Шестаков В.С. Расчет на ЭВМ нефтегазового оборудования. Учебное пособие для МНГ-2015 (811778), страница 27

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

Текст из файла (страница 27)

Для получения расчетной схемы необходимо привести к звену приведения массы (моменты инерции), движущие усилия (движущие моменты), усилия сопротивления (моментысопротивления), линейные перемещения (угловые перемещения), линейные скорости (угловые скорости).4.12.2. Приведение параметров СПК для расчетной схемыПриведенный к валу двигателя момент инерции привода СПКПриведенный момент инерции должен включать в себя моментыинерции двигателей, муфт, тормозных шкивов, ведомого вала КПП сэлементами, ведущего вала КПП с элементами, моменты инерции всехпромежуточных передач между ведомым и ведущим валом.Суммарный, приведенный к валу двигателя момент инерции всехвращающихся элементов привода, включая и барабан с валом, определится по выражениюN э.kNпJ вр.пр  J дв k Jii 1U k2 mпр 2Rбр22U пр  U тсгде Jдв – момент инерции ротора двигателя;Ji – момент инерции i-го элемента;Nп – количество передач, меняющих скорость вращения;151(4.52)Uk – передаточное отношение между валом двигателя и k-й передачей;Nэ.k – количество элементов, имеющих k-ю скорость вращения;mпр – приведенная ко крюку масса движущихся частей СПК за исключением привода и барабана;Uпр – передаточное отношение между валом и барабаном;Uтс – кратность оснастки талевой системы;Rбр – расчетный радиус навивки талевого каната на барабан.Приведенная масса без вращающихся частей приводаПриведенная к крюку масса включает в себя массы (моментыинерции) всех подвижных элементов спуско-подьемного комплекса ибурильной колонны.Особенности расчета приведенной массы СПК: приведенная масса, участвующая в разгоне системы, отличается от приведенной массы при торможении; приведенные массы меняются по мере разборки буровой колонны: приведенные массы для подъема (опускания) буровой колонныи подъема (опускания) только элеватора различны.В общем виде выражение для расчета приведенной массы будетследующим:mпр= mкол+mтс+mш+mк,(4.53)где mкол – масса колонны бурильных труб (при перемещении одногоэлеватора будет равна нулю), кг;mтс – масса поступательно движущихся частей талевой системы(талевый блок, крюк, элеватор), кг;mш – масса шкивов талевой системы, приведенная к крюку, кг;mк – масса талевого каната, находящегося в оснастке, приведенная к крюку, кг.Масса колонны бурильных трубМасса колонны меняется при наращивании и разборке буровойколонны:N(4.54) k ,тmколi 1тim mтiзогде mтi – масса одной трубы i-го типоразмера в поднимаемой (опускаемой) бурильной колонне;152ктi – количество труб i-го типоразмера в поднимаемой (опускаемой) бурильной колонне;Nт – количество типоразмеров в поднимаемой (опускаемой) бурильной колонне;mзо – масса забойного оборудования.Масса поступательно движущихся частей талевой системыmтс = mтб+mк+mэ,где mтб – масса подвижных талевых блоков;mк – масса крюка;mэ – масса элеватора, кг.(4.55)Приведенная ко крюкоблоку масса шкивов талевой системыРассмотрим первый подвижный шкив по рис.

4.24.8’10'10vк8vк106'87650'2'2vк4vк6vк94'432108vк10vк4vк6vк9'7’5'2vк3'1'mтбvкmкmэРис. 4.24. Кинематическая схема талевой системыСкорость ветви каната vв, обеспечивающей перемещение под153вижного шкива талевой системы, в два раза выше линейной скоростиэтого шкива vбvв=2 vш .Угловая скорость блока 1’ определится по скорости vв, причемнеподвижной точкой, относительно которой происходит вращение,будет точка схода с блока неподвижной ветви каната, поэтому радиусвращения будет равен диаметру блока (dш=2rш)ωш1=2· vш / (2 · rш) = vш / rш,где rш – расчетный радиус от оси шкива до оси талевого каната.Угловая скорость неподвижного блока 2’, с учетов вращения егоотносительно оси блокаωш2=2 vк / rш = 2 ωш1.Подвижный шкив 3’ обеспечивает, как и шкив 1’ увеличениескорости одной ветви каната относительно другой в два раза, но у него набегающая ветвь является сама подвижной, имеющей скоростьперемещения 2vб (см.

рис. 4.2), поэтому угловая скорость будет определенаωш3= 2 vк/ rш + 2 vк / (2 rш) = 3 vк/ rш = 3 ωш1.Первое слагаемое это угловая скорость для обеспечения пропусканабегающей подвижной ветви каната, а второе слагаемое реализуетподвижность блока.Угловая скорость неподвижного шкива 4’ωш4 = 4 vк / rш = 4 ωш1.Угловая скорость подвижного шкива 5’ωш5 = 4 vк/ rш + 2 vк / (2 rш) = 5 vк/ rш = 5 ωш1.Угловая скорость неподвижного шкива 6’ωш6 = 6 vк / rш = 6 ωш1.Угловая скорость подвижного шкива 7’ωш7 = 6 vк/ rш + 2 vк / (2 rш) =7 vк/rш = 7 ωш1.Угловая скорость неподвижного блока 8’154ωш8 = 8 vк / rш = 8 ωш1.Для остальных шкивов аналогично. Шкивы имеют одинаковыеразмеры и одинаковые моменты инерции Jш, тогда, используя выражение mпр= J· v 2 / (vпр· r) 2, получимmшJrш2(12  22  32  4 2  52  6 2  7 2  9 2  102 ) .шТаким образом, приведенная масса шкивов при n-подвижныхблоках определится по выражениюJ ш U i2 ,2 r ш i 1тсmш(4.10)где Uтс – кратность полиспаста талевой системы.Приведенная масса талевого канатаИзменение скоростей струн талевой системы при спускоподъемных операциях показано на рис.

4.2. Скорость струн 0 и I равна нулю, поэтому их масса не учитывается, скорости же струн 2 и 3, 4и 5 и т. д. попарно равны.Масса 2-х струн, имеющих одинаковую скорость, определится повыражениюm1c=m1к · ( 2 Lo + 2 π · rш),где m1к – масса погонного метра талевого каната, кг;Lo – расстояние между осями подвижных и неподвижных шкивов, м.Кроме рассмотренных струн талевой системы в движении участвует канат между подвижными блоками и барабаном и весь запас каната, навитого на барабан. При многослойной навивке на барабан линейные скорости слоев каната будут отличаться по выражениюvкi =ωб · Rбрi,где i – порядковый номер слоя, считая от поверхности барабана,Rбрi – расчетный радиус барабана для i-го слоя.Суммарная приведенная масса подвижных струн каната талевойсистемы (при кратности полиспастной системы Uтс=10) определится:mпс  m1с  2 2  4 2  6 2  82  10 2 ,или, в общем виде, через кратность полиспаста155U тс / 2mпc  m1c  (i  2)2,(4.56)i 1где Uтс /2 – число подвижных блоков талевой системы.Последняя струна имеет длину, большую предыдущих струн навеличину расстояния между осями подвижных блоков талевой системы и барабаном лебедки, поэтому появляется дополнительная массаканата, двигающегося с той же скоростью, что и последняя струна талевой системыm’nc=m1к · ( LД – Lo),где LД – расстояние между неподвижными блоками талевой системыи барабаном лебедки.Приведенное ко крюкоблоку значение этой массы определится повыражениюmnc= mnc’·U2тс=m1к · ( LД – Lo) ·U2тс.(4.57)Канат, находящийся на барабане, движется со скоростью последней струны каната, причем его длина меняется от минимального значения, соответствующего нижнему положению крюкоблока, до максимального значения, соответствующему верхнему положению крюкоблока.

Текущее значение длины каната на барабане будет определено через текущее расстояние между подвижными и неподвижнымиблоками талевой системы(4.58)Lкi  Lк min  ( Lсв  Lo ) U тс ,где Lк min – длина каната на барабане при нижнем положении крюкоблока.Без учета изменения скорости при изменении числа слоев навивки на барабане приведенная ко крюкоблоку масса каната на барабанеопределится по простому выражениюmкб=m1к · Lкi · U2тс .С учетом изменения скорости при изменении радиуса навивкивыражение примет видКс[б  Rбрi ]2(4.59)mкб   {m1к  ni  2  Rбрi },2i 1vкгде Кс – текущее число слоев навивки каната на барабан;156i – номер слоя (отсчет от поверхности барабана);ni – количество ниток каната в i-м слое;Rбрi – расчетный радиус барабана для i-го слоя.Суммарная, приведенная ко крюкоблоку, масса подъемного каната определится по выражению(4.60)mк  mпс  mnс  mкб .Масса струн, имеющих одинаковую скорость, зависит от расстояния между осями блоков Lо, которое будет меняться по мере перемещения крюка (при подъеме от максимального расстояния до минимального, а при спуске, наоборот, от минимального до максимального).

Максимальное расстояние между осями при положении крюка внижнем положении определитсяLomax =Lomin+lсв,где Lomin – минимальное расстояние между осями подвижных и неподвижных блоков; lсв – длина свечи.4.12.3. Расчетный радиус навивки каната на барабанДлина каната, обеспечивающего спуско-подъемные операции(рис. 4.25),(4.61)l СПК  (lсв  Lo min )  U тс  l кон  l зап ,где lкон – длина каната от барабана до неподвижного блока талевойсистемы;аLoбdк ΔdкminlсвRбРис. 4.25.

Характеристики

Список файлов книги