Система управления мощностью группового привода гидромоторов буровой установки

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для использования в установках для прокладки трубопроводов, в технологии бестраншейного строительства инженерных сетей. Техническим результатом является определение мощности и осуществление синхронизации работы нескольких гидромоторов привода вращателя установки. Для этого система включает гидромоторы, планетарные редукторы вращателя и блок управления. Причем каждый гидромотор группового привода вращателя снабжен фиксированным узлом скольжения, установленным между гидромотором и планетарным редуктором приводов возвратно-поступательного и вращательного движения, выполненным в виде трех фланцев, основного - закрепленного на планетарном редукторе, нижнего и верхнего, соединенных между собой и установленных на корпусе гидромотора, причем в месте контакта всех фланцев установлено уплотнение, а основной фланец имеет параллельные рычаги, на которых установлены гидроцилиндры, соединенные с манометрами, при этом штоки гидроцилиндров связаны с винтами-упорами рычага верхнего фланца. При этом на каждый гидромотор установлено по два гидроцилиндра и по два манометра, шкалы которых переградуированы на показатель крутящего момента, развиваемого гидромотором, и размещены на щитке приборов, расположенных на подвижной каретке буровой установки, а на линиях гидропроводов, подводящих рабочую жидкость каждого гидромотора, установлено по два регулируемых гидродросселя. 7 ил.

 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для использования в установках для прокладки трубопроводов, в технологии бестраншейного строительства инженерных сетей.

На практике известно большое количество устройств для измерения крутящего момента на роторе буровой установки (см. а.с. СССР №591574, МПК Е 21 В 3/14, бюл. №5, 1978 г., №1258988, МПК Е 21 В 3/14, бюл. №35, 1986 г., пат. США №3668926, опубл. 13.06.1972). Однако устройств, позволяющих осуществлять синхронную регулировку мощности гидромоторов группового привода буровой установки для прокладки трубопроводов, в патентной литературе не выявлено.

Известна система направленного бурения DD-550 фирмы «AMERIKAN AUGERS» (США), содержащая буровую установку, силовую установку, систему подачи раствора и кабину бурильщика. Буровая установка содержит вращатель, имеющий групповой привод, включающий гидромоторы, планетарные редукторы вращателя, реечный механизм подачи каретки вращателя и блок управления(см. проспект фирмы «AMERIKAN AUGERS» (США) январь, 1997 г.). Если гидромоторы в известной установке будут работать с разными мощностями, синхронности их участия в работе группового привода не будет. От этого разнобоя мощностей при определенном давлении наступает эффект самоторможения всего группового привода, что резко снижает тяговую силу буровой установки. От резких ударов зубьев ведущей шестерни по зубьям рейки из-за отсутствия синхронности в гидромоторах возникают стуки, которые значительно снижают моторесурс гидромоторов. Вместо гарантированных отечественными заводами 3400 часов гидромоторы отрабатывают 1700-1800 часов. При отсутствии приборов невозможно определить не только слабую работу гидромотора, но и время его выхода из строя. Вышедший из строя, но не выявленный гидромотор может длительное время «балластом» ездить на групповом приводе, резко снижая общую мощность гидропривода. Все это может привести к тяжелым авариям при бурении и протаскивании «Дюкера», что потребует значительных финансовых затрат на ликвидацию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является привод к устройству для бурения скважин, содержащий насос, напорные и сливные магистрали, силовой цилиндр, гидромоторы, золотники управления и регулятор скорости подачи. Конструкция позволяет обеспечить автомагическую настройку устройства на оптимальный режим(а.с. СССР №310008, МПК Е 02 D 17/14, бюл. изоб. №23, 1971 г.).

Недостатками известной установки является невозможность обеспечения синхронной работы всех гидромоторов группового привода, т.к. вопрос определения и регулирования мощности на каждом гидромоторе отдельно не решен.

Задачей создания изобретения является разработка такой конструкции системы управления мощностью группового привода гидромоторов буровой установки, которая позволила бы определять мощность и осуществлять синхронизацию работы нескольких гидромоторов привода вращателя установки.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как система управления мощностью групповою привода гидромоторов буровой установки, включающая гидромоторы, планетарные редукторы вращателя и блок управления, и отличительных существенных признаков, таких как каждый гидромотор группового привода вращателя снабжен фиксированным узлом скольжения, установленным между гидромотором и планетарным редуктором приводов возвратно-поступательного и вращательного движения, выполнен в виде трех фланцев, основного - закрепленного на планетарном редукторе, нижнего и верхнего, соединенных между собой и установленных на корпусе гидромотора, причем в месте контакта всех фланцев установлено уплотнение, а основной фланец имеет параллельные рычаги, на которых установлены гидроцилиндры, соединенные с манометрами, при этом штоки гидроцилиндров связаны с винтами-упорами рычага верхнего фланца, причем на каждый гидромотор установлено по два гидроцилиндра и по два манометра, шкалы которых переградуированы на показатель крутящего момента, развиваемого гидромотором, и размещенных на щитке приборов, расположенных на подвижной каретке буровой установки, а на линиях гидропроводов, подводящих рабочую жидкость каждого гидромотора установлено по два регулируемых гидродросселя.

Вышеуказанные существенные признаки позволяют получить технический результат - определять мощность и осуществлять синхронизацию работы нескольких гидромоторов привода вращателя буровой установки.

Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи - создание системы управления мощностью группового привода гидромоторов буровой установки, которая позволила бы определять мощность и осуществлять синхронизацию работы нескольких гидромоторов привода вращателя буровой установки, и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является не очевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид бурового станка; на фиг.2 - вращатель, вид сбоку; на фиг.3 - вращатель, вид с торца установки; на фиг.4 - кинематическая схема группового привода вращателя; на фиг.5 - узел скольжения общий вид; на фиг.6 - узел скольжения, разрез по В-В фиг.5; на фиг.7 - узел скольжения, разрез по А-А фиг.5.

Станок буровой фиг.1 является силовым механизмом, которым осуществляются процессы бурения, разбуривания и протаскивания трубопроводов в скважине. В состав бурового станка входит станина 1, вращатель 2, блок ключей 3, транспортер 4, вертлюг подводящий 5, талрепы 6, щит приборов гидросистемы 7.

Вращатель силовой 2, фиг.2 и 3, как основной узел буровой установки расположен и перемещается по станине 1 установки. Он предназначен для возвратно-поступательного перемещения колонны бурильных труб в процессе бурения, создания тягово-толкающего усилия при протягивании трубопровода, для осуществления рабочих и холостых возвратно-поступательных движений при наращивании или сокращении колонны бурильных труб и навинчивания и свинчивания.

Вращатель 2 имеет две группы привода исполнительных механизмов. Первая группа - два гидромотора на привод для вращения шпинделя. Вторая группа - четыре гидромотора для возвратно-поступательного перемещения каретки, т.е. для производства подачи бурильных труб с буровой головкой в скважину, извлечения бурильных труб из скважины и протаскивания «Дюкера».

Система управления мощностью группового привода гидромоторов буровой установки включает гидромоторы 8, планетарные редукторы 9 вращателя 2, реечный механизм 10 подачи каретки 11 вращателя и блок управления 12. Каждый гидромотор 8 (фиг.2 и 3) группового привода вращателя 2 снабжен фиксированным узлом скольжения 13, установленным между гидромотором 8 и планетарным редуктором 9 приводов возвратно-поступательного и вращательного движения, причем на каждый гидромотор 8, установлено по два гидроцилиндра 14 и по два показывающих крутящий момент манометра 15, а на линиях гидропроводов 16, подводящих рабочую жидкость каждого гидромотора 8, установлено по два регулируемых гидродросселя 17 (фиг.4). От насосной станции 18 рабочая жидкость через реверсивный распределитель 19 подается в систему группового гидромоторного привода буровой установки. Манометры 15, шкалы которых переградуированы на показатель крутящего момента, развиваемого гидромотором 8, размещены на щитке приборов 7, расположенных на подвижной каретке 11 буровой установки.

Узел скольжения 13 выполнен в виде трех фланцев: основного 20, закрепленного на планетарном редукторе 9, нижнего 21 и верхнего 22, соединенных между собой винтом 23 и установленных на корпусе гидромотора 8. В месте контакта всех фланцев (20, 21, 22) установлено уплотнение 24. Основной фланец 20 имеет параллельные рычаги 25, на которых установлены гидроцилиндры 14 со штуцерами 26, соединенные непосредственно или через трубки 27 с манометрами 15, связанные своими штоками 28 с винтами-упорами 29 рычага 30 верхнего фланца 22 (Фиг.5, 6, 7). Винты-упоры 29 необходимы для выборки зазоров между винтами и поршнями цилиндров 14.

Система управления мощностью группового привода гидромоторов буровой установки работает следующим образом.

При провороте гидромотора 8 на определенный угол фланцы 22, 23 узла скольжения 13 от перегрузки через рычаги 25, регулировочные винты-упоры 29 создают усилие на поршень 28 гидроцилиндра 14. Рабочая жидкость из гидроцилдиндра 14 под давлением поршня вытесняется через штуцер 26 по трубке 27 к манометру 15, который показывает крутящий момент гидромотора 8. Манометр 15 переградуирован с показаний давления (кгс/см²) на момент (кгм). Резиновое кольцо 24 уплотняет полость редуктора 9 от утечек масла.

Регулировка потока рабочей жидкости гидродросселями 17 производится на работающих гидромоторах 8, при этом для более четкой синхронности работы гидромоторов группового привода у более мощных двигателей поток жидкости перекрывается, у слабых, наоборот, доводится до номинала. Синхронная работа позволяет стабилизировать работу группового привода и улучшить условия работы гидромоторов. Значительно повышается моторесурс. В том случае, если гидромотор значительно снизил крутящий момент и регулированию дросселями не поддается, то он подлежит снятию с установки и отправке на ремонт.

Система управления мощностью группового привода гидромоторов буровой установки, включающая гидромоторы, планетарные редукторы вращателя и блок управления, отличающаяся тем, что каждый гидромотор группового привода вращателя снабжен фиксированным узлом скольжения, установленным между гидромотором и планетарным редуктором приводов возвратно-поступательного и вращательного движения, выполненным в виде трех фланцев, основного - закрепленного на планетарном редукторе, нижнего и верхнего, соединенных между собой и установленных на корпусе гидромотора, причем в месте контакта всех фланцев установлено уплотнение, а основной фланец имеет параллельные рычаги, на которых установлены гидроцилиндры, соединенные с манометрами, при этом штоки гидроцилиндров связаны с винтами-упорами рычага верхнего фланца, причем на каждый гидромотор установлено по два гидроцилиндра и по два манометра, шкалы которых переградуированы на показатель крутящего момента, развиваемого гидромотором, и размещены на щитке приборов, расположенных на подвижной каретке буровой установки, а на линиях гидропроводов, подводящих рабочую жидкость каждого гидромотора, установлено по два регулируемых гидродросселя.