіне арқан  сымына түсетін жүктеме, бұрғылау шығырының және оның жетегінің кинематикасы және жүктелуі байланысты. Еселік көбейген сайын арқанның тармақтарындағы күш азаяды, бірақ оның ұзындығы көбейеді. Арқандағы күш азайған кезде оның диаметрін және сәйкесінше ауыр жүк көтеруші блоктың және кронблоктың диаметрлерін азайтуға болады. Дегенмен арқанның ұзындығы көбейген кезде шығыр барабанының арқанының сыйымдылығын көбейту қажет.

Ілгекті көтеру жылдамдығы келесі формула бойынша анықталады:

      (20)

Мұндағы nдв -  шығырдың қозғалтқышының айналу жиілігі минутына айналым;

D -  ұңғыманың диаметрі, мм;

imc – ауыр жүк көтеруші жүйенің еселігі;

imp -  трансмиссияның беріліс саны

Сонда

      

                         (21)

Жабдықты таңдау кезінде үнемділікке, металқажеттілігіне, қауіпсіздігіне және т.б. әсер ететін барлық факторларды ескеру қажет. Арқанның кронблоктың және ауыр жүк көтеруші блоктың тегершіктерін майысуының реті ауыр жүк көтеруші механизмнің жабдығының сұлбасымен анықталады. Жабдықтың параллель және кресттік сұлбасын ажыратады. Параллель сұлбада кронблоктың және ауыр жүк көтеруші блоктың осьтері параллель, ал кресттік сұлбада перпендикуляр келеді.

Крестік сұлба жақсырақ, мұнда арқанның қозғалғыш сымдары кронблоктың ортаңғы тегершігінде орналасады және сондықтан арқан барабанға тегісірек және тығызырақ оралады. Параллель жабдық кезінде қозғалғыш сым кронблоктың тегершіктерінің шеткі біреуінде орналасады, және шығыр барабанындағы арқанның шеткі орналасуындағы арқанның ауытқу бұрышы көбейеді. Кресттік сұлбада түсіру көтеру операциялары кезінде ауыр жүк көтеруші блоктың тербелісі азаяды және ауыр жүк көтеруші блоктың бұралуы азаяды.

Ауыр жүк көтеруші жабдықтардың арқандары.

Бұрғылау қондырғысының ауыр жүк көтеруші жүйелерінде қолданылтын құрыш сымнан жасалған арқандар ауыр жүк көтеруші арқандар деп аталады. Жұмыс барысында ауыр жүк көтеруші арқандар созылуға және кронблоктың, ауыржүк көтеруші блоктың және шығыр барабанының тегершіктерінде көптеген майысуларға ұшырайды, бұл олардың шаршау бұзылыстарына алып келеді. Сыртқы сымдар үйкеліске ұшырайды. Арқанның ұзаққа шыдамдылығы олардың мерзіміне әсер етеді, бұл бұрғылаудың техникалық-экономикалық көрсеткіштеріне теріс әсер етеді.

Ауыр жүк көтерші арқандарды үш түрлі етіп жасайды:

1. металл өзегі бар (мс);
2. органикалық үшқатарлы өзегі бар (ос);
3. пластмассалық стержендік өзегі бар (пс).

Арқанның диаметрі диаметралды орналасқан тарамдардың шығыңқы жерлері бойынша өлшенеді. Әдетте арқанды жеткізу кезінде сапа сертификаты болады. Арқанның негізгі өлшемдері МЕМСТ 10853-71-де келтіріледі. 1-ші орындаудағы арналар (м.с.) 2 және 3-пен бір диаметрде мықтырақ болады.

Арқан диаметрінің өлшемдеріндегі ауытқулар тек қана үлкен жағына рұқсат етіледі: (м.с. +6%, (о.с.) және (п.с.) – 3...10%. арқанның оралу қадамы К+1 тарамдар арқылы орналасқан сыртқы сымдардың екі біратаулы нүктелері бойынша өлшенеді. Мұндағы К – арқанның  сыртқы қабатындағы тарамдар саны. Ауыр жүк көтеруші арқандарда тарамдағы және өзектегі сымдардың оралу қадамы 8,5 есе диаметрден аспауы тиіс, ал тарамдардың оралу  қадамы – арқан диаметрінен 6,5 еседен аспауы тиіс. Арқан оралуының ұзындығы бойынша қадам біркелкі болуы тиіс.

Арқанның үзілуге беріктігі арқандағы барлық сымдардың үзілістік күшінің жинақталуымен және агрегатты үзлістік күшпен Ра сипатталады. Жинақтық үзілістік күш мына формула бойынша анықталады:

      (22)

 

Мұндағы f1f2f3 – арқан сымдарының кесінді ауданы

n1n2n3 - әрбір диаметрдің сымдар саны

σ1σ2σ3 - әрбір диаметрдегі метал беріктігінің шегі

агрегаттық үзілістік күш үзілістік машиналарда анықталады, және ол сымдардың оралу  кезіндегі деформациясына және тарамдардың біркелкі емес созылуына байланысты есептікке қарағанда біршама аз болады. Арқанның өрілуден беріктігін жоғалтуы, %

                                              (23)

 

Ауыр жүк көтеруші арқандар үшін Δ<15%

Ауыр жүк көтеруші арқандардың сымдарының беріктік шегі σв–1600-1800 МПа-дан артық. Беріктігі бойынша ауыр жүк көтеруші арқандар екі маркаға бөлінеді жоғарғы және бірінші – В.1.

Құрыш канаттардың ұзаққа  төзімдігілі өзектің материалына және құрастырылымына байланысты. Құрыш өзектердің сығуға үлкен кедергісі бар, сондықтан олардың ұзаққа шыдамдылығы пластмассаға қарағанда жоғары, ал олар өз кезегінде кендірге қарағанда ұзаққа шыдайды (30%).

Ұзаққа төзімділікке арқандарды коррозиядан қорғау және майлау үлкен әсер етеді. (техникалық вазелин, гудронның битуммен қосындысы, поламидтік майлаулар және т.б.). майлаудың жабысқақтығы жеткілікті болуы тиіс (адгезия). Арқанның майлауының қасиеті -50о-ден +50о-ге дейінгі Цельсий температурасында сақталуы тиіс.

Ауыр жүк көтеруші арқандарды қосарлап өру жолымен дайындайды, сымдарды тарамдарға өреді, ал тарамдарды арқанға өреді. Ең көп қолданылатындары алтытарамды арқандар  (иілгіштігі мен беріктігі бойынша).

Тростық құрастырмадағы арқандар өру әдісі бойынша кәдімгі және бұралмайтын деп бөлінеді. Бұралмайтын арқандарды алдын ала деформацияланған сымдардан дайындайды.   

Сондықтан олар арқанда белгілі орынды алады. Бұралмайтын арқандардың төзімділігі әдеттегі өрудің арқандарына қарағанда 25-30% жоғары.

МЕСТ 16853-71-ге сәйкес ауыр жүк көтеруші арқандар рихтовкадан өтуі тиіс. Сымдардың нүктелік және сызықтық жанаспалары бар арқандарды ажыратады (ТК және ЛК). ЛК арқандары ТК-ге қарағанда 1,5 есе ұзаққа шыдайды. Ауыр жүк көтеруші арқандарды тарамдағы сымдардың бірдей және әртүрлі диаметрлерімен дайындайды. Р - әртүрлі. О – бірдей диаметрлер. Мысалы, ЛК – РО. Әрбір тарам  31 сымдардан тұрады. Сымдар үш қабатта өрілген – (1+6)+(6.6)+12

Бірінші қабат  1 – бір өзек (бір орталық сым). Бірдей диаметрдегі 6 сым.

Екінші қатар 6 жуан және 6 жіңішке сымдардан тұрады. Үшіншісі жуанырақ 12 сымдардан тұрады. Өрудің түрі бойынша крестік және біржақты өрулерді ажыратады. Кресттік өруде тарамдағы  сымдар бір жаққа өрілген, ал арқандағы тарамдар басқа жаққа өрілген.

Біржақты (параллель) өру кезінде тарамдағы сымдар және арқандағы тарамдар бір жаққа өрілген, сондықтан кресттік өрудің арқанына қарасақ, ондағы тарамға өрілген сымдар арқан осіне параллель бағытта, біржақты бағытта жоқ.

Бұдан басқа арқандар өрулерінің оң жақ және сол жақ бағыты бар.

Арқанды таңдау кезінде оның барабандағы орналасуының бағытын ескеру керек және барабанға салу кезінде ол бұралмайтындай етіп таңдау керек.

Ауыр жүк көтеруші блоктың еркін асылуын ескеріп ауыр жүк көтеруші арқандарды оң жақ кресттік өруде жасайды. Серпімді деформациядағы арқанның созылу кезіндегі қарсыласуы серпімділік модулімен сипатталады. Арқанның серпімділік модулі келесі формула бойынша анықталады:

                                                       (24)

Қолданылатын өзекке, диаметрге және сымдардың санына байланысты арқанның құрастырмалық ұзаруы байқалады, ол арқанның жұмысшы ұзындығынан 0,2-6% құрайды.

 

Ауыр жүк көтеруші арқанның ұзындығы МЕСТ 16853-71 реттелген.

5 кесте.

Арқанның диаметрі, мм	25	28	32	35	38
Арқанның ұзындығы, м Қалыпты	1000	1200	1500	2000	2000
Қысқартылған	450	570	750	1000	1200

 

Әдебиет: негізгі [165-176]

Бақылау сұрақтары

1. Ауыр жүк көтеруші жабдық не үшін арналған
2. Ауыр жүк көтеруші блок қайда орнатылады
3. Кронблок қайда орнатылады
4. Арқанның жылжымалы ұшы қайда бекітіледі
5. Жылжымайтын ұш әдетте қайда бекітіледі
6. Ауыр жүк көтеруші жабдықтың арқанын таңдау кезінде беріктіктің қандай қоры беріледі
7. Арқан диаметрі мен блоктың ролигі арасында қандай қатынас болуы крек
8. Бағыттаушы жүйесі жоқ шығыр барабанына арқанды өру жылдамдығының рұқсат етілген шегі қандай.