Шестаков В.С. Расчет на ЭВМ нефтегазового оборудования. Учебное пособие для МНГ-2015 (811778), страница 28

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

Текст из файла (страница 28)

Схема к определению длины каната (a),числа слоев и расчетного радиуса навивки (б)157hclзап – длина каната первого слоя (не снимаемого с барабана) навивки на барабан при спуско-подъемных операциях определяется числом витков аlзап =а·2π·Rбр1,(4.62)где Rбр1 – расчетный радиус навивки первого слоя на барабанRбр1=Rб+dк/2,(4.63)Rб – радиус барабана лебедки.Длины канатов Lomin·Uтс+lкон не навиваются на барабан в процессеспуско-подъемных операций.Длина каната, снимаемого с барабана при спуске труб на длинусвечи(4.64)l СП  lсв U тс .Длина каната, снимаемого с барабана при спуске труб на расстояние Li(4.65)lк_i  Li  U тс .По мере опускания или подъема труб происходит изменение числа витков на барабане, а так как канат на барабан навивается в несколько слоев, то меняются расчетный радиус навивки и, соответственно, скорость изменения длины канатов, а также приведенная ккрюку масса каната.Для точного определения перечисленных параметров необходимополучить функциональные зависимости параметров от положениякрюка.Число витков каната в одном слое барабанаzLб ,dк  (4.66)где Lб – длина бочки барабана, м;Δ = 0,0015 … 0,002 – расстояние (зазор) между двумя рядам витков каната, лежащих на барабане, м.Длина каната в первом слоеlб1 =z · 2π · Rбр1.(4.67)Расстояние между соседними слоями каната на барабане (рис.4.25,б)158hc dd к   2к  2 2(4.68)2Расчетный радиус навивки i-го слоя на барабан (i>1)Rбрi=Rб + dк/2 + (i -1) · hс.(4.69)Длина каната в i-ом слоеlбi =z · 2π · Rбрi .(4.70)Максимальное число слоев каната, навиваемого на барабан, определяется по условиюKmax(4.71) lб i  (lСП  lзап ),i 1где Кmax – максимальное число слоев на барабане.Текущее число слоев каната, навитого на барабан, определяетсяпо условию:Kilбi(4.72) (lСП  lк _ i  lзап ),i 1где Кi – число слоев на барабане при перемещении крюка на расстояние Li.4.12.4.

Определение движущего момента приводаДвижущий момент привода определяется его типом и исполнением. Для приводов без регуляторов момента между валом двигателяи барабаном момент определится характеристикой двигателя, а приналичии регулятора (фрикционные муфты, гидравлические муфты,турботрансформаторы и прочие устройства) – характеристикой регулятора.Для приводов с электрическими или гидравлическими двигателями движущий момент принято определять по статической характеристике.

Современные системы управления обеспечивают реализациюзаданной статической характеристики. На рис. 4.26, 4.27 показаны варианты возможных статических характеристик.Статические характеристики показывают зависимость движущего момента от скорости при разгоне, а при установившемся движении– зависимость скорости от момента нагрузки.159б)a)ωххωнωотскм·Мmaxкм · МmaxωххωкрωнωотсNр=constωрнМотсМотс МmaxМнМркМнМрн МmaxРис. 4.26. Статические характеристики приводовпостоянного тока и гидравлических:а – с отсечкой по току для электропривода, с нерегулируемым насосом длягидропривода; б – с регулированием по закону постоянства мощности;ωхх – скорость холостого хода; ωотс – скорость отсечки по току или начала срабатывания предохранительного клапана; Мmax – максимальный момент привода; Мотс - момент отсечки по току или начала срабатывания предохранительного клапана; ωрн, ωрк – скорости начала и окончания регулирования по законупостоянства мощности; Мрн, Мрк – моменты начала и окончания регулированияпо закону постоянства мощностиω0ωнω1МнМпускМmaxРис.

4.27. Статическая характеристикаасинхронного электродвигателя:ω0 –синхронная скорость, ω1 – скорость перехода на жесткий участок,Мmax – максимальный момент привода, Мпуск – пусковой момент привода.160При опускании колонны труб скорость превышает скорость холостого хода, электродвигатели переходят в тормозной режим, ониобеспечивают опускание колонны с установившейся скоростью.Для уменьшения числа вводимых параметров и обеспечения единообразия задания различных вариантов в качестве исходных данныхиспользуются:Мн – номинальный момент двигателя, Нм;ωн – номинальная скорость двигателя, рад/с;ωхх – скорость холостого хода (синхронная) двигателя, рад/с;λм – коэффициент допустимой перегрузки по моменту (для расчета максимального момента λм=Мmax/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 этого привода необходимо определить точки перехода на режим регулированияпо закону постоянства мощности и прекращения регулирования, т.е.точки Мрн, ωрн, Мрк, ωрк. Дополним характеристику вспомогательнымилиниями до получения подобной характеристики, что и на рис. 4.6, а.Значения Мотс и ωотс при этом определятся по тем же выражениям(4.19), (4.20).Для определения точек Мрн, ωрн характеристики, необходимо решить совместно уравнение прямой и окружности закона постоянствамощности Nр=const при М=Мрн, и ω= ωрнN p  М рн  рн ,(4.73)(1  км )  М max хх .М max  М рнрнВыразив из первого уравнения ωрн и подставив его во второе, получим2М рн ω хх  М рн  ω хх  М max  (1  км )  М max  N р  0 .Решив, полученное квадратичное уравнение, получим161М рн ω хх  М max  (ω хх  М max ) 2  4  ω хх  (1  к м)  М max  N р2  ω хх(4.74)Аналогично определяются Мрк, ωрк.N p  М рк  ωрк ; М н  хх  нМ рк  хх  ркВыразив из первого уравнения ωрк и подставив его во второе, получим2М рк (ω хх  ωн )  М рк  ω хх  М н  М н  N р  0 .Решив, полученное квадратичное уравнение, получимМ рн ω хх  М н  (ω хх  М н ) 2  4  (ω хх  ωн)  М н  N р.2  (ω хх  ωн )(4.75)Согласно статическим характеристикам будут меняться движущие моменты по мере изменения скорости.Для статической характеристики по рис.

4.6, б расчет движущегомомента при разгоне определяется по трем выражениям1) при  р  рн :(4.76)ωрМ дв  М max  ( М max  М рн) 2) при  р >рк:М дв ;ωрнМ рк  ωхх  ωр ;ω хх  ωрк3) при р>рн и р  рк: М  N р ,дв(4.77)ωргде Nр – установленное значение мощности.Движущий момент привода с асинхронным двигателемДля статической характеристики асинхронного электродвигателяпо рис. 4.27, движущий момент при разгоне определяется по скольжению2 М max(4.78),s sкsк sгде s – скольжение; sк – критическое скольжение (при переходе черезМ дв 162s=sк начинается уменьшение момента двигателя).Скольжение – это относительное уменьшение скоростиn ns 0,n0(4.79)где n0 – синхронная скорость; n – текущая скорость вращения валадвигателя.Критическое скольжение в справочниках не указывается, оно определяется по номинальному скольжению и по перегрузочной способности двигателя, указываемых в справочниках2(4.80)sк  sн  (λ м  λ м  1) ,где λм – перегрузочный коэффициент задают в каталогах.По коэффициенту можно определить максимальный момент извыражения λ  M max .мМнНоминальное скольжение sн показывает значение номинальнойскорости по отношению к синхронной скоростиn n(4.81)sн  0 н .n0Движущий момент привода с регуляторами моментаДля двигателей или регуляторовсо сложными характеристиками мож- ω Мn,ωn,ωi, Мiно применять уравнения интерполяции, используя узловые точки отрезωi-1, Мi-1ков характеристики.

На рис. 4.28 поωдв, Мдвказан возможный вариант характериω1, М1стики. Число отрезков может бытьлюбым.МУравнение для расчета движущеМпускго момента по узловым точкам отрезковМ дв  М i 1  M i 1  M i  i  i 1дв  i 1163Рис. 4.28. Статическаяхарактеристика приводас регулятором (4.82)4.12.5. Определение приведенного момента сопротивленияПриведенный момент сопротивления включает момент от нагрузки на крюке, момент от сил трения в передаточных элементахМ 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 валомбарабана.Момент от сил трения достаточно точно может быть определенчерез КПД передачи и движущий момент привода. При расчете черездвижущий момент следует учитывать его действие при разгоне и торможении.

При разгоне движущий момент в процессе передачи от двигателя на барабан уменьшается под действием сил трения, а при торможении – наоборот увеличивается. Учет сил трения обеспечиваетсявводом в формулы КПД. Выражения для расчета скорости с использованием численного метода примут видt - при разгоне;ω  ω  (М  η  М ) i 1iωi 1  ωi  (двcJ пр iМ двтt Мc) ηJ прi- при торможении,(4.84)где Мдв, Мдвт – движущий момент при разгоне и торможении.4.12.6.

Характеристики

Список файлов книги