Дәріс 3 түптік қозғалтқыштар

Соңғы кездері ротордан басқа қашауды айналдыруға түпкі қозғалтқыштар да қолданылып жүр. Оларға турбобұрғылар, бұрандалы сораптар және электробұрғылар жатады.

3.1 Турбобұрғылар

Ең алғаш өндірістік қолданысқа ие болған турбобұрғының құрылымын 1922 жылы И.А. Капелюшник жасаған және ол 1924 жылдан 1934 жылға дейін қолданған. Тұрбобұрғы айналу жиілігі 2000...2500 айн/мин жететін бір сатылы турбинаны құраған. Қашаудың айналу жылдамдығын азайту үшін бір, екі, үш сатылы планетарлы редуктор қолданылған. Турбобұрғының қуаты 10 а.к., сұйықтықтың қозғалыс жылдамдығы 60...70 м/с тең болған. Жұмыстың орташа ұзақтылығы 3...5 сағатты құраған.

Бұл турбобұрғыны пайдалану негізінде Шумилов П.Б. турбобұрғының теориясын жасады. Шумилов П.Б. Иванесян Р.А. және Гусман М.Г. бірге тұрақтылығы бір секциялы тұрбобұрғыдан он есе жоғары алғашқы көп секциялы турбобұрғы жасалды. Көп сатылы турбобұрғы 1934 жылы жасалынды.

Шумилов П.Б. теориясының негізгі қағидалары:

1. Қажетті қуат пен айналу иілігін алу үшін турбобұрғы көп сатылы болуы қажет.

2. Барлық турбиналар бірдей болуы қажет.

3. Турбина қалақшаларының гидроабразивті тозуын азайту үшін ротор статор сатыларының айнадағы кескіні секілді жасалуы тиіс, ал ағынның жылдамдығы 10-12м/с аспау қажет.

4. Турбинадағы қысымның құлауы турбобұрғының жиілікті ауысыу кезінде айтарлықтай өзгермеуі керек.

Қазіргі кездегі турбобұрғылар 50-350 сатыдан тұрады. Сыртқы диаметрі 104,5мм-ден 240мм-ге дейін жасалынады. Секциялы турбобұрғылардың ұзындығы (110 сатыдан жоғары) 26м-ге, ал бірсекциялыда 8м-ге жетеді. Турбобұрғылардың қуаты 14...220 кВт-ты құрайды. Қысымының төмендеуі 2,7...10 МПа-ға дейін. Барлық турбобұрғылар принципиальді бірдей құрылғыдан тұрады, тек тіректерінің орналысуымен ерекшелінеді.

Турбобұрғы ротордан және статордан тұрады және ротордың айналу жиілігі бір секциялы турбобұрғыларда 800 айн/мин, және көп секциялыда 200 айн/мин жетеді. Ротордың сатылары статордың сатыларының араларында орналасқан және олар қозғалтқыш білігінде кілтектер арқылы орнатылады. Статордың сатылары айналып кетуден статор шетіндегі ниппельді тартудан болатын үйкеліс күшімен ұсталады. Ротордың секциялары бұрандамен және ротор білігіндегі контрбұрандамен тартылады.

Алдымен барлық секциялар мен тіреулер роторда жиналады, кейін олар статорға орнатылып, ниппельмен тартылады.

Тіректерінің орналасуына байланысты турбобұрғылардың үш сұлбасы болады

1–сұлба бірсекциялы турбобұрғыларда кеңінен тараған, онда 1 резинометаллды өкшелік орнатылған.

Бұл сұлбаның артықшылығы, өкшелік жуу сұйығы бағанасынан максимальді гидравликалық жүктемені қабылдайды.

Кемшілігі – 6 және одан көп метр кезінде майысу қауіпі мен өкшелік пен ниппелдің арақашықтығы үлкен. Үлкен жүктеме кезінде қосымша үйкеліс моменті пайда болып, айналу моменті 12-15%-ке азаяды.

ІІ – сұлбада ротор білігінің деформациялы майысуы болмайды, бірақ өкшеліктегі гидравликалық жүктеме турбинадағы қысымның төмендеуінен аз. Үйкелу моменті тіректік өкшелікте ұлғаяды.

ІІІ – сұлбада төменгі бөлігінде тербелу мойынтіректерінде тірек орнатылады. Бұл сұлбада тіректі турбобұрғыны бұзбай-ақ ауыстыруға болады.

Турбобұрғылардың негізгі түрлері

Турбобұрғылардың 4 түрі болады

І. Т-12 и ТС түріндегі секциялы турбобұрғылар. С – секциялы турбобұрғылар. Турбобұрғылар бір, екі және үш секциялы болып шығарылады. Гидравликалық турбинаның ең аз саты саны 98, ең көбі 240.

Т12 турбобұрғысының бір секциясының ұзындығы 8@тең метр, олар аз габаритті - диаметрі 104,5 және 127мм етіп шығарылады.

ІІ. 3 ТСШ түрдегі шиндельді турбобұрғы

Төрт секциялы бурбобұрғы, бір секциясы шпиндельді. 3 секцияның 300-дей сатысы бар, қуаты 225 кВт-қа дейін, жиілігі 500…600 айн/мин, жалпы ұзындығы 25 м-ге дейін, ал массасы 3,5 -ден 6,2 т. ТР2Ш -195 ТО турбобұрғысы да осы түрге жатады.

ІІІ. А түріндегі иілген сызықты турбобұрғы. Екі негізгі турбиналар секциясында роторлар мен статорлар саны @200.

Егер қосымша шпиндельді секциясы болса, шифрына қосымша Ш әріпі жазылады, мысалға А7Ш.

Кейбір турбобұрғыларда гидротежегіш секциясы болады, онда ГТ әріптері жазылып А7ГТШ деп аталады.

ІV. Арнайы тағайындалған турбобұрғылар. Оларға жататын турбобұрғылар – ТО түріндегі ауытқытушылар, КТД түріндегі тізбекті турбобұрғылар және КД түрдегі тізбекті снарядтар.

Ауытқытушы турбобұрғылар қисық-бағытталған ұңғыларда азимутты өзгертуге немесе қисаю бұрышын таңдауға арналған.

Ағын жылдамдығының остік құраушысын келесіден анықтауға болады:

c_z=Qh/pД_рhx,

мұнда: Q – сұйықтық шығыны;

h - турбинаның көлемдік ПӘК-і;

Д_р – турбинаның өтпелі бөлігінің есептік диаметрі, Д_р. ;

Д₁ – турбинаның ағынды каналының перифериялы диаметрі;

Д₂ – турбинаның ағынды каналының ішкі диаметрі;

h - турбинаның ағынды каналының радиалды ені;

x – турбинаның ағынды каналының қалақашалрмен ығыстыру коэффициенті (h₀ тәжірибелі берілгендердің негізінде есептелінеді).

c₁=c_zctga

Турбинаның оңтайлы жағдайдағы білігінің айналу жиілігі мына формуламен анықаталады:

n=

Ағынның айналмалы жылдамдығы u u=c₁cosa₁ теңдеуінен алынады.

Сұйықтықтың турбинадағы қозғалысының кинематикасы және турбобұрғы параметрлерінің есептік теңдеулері

Турбобұрғының білігінің айналу жиілігі айдалатын сұйықтықтың мөлшеріне тура пропорционал.

Турбинаның гидравликалық қуаты кВт, мына формуламен анықталады:

N_г=rgQH/1000,

мұнда: r – айдалатын сұйықтықтың тығыздығы; кг/м³;

g – еркін түсу үдеуіу, м/с²;

H – турбобұрғыдағы қысымның ауысуы, м;

Турбобұрғының тиімді қуаты, мына формуламен анықталады:

N_т= N_гh= rhgQH/1000,

мұнда: h=h_гh_оh_м – турбобұрғының жалпы ПӘК-і;

h_г – гидравликалық ПӘК ағынның құйындалуын ескереді;

h_о - көлемдік ПӘК айналу бөлігі;

h_м – механикалық ПӘК тіреулерде және мойынтіректерде.

Қысымның ауысыуын Н Эйлердің осьтік турбиналарға арнаған теңдеуінен табуға болады:

u²=Hgh_г/k,

мұнда к – турбина сатыларының саны.

Содан

H=

Турбинадағы қысым - p=Hrg/1000 МПа

Сонда

N_т= N_гh= rhgQH/1000=Q³

Турбобұрғының тиімді қуаты айдалатын сұйықтықтың кубына пропорционал, сондай әсерді көлемдік ПӘК те көрсетеді.

Айналу моменті, М_кр=9545,2N/n.

N_т және n мәндерін қойсақ

М_кр==0,159Q² .

Қалақшалардың көлбеулік бұрышын (a₁) үлкейткенде турбина роторының айналу жиілігі азаяды, бірақ М_кр азайып, квадратты тәуелділікте турбобұрғының қуаты азаяды.

(a₁) бұрышының үлкеюі ПӘК-ң азаюына алып келеді. Айналу жиілігі ерітіндінің тығыздығына байланысты емес, бірақ қуат, М_кр және қысының ауысуы ерітіндінің тығыздығына (r) тура пропорционал.