Шестаков В.С. Оптимизация параметров горных машин. Учебное пособие (811777), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

Статические характеристики приводов постоянного тока игидравлическиха – с отсечкой по току для электропривода, с нерегулируемым насосом для гидропривода;б – с регулированием по закону постоянства мощностиωхх – скорость холостого хода, ωотс – скорость отсечки по току илиначала срабатывания предохранительного клапана, Мmax – максимальный момент привода,ω0ωнω1МнМпускМmaxРис. 4.27. Статическая характеристика асинхронного электродвигателяω0 –синхронная скорость, ω1 – скорость перехода на жесткийучасток, Мmax – максимальный момент привода, Мпуск – пусковой момент привода.156λм – коэффициент допустимой перегрузки по моменту (длярасчета максимального момента λм=Ммах/Мн);км – коэффициент расчета момента отсечки (или срабатыванияпредохранительного клапана для гидропривода), км=0,8…0,97.Движущий момент привода постоянного тока с регулированием по закону постоянства мощностиСтатическая характеристика показана рис.

4.26, б. Для этогопривода необходимо определить точки перехода на режим регулирования по закону постоянства мощности и прекращения регулирования, т.е. точки Мрн, ωрн, Мрк, ωрк. Дополним характеристику вспомогательными линиями до получения подобной характеристики,что и на рис.

4.6, а. Значения Мотс и ωотс при этом определятся потем же выражениям (4.40), (4.41).Для определения точек Мрн, ωрн характеристики, необходиморешить совместно уравнение прямой и окружности закона постоянства мощности Nр=const при М=Мрн, и ω= ωрнN p  М рн   рн,(4.73)(1  к м )  М мах  хх .М мах  М рн рнВыразив из первого уравнения ωрн и подставив его во второе,получим2М рн  хх  М рн   хх  М мах  (1  к м )  М max  N р  0 .Решив, полученное квадратичное уравнение, получимМ рн  хх  М мах  (хх  М мах ) 2  4   хх  (1  к м)  М мах  N р2  ххАналогично определяются Мрк, ωрк.157(4.74)N p  М рк  ркМн  н ххМ рк  хх   ркВыразив из первого уравнения ωрк и подставив его во второе,получим2М рк ( хх   н )  М рк   хх  М н  М н  N р  0 .Решив, полученное квадратичное уравнение, получимМ рн  хх  М н  ( хх  М н ) 2  4  ( хх   н )  М н  N р2  ( хх   н ).(4.75)Согласно статическим характеристикам будут меняться движущие моменты по мере изменения скорости.Для статической характеристики по рис.

4.6, б расчет движущего момента при разгоне определяется по трем выражениям(4.76)1) при  р  рн :рМ2) при  р >рк:3)прир>рндв М max  ( М max  М рн) МдвМрк  хх   р хх   ркрн,рирк:М дв Nр ,р(4.77)где Nр – установленное значение мощности.Движущий момент привода с асинхронным двигателемДля статической характеристики асинхронного электродвигателя по рис. 4.27, движущий момент при разгоне определяется поскольжению158М дв 2 М maxs sкsк s(4.78)где s – скольжение; sк – критическое скольжение (при переходе через s=sк начинается уменьшение момента двигателя).Скольжение – это относительное уменьшение скоростиsn0  nn0(4.79)n0 – синхронная скорость, n – текущая скорость вращения вала двигателя.Критическое скольжение в справочниках не указывается, оноопределяется по номинальному скольжению и по перегрузочнойспособности двигателя, указываемых в справочникахsк  sн  (  м  м2 1 )(4.80)λм – перегрузочный коэффициент, задается в каталогах,, по коэффициенту можно определить максимальный MМмомент;Мн – номинальный момент.Номинальное скольжение sнпоказывает значение номинальной ωМn ωn,скорости по отношению к синωi,Мiхронной скоростимmaxнsн n0  nнωдв,Мдвn0(4.81)Движущий момент привода срегуляторами моментаДля двигателей или регуляторов со сложными характеристиками можно применять159ωi-1,Мi-1ω1,М1МпускРис.

4.28. Статическаяхарактеристика приводас регуляторомМуравнения интерполяции, используя узловые точки отрезков характеристики. На рис. 4.28 показан возможный вариант характеристики. Число отрезков может быть любым.Уравнение для расчета движущего момента по узловымточкам отрезковМ дв  М i 1  M i 1  M i  i  i 1дв  i 1(4.82)4.12.5. Определение приведенного момента сопротивленияПриведенный момент сопротивления включает момент отнагрузки на крюке, момент от сил трения в передаточных элементах.М с  М тр Fкр  Rбр(4.83)U пргде Мтр – момент от сил трения, приведенный к звену приведения,Fкр – нагрузка на крюке,Rбр – расчетный радиус навивки каната на барабан,Uпр – передаточное отношение между звеном приведения и валом барабана.Момент от сил трения достаточно точно может быть определенчерез КПД передачи и движущий момент привода. При расчете через движущий момент следует учитывать его действие при разгонеи торможении.

При разгоне движущий момент уменьшается в случае передачи от двигателя на барабан, т.е. движущий момент необходимо умножать на КПД, а при торможении за счет сил трениятормозной момент на барабане больше, чем развивает двигатель,т.е. тормозной момент двигателя (тормозного устройства) необходимо делить на КПД. При учете момента трения через КПД его необходимо исключить из момента сопротивления. При таком ис160ключении выражения для расчета скорости с использованием численного метода примут видt - при разгоне,    ( М   М ) Ji 1iдвi 1 i  (cпрiМ двтt Мc)J прi- при торможении,(4.84)где Мдв, Мдвт – движущий момент при разгоне и торможении.4.12.6.

Определение нагрузки на крюкеНагрузка на крюке при перемещении колонны определяетсявесом буровой колонны, инерционной силы при движении с ускорением, действием промывочной жидкости (сопротивлением перемещению за счет перепада давления, уменьшением силы тяжести засчет архимедовой силы), сопротивлением от сил трения о стенкускважины.

Инерционная составляющая вычисляется непосредственно при решении уравнений движения, поэтому для ее расчетадополнительных выражений не требуется.Нагрузка от сил тяжести р Fст  mкол  g  1    mтс  g т (4.85)где g =9,81 – ускорение свободного падения;mкол·g – вес колонны бурильныхvктруб;mтc·g – вес подвижных частей талевой системы;ρр – плотность бурового раствоt1ра, (кг/м3);dvк/dtρт – плотность материала бу3рильных труб, (кг/м );Сила сопротивления от перепада давления в скважине161t2t3ttРис.

4.29. Графикиизменения скоростии ускоренийПри перемещении колонны на нее действует давление жидкости, препятствующее движению. Это давление зависит от конструкции буровой колонны (открытый или закрытый нижний конецколонны, количество замков и пр.), от скорости перемещения колонны (рис. 4.9), от характеристики жидкости.Спускоподъемные операции, с точки зрения аэромеханики, вызывают неустановившиеся процессы в системе скважина-пласт.Вязкопластичная (бингамовская) жидкость проявляет свойство текучести при значениях касательных напряжений , превосходящихопределенное значение 0, которое называется динамическим напряжением сдвига.

При значениях   0 жидкость, либо находится всостоянии покоя, либо двигается как недеформируемое тело.Таблица 4.2Исходные данные для расчета сопротивленияДиаметр скважины, мdС=0,2159 мНаружный диаметр колонны бурильных труб, мДлина спущенных труб, мДлина между замками труб, мДлина основной свечи, мНаружный диаметр замка, мДинамическое напряжение сдвига, ПаПластическая вязкость, Па*сПлотность жидкости, кг/м3Скорость колонны (м/с):dН=0,127 мL= 2800 мlТ= 8 мlсв= 25 мdЗ= 0,162 м0= 6,3 Па= 0,025 Па·с= 1100 кг/м3UтСоотношение диаметров трубы и скважиныRd 1  Н .R2dСЧисло ХедстремаHe 0  (d С  d Н )2  2.(4.83)Критическое число Рейнольдса перехода с ламинарного режи162ма течения жидкости на турбулентный режимRe КР  2100  7,3  He 0.58 .Критическая скорость течения жидкости, при которой происходит переход с ламинарного режима на турбулентныйV КР  ReКР  (d С  d Н ).(4.84)Средняя скорость жидкости по кольцевому зазоруV СР 2UТ1  2.

(4.62)Критическая скорость перемещения колонны труб, при которой происходит переход с ламинарногорежима течения жидкостина турбулентныйU Т КР Re КР    1   2 . 2    (d C  d H )Перепад давления за счет сил трения при турбулентном режиме движения жидкости (Па): p  f1гдеU Т1 , 75   0 , 25L2  d 1Г, 25,(4.85)1, 751     2 f  0 , 0488 1 1   2 .(4.86)Средняя скорость течения жидкости при закрытом нижнемконце трубыVср 2UТ .1  2(4.87)Перепад давления от сил трения на участках разгона и торможения при ламинарном режиме движения жидкости (Па). По формуле Дарси-Вейсбаха перепад давлений от ламинарного режима  vср 2P   L,2  (d C  d H )(4.88)163где64 f1 ,Re(4.89)Re v ср  (d С  d H )   - число Рейнольдса,(4.90)f1 .1   21  2 (4.91)1  2ln Инерционная составляющая перепада давления при разгоне иторможенииp И  VСР 2  U Т L   Lt1   2  t .(4.92)Потери давления в замкахp З     V СР2 nЗ ,2(4.93)где nЗ- количество замков (муфт),nЗ L,lТ(4.94)- коэф.

сопротивления одного замка,2 d1   Н d С  1  22dЗ 1   d С 2,(4.95)где L – длина колонны одного типоразмера, м;lТ – длина между замками труб, м.Суммарные потери давленияPсум  P  PИ  Pз .(4.96)Усилие сопротивления, действующее на колонну от потерьдавления164  dH Pсум .42FcP (4.97)4.12.7. Определение КПДКПД талевой системыКПД определяется отношением абсолютной величины полезной работы к сумме полезной работы и всех сил сопротивления,возникающих за период установившегося движения механизма (талевой системы): тс Ап,Ап  Ас(4.98)где Aп – полезная работа, Дж;Ас – работа сил сопротивления, Дж.Полезная работа, производимая талевой системой при подъемеколонны бурильных труб на высоту свечи lcв, выражается формулой:Ап = Fк· lcв,(4.99)Fк – усилие на крюке.Работа сил сопротивления в элементах талевой системы в основном состоит из трех видов:работа сил трения в подшипниках шкивов при их вращении;работа сил трения между прядями каната из-за проскальзыванияпрядей относительно друг друга, и относительно поверхности канавки шкива,работа, затрачиваемая на преодоление потенциальной энергиидеформации (изгиба) проволок каната по радиусу кривизны канатного шкива (см.

Характеристики

Список файлов книги