2.3.3 Построение графика загрузки тормозов
Чем больше масса спускаемой колоны труб, тем труднее обеспечить мягкую посадку колоны на стол ротора, тем меньше скорость спуска (частоты вращения барабана лебедки) должен поддерживать бурильщик.
Рисунок 2.3 - Характеристика гидротормоза при различном заполнении
Тормоза водой
Для ускорения спуска и безопасной остановки колонн бурильных и обсадных труб необходимо обеспечить согласованную работу гидродинамического и ленточного тормозов буровой лебедки.
Угловое ускорение пропорционально разности вращающего момента, создаваемого собственным весом спускаемых масс, и тормозного момента гидродинамического тормоза.
При этом следует отметить, что уменьшение момента инерции вращающихся масс способствует увеличению ускорения и сокращению продолжительности разгона гидродинамического тормоза.
Рисунок 2.4 - График загрузки гидротормоза
Тормозной момент гидродинамического тормоза в процессе разгона нарастает пропорционально квадрату частоты вращения ротора.
Если в процессе спуска тормозной момент, создаваемый гидродинамическим тормозом, достигает величины действующего вращающего момента, то ускорение становится равным нулю (рисунок 3.4).
В рассматриваемом случае тахограмма спуска состоит из трех участков, соответствующих разгону, установившемуся равномерному движению и остановке спускаемой колонны трубы с помощью ленточного тормоза лебедки.
На участке равномерного движения скорость спускаемой колонны труб изменяется в зависимости от уровня наполнения гидродинамического тормоза: с повышением уровня наполнения внутренний диаметр водяного кольца уменьшается, снижается частота вращения ротора гидродинамического тормоза и, соответственно, скорость спускаемой колонны труб.
На практике гидродинамическим тормозом начинают пользоваться после спуска первых 20-25 свечей бурильных труб.
Дальнейший рост скорости в результате увеличения веса спускаемой колонны труб становится опасным для ленточного тормоза буровой лебедки из-за чрезмерных инерционных нагрузок, возникающих при торможении.
График совместной работы ленточного и гидродинамического тормозов буровой лебедки режим работы, характеризуемый кривой с изменившимися параметрами. При нагрузке скорость спуска снизится. Дальнейшие режимы спуска определяются кривыми рассматриваемого рисунка.
Как видно, при использовании гидродинамического тормоза со ступенчатым регулятором уровня скорость спуска по мере увеличения веса колонны труб снижается по непрерывно-ступенчатой кривой пропорционально недоиспользованной мощности ленточного тормоза буровой лебедки.
Для более полного использования ленточных тормозов необходимо увеличить число переливных клапанов на холодильнике. Для построения графика загрузки гидротормоза и определения зоны совместной работы основного и вспомогательного тормоза, следует учесть, что колонна небольшой массы (первые свечи) спускаются без использования гидравлического тормоза и только при нагрузке QкР = 0,10…1,20 МН включается муфта гидротормоза, открывается нижний кран (q1, = 0,245).
В точке максимума недостающий тормозной момент гидравлического тормоза может быть погашен с помощью ленточного тормоза(рисунок 3.4).