Расчет талевой системы

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Ноября 2013 в 09:56, контрольная работа

Краткое описание

Выбрать конструкцию талевой системы.
Определить усилия во всех ветвях талевой системы:
а) при подъёме бурового снаряда;
б) при спуске бурового снаряда в скважину;
в) в покое (снаряд оторван от забоя и подвешен на канате).
Определить нагрузку на вышку:
в статическом состоянии,
в начале подъёма бурового снаряда.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Raschet_TS_Var_1.doc

— 220.50 Кб (Скачать документ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра: Бурения скважин

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашняя работа № 2

Расчёт талевой системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. 2430

Булатов А.В.

Принял: профессор

Рябчиков С.Я.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск 2006

Исходные данные

Глубина скважины   -          1550 м

Бурильные трубы   СБТН – 50

Длинна свечи                     -   18,4 м

Высота вышки                  -    24 м

Средний зенитный угол    -  100

Промывочная жидкость –  глинистый раствор с удельным весом 1,15 г/см3

Грузоподъёмность лебёдки  на 1-ой скорости -5500 кГс

Скорость навивки каната на барабан лебёдки  - 0,67; 1,22; 2,09; 2,61;  3,03;  3,75;  4,66;  5,24 м/с

Мощность электродвигателя - 55 кВт

КПД передач (от вала двигателя до вала лебёдки)   - 0,85

Вес подвижного груза (талевый блок, элеватор)     -   250 кГс

α1 = 1,1; α2 = 1,4; t = 1,4 c;

Вес 1 м бурильных  труб - 6,1 кГс; 

Коэффициент сопротивления  одного ролика - 1,04;  

 

 

 

 

Задание:

  1. Выбрать конструкцию талевой системы.
  2. Определить усилия во всех ветвях талевой системы:

а) при подъёме  бурового снаряда;

б) при спуске бурового снаряда в скважину;

в) в покое (снаряд оторван от забоя и подвешен на канате).

  1. Определить нагрузку на вышку:
    • в статическом состоянии,
    • в начале подъёма бурового снаряда.
  1. Определить КПД талевой системы.
  1. Определить грузоподъёмность талевой системы.
  2. Определить диаметр каната.
  3. Определить число свечей, поднимаемых на каждой скорости лебёдки.

 

 

 

1. Выбор конструкции  талевой системы

 

Исходными данными для  определения конструкции талевой системы являются максимальная нагрузка на крюке и грузоподъёмность лебёдки бурового станка (установки). Число рабочих ветвей m талевой системы определяется по формуле:

,

где Qкр.Σ – нагрузка на крюке при подъёме колонны бурильных труб из скважины, кГс;  Q л – грузоподъёмность лебёдки, кГс; η – ориентировочное значение коэффициента полезного действия талевой системы.

Нагрузка на крюк определяется весом наиболее тяжёлой колонны  бурильных или обсадных труб, весом подвижного (постоянного) груза, в состав которого входят вес талевого блока, элеватора, крюка и т.д. При определении   Qкр.Σ – необходимо учитывать динамические силы, возникающие в начале подъёма снаряда, а также силы сопротивления движению колонны бурильных труб в скважине, обусловленные трением между трубами и стенками скважины, кривизной её ствола и возможностью прихвата бурового снаряда.

где α1 – коэффициент, учитывающий увеличение веса колонны бурильных труб; α2 – коэффициент дополнительного сопротивления; q – вес одного метра колонны бурильных труб, кГс; L – глубина скважины, м; γж γм – удельный вес жидкости и металла, кГс/см3; θср – средний зенитный угол скважины, м; f – коэффициент трения; G – вес подвижного груза, кГс; V – максимальная скорость подъёма элеватора, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; t – время разгона элеватора, с.

Принимаем m = 4. Т.е. 4 – х струнную талевую систему с неподвижным концом каната.

 

 

2. Определение  усилий во всех ветвях талевой системы

а) При подъёме  бурового снаряда

 

,

где Рл – усилие в лебёдочном конце каната, кГс; β – коэффициент сопротивления одного ролика.

,

Где Рi – усилие в i – ом канате, кГс; i – номер рабочей струны по порядку.

 

 

 

где Рн – усилие в неподвижном конце каната, кГс.

 

б) При спуске бурового снаряда в скважину

 

При спуске бурового снаряда  в скважину усилие в лебёдочном конце меняется значением с усилием в неподвижном конце.

         

 

в) в покое (снаряд оторван от забоя и подвешен на канате)

;

,

где Qбс – вес буровой колонны, кГс; G – вес подвижного блока, кГс.

                         

3. Определение  нагрузки на вышку:

а). В статическом  состоянии

 

б). В динамическом состоянии (при подъёме бурового снаряда)

 

 

 

4. Определение  коэффициента полезного действия  талевой системы

 

 

5. Определение  грузоподъёмности талевой системы

 

,

где N0 – номинальная мощность электродвигателя, кВт; Vi – скорость навивки каната на барабан лебёдки, м/с;

 

6. Расчёт талевого  каната

 

Расчет и выбор талевого каната производится по статическому разрывному усилию каната Rк, определяемому по формуле:

,

где k – запас прочности  талевого каната, k=2,5; Qл.мах – максимальное усилие, развиваемое лебёдкой на минимальной скорости навивки каната, кГс.

 

 

  ,

где λ – коэффициент  перегрузки двигателя.

 

Определив Rк, выбираем диаметр каната по таблице.

 

Dк = 24 мм.

 

7. Определение  числа свечей, поднимаемых на  каждой скорости лебёдки

Для определения количества свечей, поднимаемых на каждой скорости лебедки станка c коробкой перемены передач, необходимо знать:

    • скорость подъема крюка для каждой скорости навивки каната на барабан лебедки;
    • условный вес одной свечи бурильной трубы.
    • грузоподъемность лебедки для каждой скорости подъема крюка;

Скорость подъема элеватора  на i-ой скорости навивки каната на барабан лебедки определяется по формуле:

,

где Vкр.i - скорость подъема крюка, м/с; Vi - скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с; m – число рабочих струн талевой системы.

Для заданных условий  скорость подъёма элеватора определится как:

 

            

             

             

                

Анализ результатов  расчёта свидетельствует о том, что подъём бурового снаряда из скважины можно производить на всех скоростях лебёдки бурового станка, т.к. скорость подъёма элеватора не превышает 2 м/с.

Условный вес одной  свечи можно определить из выражения:

  ,

где Qкр.∑ - нагрузка на крюке при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс; l - длина свечи, м; L - длина колонны бурильных труб, м.

Грузоподъемность талевой  системы на i-ой скорости, при работе на многострунной талевой системы, определяется по формуле:

Подъем колонны бурильных  труб необходимо начинать с  i-oй скорости вращения барабана лебедки, на которой грузоподъемность талевой системы Qi превышает нагрузку на крюке Qкр.∑, то есть должно выполняться следующее условие:

Qi+1 < Qкр∑ < Qi

 

 

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что подъём бурового снаряда (с весом 15052 кГс) из скважины можно начинать со 1-ой скорости лебёдки.

Выбрав необходимую  скорость лебедки для начала подъема  снаряда из скважины по грузоподъемности талевой системы (это будет 1-ая скорость), определяем количество свечей, поднимаемых на этой и последующих скоростях лебедки по формуле:

,

где zi – число свечей поднимаемых на i-ой скорости; Qi+1 – грузоподъёмность на следующей скорости, кГс.

 

Проверка:

 

Проверка показала, что расчёт выполнен правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. С.Я.Рябчиков “Проектирование буровых машин и механизмов”.




Информация о работе Расчет талевой системы