8.2. Шығырлардың кинематикалық сұлбалары, құрылымы және техникалық сипаттамалары

Шартты белгілер арқылы бұрғылау шығырларының кинематикалық сұлбалары, олардың кинематикалық элементтерінің жинақтығы, байланысуы және қосылулары жиынтығы көрсетіледі. Бір білікті бұрғылау шығырының ІІІ ауыспалы беріліс қорапшасымен ІІ, қашау берілісін реттегіші І және ротор трансмиссиясы IV бар кинематикалық сұлбасы 8.1-суретте келтірілген. Қарастырылатын сұлба ЛБУ-1100М1 шығырында қолданылады және қазіргі заманғы отандық және шетелдік бұрғылау шығырларына тән болып саналады. Шығырдың көтергіш білігі 25 шынжырлы беріліспен 3 және 26 жетекші біліктен 4 және ауыспалы беріліс қорапшасының ІІ аралық білігінен 24 жетекке келтіріледі. Жетекші муфтамен 22 жалғанатын трансмиссиялық білік 21 үш тура жылдамдықтарды (шынжырлы берілістер 12, 16, 17) және бір кері (тісті беріліс 20, 23) жылдамдықты береді.

Шынжырлы беріліс 3 (81/21) жалғаушы біліктердің ұшындағы ұршықша арқылы, ауа қысымды шиналы–пневматикалық муфталармен 2 және 9 қосылады. Бұл беріліс арқылы шығырдың көтеруші білігіне білік жұдырықшаларымен 18, 19, 13, 14 және 15 ауыспалы беріліс қорапшасы білігінің 24 айналу жиілігінің өзгерісіне байланысты «жәй» жылдамдықтары І, ІІ, ІІІ беріледі. Шынжырлы беріліс 26 (40/39) көтеру білігінің оң жақ ұшындағы ұршықша арқылы шиналы-пневматикалық муфтамен 27 қосылады. Осы кезде біліктің 24 айналу жылдамдықтары IV, V, VI («шапшаң») көтергіш білікке беріледі.

Шығыр көтергіш білікке шынжырлы берілістермен 3 және 26 беріліс қорапшаларының тісті берілістермен 20, 23 берілетін екі кері жылдамдықтарға ие. Шығырдың тежелуі көтеру білігімен жалғанатын жұдырықша муфта 28, арқылы электромагнитті тежегіш 29 көмегімен іске асады. Ротор 32 шиналы –пневматикалық муфтамен 31 қосылатын, шынжырлы берілісіпен 30 шығырдың көтеруші білігінен жетекке келтіріледі. Көтеруші біліктің айналу жиілігі тахогенератормен 1 бақыланады.

8.1-сурет. ЛБУ – 1100М1 бірбілікті бұрғылау шығырының кинематикалық сұлбасы

Қарастырылған шығырда, ұңғыны бұрғылау кезінде, қашау берілісі шығырдың көтеруші білікке шиналы-пневматикалық муфтамен 5 және шынжырлы беріліспен 3 қосылатын, қашау берілісінің реттегіші 1 арқылы автоматты түрде іске қосылады. Қашау берілісін реттегіш электроқозғалтқыштан 8, муфтадан 7 және редуктордан 6 тұрады, сонымен қатар негізгі жетек істен шыққан жағдайда құбырлар тізбегін көтеруге қолданылады. Сынабелдікті беріліс 10 майлау сорабының айналуына қызмет етеді. Пневматикалық тежегіш 11 тісті берілісті және жұдырықшалы муфталарды қосу үшін керекті біліктің орналасуын қамтамасыз етеді.

Екібілікті бұрғылау шығырының кинематикалық сұлбасы 8.2- суретте келтірілген. Бұл сұлба алдыңғы қарастырылған бірбілікті шығырда қабылданғандай, екіберілістің орнына бір шынжырлы беріліс 4 арқылы трансмиссиялық білікке 5 айналым беретін, беріліс қорапшасынан жетекке келтірілетін шығырларда қолданылады. Шиналы-пневматикалық муфталармен 2 және 7 қосылатын, «шапшаң» 8 жылдамдықты (36/37) және «жәй» 3 жылдамдықты (69/29) шынжырлы берілістерімен трансмиссиялық біліктен шығырдың көтергіш білігіне 13 айналым беріледі.

8.2-сурет. Екібілікті бұрғылау шығырының кинематикалық сұлбасы

Трансмиссиялық біліктің 5 жылдамдығы өзгеру саны, беріліс қорапшасы жылдамдықтары санына тең. Көтеруші біліктің жылдамдық саны 3, 8 берілістерінің арқасында екі еселенеді. Түсу жылдамдығы көтеруші біліктің жұдырықшалы муфтасымен жалғанатын, гидродинамикалық тежегішпен 10 шектеледі. 8.1-суреттегі көрсетілген сұлбадан айырмашылығы, ротор көтеруші біліктен емес, трансмиссиялық біліктен жетекке келтіріледі. Ол үшін шиналы-пневматикалық муфтамен 11 қосылатын, 12 және 15 берілістері қолданылады.

Сұлбада қарастырылатын ротордың жылдамдық саны, беріліс қорапшасы өзгерткіштік санына тең. Шынжырлы беріліс 6 жұдырықшалы муфтамен 14 қосылатын, шынжырлы берілістегі 16 шығырдың көтергіш білігіне айналым беретін, трансмиссиялық білікпен 5 қашау берілісін реттегішті қосады. Мұндай сұлбаға үшжылдамдықты өзгермелі беріліс қораптары арқылы айнымалы токтың электроқозғалтқыштарымен және дизельмен жетекке келтірілетін, алтыжылдамдықты шығырлар ие. Тахогенератор жетегі 1 –шынжырлы беріліс болып келеді.

Шығыр жетегі тұрақты ток көзі электрқозғалтқышынан болған кезде оның кинематикалық сұлбасы қарапайым болады. Жоғарыда қарастырылған сұлбалармен салыстырғанда соңғы аталған шығырларда берілістерді өзгерту қорабының қызметін шиналы-пневматикалық муфта арқылы жалғанатын, бір-біріне қарама-қарсы орналасқан қозғалтқыштар орындайды. Шығырдың трансмиссиялық білігі қозғалтқыштардың біреуі істен шыққан жағдайда көтергіш білікке айналыс беруге арналған. Айналу жиілігінің үш есе азаюы арқасында бір қозғалтқыштың қуаты көтеріп-түсіру операциясына жеткілікті болады. Бұрғылау процесі кезінде трансмиссиялық білік қашау берілісін реттегіштен шығыр барабанына айналым беру үшін қолданылады. Құбырлар тізбегін түсіру кезінде шығырдың тежелуі кәдімгі ленталы тежегішпен және генератор режиміндегі жұмыс жасап тұрған электроқозғалтқышпен іске асады.

Үшбілікті шығыр (8.3-сурет) бірнеше біліктерден тұрады: көтеруші 15, трансмиссиялық 5, катушкалық 3 және ротор жетегі үшін қолданылатын қосымша 9 біліктерден. Шығыр жетекші және жетектегі біліктер арқылы өзгермелі тісті берілісті қорапшадан жетекке қосылады. Беріліс қорапшасының өзгермелі айналыстағы жетекші білігі карданды білікпен 6, трансмиссиялық білікпен 5 жалғанады және шынжырлы беріліс (28/25) арқылы шиналы-пневматикалық муфтамен қосылып, көтеруші білікке «шапшаң» жылдамдықпен беріледі.

8.3-сурет. У2-5-5 үшбілікті бұрғылау шығырының кинематикалық сұлбасы

Беріліс қорапшасының өзгермелі айналыстағы жетектік білігі төрт жылдамдыққа ие. Карданды білік 8 арқылы беріліс қорапшасының жетектегі білігі, екі шығатын білігі бар тісті редуктормен жалғанады. Олардың бірі шығырдың шиналы-пневматикалық муфтасы 7 арқылы көтеруші білікпен, ал екіншісі- білік 9 арқылы ротор жетегімен 11 жалғанады. Сөйтіп, шығыр бес жылдамдыққа ие (төртеуі «жәй» және біреуі тәуелсіз «шапшаң»), ал ротор –төрт айналу жылдамдығына ие.

Катушкалық білік 3 жетекші дөңгелегі z=19 тісті көтеруші білікте 15 бос отырғызылған «шапшаң» жүрісті шынжыр дөңгелегімен z=28 тісті қосарланған шынжырлы беріліспен 4 жетекке келтіріледі. Сөйтіп, катушкалық білік 3 берілістік қораптың тезжүрісті білігімен тұрақты іліністе болады. Катушкалы біліктің шығып тұрған ұшында, бұрғылау қондырғысының қосымша жұмыстарын атқаратын, планетарлық тісті берілістің 2, фрикционды катушкасы 1 орналастырылған.

Ротор жетегі шиналы-пневматикалық муфтамен 10 қосылатын, шынжырлы беріліспен (21/45) іске асады. Қашау берілісін реттегіштің шынжырлық дөңгелегі 14 және гидродинамикалық тежегіш 12, шығырдың көтеруші білігіне екіжақты жұдырықша муфта 13 арқылы қосылады.

8.4 –суретте негізгі құрылымдық элементтері шетелдік және Ресейлік шығырлар моделдерінде қайталанатын ЛБУ-1100 бұрғылау шығырының үстінен қарағандағы көрінісі берілген. Шығыр оның монтаждық-демонтаждық жұмыстар кезінде көтеруші кранның көмегімен тасымалданатын, пісірілген метал рамада 4 монтаждалады. Рамаға шығырды беріліс қорабымен жалғастыратын, шынжырлы берілістің біліктерінің 3 және 10 май жүретін тұрқысы пісіріп орнатылған. Май ванналарының центрленген тесіктерінде бұрғылау шығырының барабаны көтеру білігімен 7 орнатылған.

8.4-сурет. ЛБУ-1100 бұрғылау шығыры

Тұрқыда 10 ротор трансмиссиясы білігі 11 жетегі үшін қолданылатын екінші шынжырлы беріліс орналастырылған. Ротор трансмиссиясының білігі шығыр рамасына бекітілген, тұрқының қосымша ойығында 10 және шығып тұрған тіреуде 12, сфералық роликті мойынтіректерде орналасқан. Қақпақпен жабылған және аралық қаптамалары 15 және 19 бар майлы ванналар ауыспалы берілістің қорабымен жалғанады. Майлы ванналардың сыртқы фланецтері қаптамалармен 16 және 18 жабылады. Рамада, бұрғышының басқару пулті 2 жағынан балансир қадасы 8, тежеу білігі 17, таспалы тежегішті басқару тұтқасының білігі 5 монтаждалған. Электромагнитті тежегіш 14 көтергіш білікпен өстестіріліп, онымен жұдырықша муфта 13 арқылы жалғанып рамаға бекітіледі. Рамада екі тахогенератор 9 және 20 орнатылған.

Тахогенератор 9 ротор столының айналу жиілігін өлшеу үшін тағайындалған және ротор трансмиссиясының білігмен 11, шынжырлы беріліспен жалғанған. Тахогенератор 20 электромагнитті тежегіштің білігімен жалғанған және электротежеуіштің автоматты жұмыс режимі кезінде құбырлар тізбегін түсірудегі жылдамдықты бақылауға арналған. Қадада 1 АСП кешенінің тәл блогын және свечаны қармау механизмінің қозғалысын бақылайтын командоаппараты орналастырылған. Командоаппараттың жетегі көтеру білігіндегі шынжыр жұлдызшасынан жүзеге асады.

Рамаға шығырдың пневматикалық басқару жүйесінің ауаөткізгіші 6 бекітіледі. Қауіпсіз жұмыс жасау және ластанудан сақтау үшін шығырдың жылжымалы бөліктері металл қаптамамен жабылып, оның жеке бөлшектері мен жиынды бөліктеріне қол жеткізу мақсатында, қаптамада ашылатын топсалы есіктер жасалған.

Көтеруші білік (8.5-сурет) – бұрғылау шығырының негізгі білігі. Көтеруші біліктің 19 негізгі мойынтіректері 15 арасында барабан 18 дискілерінің күпшектері пресстелген. Бұрғылау шығырларында арқан дискінің сыртқы немесе ішкі жағына бекітіледі. Бекіту түйіні жұмыста сенімді әрі ыңғайлы болуы керек. Бекіту түйінінің сыртқы орналасуы қол жетімді және арқанды босатуға немесе бекітуге ыңғайлы. Сыртқы бекітудің кемшілігі –арқан өрімдерінің қойылған арқанның бекіту жиегіне үйкелу нәтижесінде тозып, зақымдануы.

Дайындалуы ең қарапайым кең таралғаны – сыртқы беті тегіс барабандар. Барабанға арқан орамдардың жақсы орналасуы үшін ол паралелль және бірбіріне жалғасатын спираль арналы, алынбалы қаптамамен жабдықталады. Арқанның параллель және спираль телімдерінің ұзындығына бөлек ораммен симметриялық орналасуы дисбаланстан инерциялық жүктеменің төмендеуіне әсер етеді.

Барабан дискілеріне тежегіш шкивтер 16 бекітіледі. Қарастырылған жинақ сызбада тежегіш шкивтер сумен салқындатылатын сақиналық жейдемен жабдықталған. Тежегіш шкивтерде су тұйық цикл бойынша циркуляцияланады. Ол үшін біліктің ұшындағы құрылым 3 және білік ішіне орналасқан құбыр 20, арқылы су оң одан кейін сол шкивтерге барып, одан соң сақиналық кеңістік және жалғаулы құбыр арқылы қабылдау багына құйылып одан әрі қолданысқа түседі. Тежегіш шкивтерде орнатылған бұрандалы тығындар 17 шығырды жылдың салқын кездерінде тоқтататын жағдайда, су қатпас үшін ағызуға қолданылады.

Көтеруші біліктің негізгі роликті радиал–сфералық мойынтіректері 15 майлы ванна тұрқысының ойығында орналасқан және олар майайдағыш 34 арқылы қою маймен майланады. Роликті мойынтіректердің ішкі сақиналары біліктерге кергілік төлкелермен ұстатылады, ал сыртқылары мойынтірек тұрқының қақпақтарымен бекітіледі. Температуралық ұзаруды теңгеру үшін мойынтіректің тұрқы мен сыртқы сақинасы арасында, барлығында емес бір мойынтіректе, қажетті саңылау қарастырылған (жиынды бөлік 1, сурет 8.5).

Тынышжүрісті берілістің шынжырлық дөңгелегі 1 және шиналы-пневматикалық муфта шкиві 12 жеңіл айналатын, (поз. 21 мойынтірекке ұқсас), роликті радиалды- сфералық мойынтіректі білікке отырғызылған ортақ станинаға 2 ие. Білікте мойынтіректердің ішкі сақинасы төлкелермен бекітіледі. Оңжақтағы мойынтіректің сыртқы сақинасы күпшектің ойығында өстік жылжулардан серіппелі сақинамен және қақпақпен бекітіледі. Солжақтағы мойынтірек күпшекке жылжымалы болып орналастырылады. Шиналыпневматикалық муфтаның 12 сыртқы қоршауы 10 білікке нығарлап отырғызылған күпшеккке 6, планшайбаның 5 көмегімен бекітіледі.

Шиналы-пневматикалық муфтаны 12 қосу үшін ұршықша 7, ауаөткізгіш 4 және клапан–бөлгіш 11 арқылы ауа беріліп отырылады. Муфтаның ақауы кезінде немесе ауаның жеткіліксіз қысымы жағдайында муфтаны жалғау үшін планшайбаның ойықтарына және шкивтің паздарына бұрап кіргізілетін апаттық болттар 9 қолданылады. Қауіпсіздік ережесі бойынша, мұнараны көтеру үшін бұрғылау шығырын қолдану кезінде апаттық болттар міндетті түрде қондырылуы керек.

Қаптама 13 шкивті 14 май құйылып кетуінен сақтайды. Күпшектің 2 мойынтіректері күпшекке бұрап жалғанған түтікшелі майсауыт 3 көмегімен майланады. Осыған ұқсас көтеруші біліктің келесі шетінде шиналы-пневматикалық муфта 25, шығырдың «шапшаң» жылдамдығының шынжырлық дөңгелегі 22 және ротор трансмиссиясы 23 орналасқан. Шиналы –пневматикалық муфтаға 25 ауа электромагнитті тежегіштің білігі, ұршықша 28, біліктегі тесік 19, ауаөткізгіш 30 және клапан-разрядник 31 арқылы беріледі.

Жұдырықшалы жартылай муфталар 27 және 29 көтеруші білікті электромагнитті тежегіш білігіне жалғау үшін қолданылады. Шығырдың барлық бұрандалық жалғамалары өздігінен бұралып кетуден қатты бекітілу арқылы сақталған.

Ротор жетегігің білігі 9 екі роликты радиалды-сфералық мойынтіректе (8.6-сурет) орнатылады. Солжақтағы мойынтірек майлы ванна тұрқысында орнатылады. Оңжақтағы мойынтіректің тұрқысы бұрғылау шығырының рамасына бекітіледі. Мойынтіректер лабиринтті тығыздамамен жабдықталған, фланецті қақпақтармен жабылған.

Шиналы–пневматикалық муфтаның 6 планшайбасы 7 кілтек көмегімен білікке 9 мықтап бекітілген. Муфтаға ауа ұршықша 2 және біліктегі тесік арқылы беріледі.

8.5-сурет. Жинақ күйіндегі көтеруші білік

Апаттық жағдайларда муфтаны қосу үшін болттар 8 қолданылуы мүмкін. Ұршықшада 12 ротор столының айналу жиілігін бақылайтын тахогенератордың жетегі, шынжырлық жұлдызша бар. Біліктің 9 қарамақарсы шығып тұрған ұштары қозғалтқышты қосуға қолданылуы мүмкін. Мойынтіректер майқұтылар 2 және 5 арқылы майланады.

Ресейде шығарылатын шығырлардың шифрлары былай оқылады; (ЛБУ22-720  лебедка буровая Уралмашзавода, натяжение ходового конца талевого каната – 22 тс (220 кН), расчетная мощность на входном валу лебедки 720 кВт.

8.6-сурет. Ротор жетегі білігінің жинақтық сұлбасы

8.1-кестесінде Уралмаш зауытынан шығатын шығырлардың, 8.2-кестесінде ВЗБТ зауыты шығаратын шығырлардың техникалық мінездемелері келтірілген.

8.1-кесте. ОАО «Уралмаш» зауытында шығарылатын шығырлардың техникалық көрсеткіштері

Көрсеткіштері	ЛБУ22-720	ЛБУ22-670	ЛБУ37-1100	ЛБУ 2000ПС	ЛБУ 3000М1	ЛБУ-1200	ЛБУ- 1200 (Д-1)	ЛБУ- 1200 (Д-2)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Арқандағы шектік жүк, кН	220	220	370	365	460	273	289	289
Жетек біліктегі есептікқуат, кВт	720	670	1100	1475	2200	710	690	690
Тәл арқаны диаметрі, м	28	28	35	35	38	32	32	32
Барабан диаметрі, мм	650	500	685	835	935	800	800	800
Барабан ұзындығы, мм	840	1180	1373	1445	1540	1030	1030	1030
Шығырдың берілістер саны	4	2	4	2	2	5/4	5/4	5/4
8.1-кестенің жалғасы
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тежеу шайбасының ұзындығы, мм	1180	1190	1270	1450	1600	1450	1450	1450
Тежеу колодкасының ені, мм	230	230	230	230	260	230	230	230
Қосымша тежегіш түрі	ТЭИ-710-45		ТЭИ-800-60	Негізгі электр қозғалтқыш		УТГ-1450
Өлшемдері, мм: ұзыны ені биіктігі	6854 3208 2695	7866 3100 2207	8333 3230 2208	8430 3480 2540	8725 3464 2560'	7250 3545 2865	7407 2776 2420	7430 2903 2420
Масса, кг	31490	34000	39050	39330	49200	26320	23875	24450
Тасымалдауға арналған өлшемдер Негізгі қозғалтқышсыз берілген параметрлер

8.2-кесте. ВЗБТ зауыты шығырларының техникалық көрсеткіштері

Көрсеткіштері	Б7.02. 00.000	Сб.02./ЛБ-750	Б1.02.30. 000	Б12.02.02. 000	Б12.02.02. 000-01	М12.02.02. 000
1	2	3	4	5	6	7
Жетек біліктегі қуат, кВт	300	550	550	550	550	300
Арқан шектік жүктеме кН	145	225	225	225	250	145
Тәл арқаны диаметрі, м	25	28	28	28	32	25
Барабан диаметрі, мм	550	700	550	560	560	550
Барабан ұзындығы, мм	800	1200	1200	1071	1071	640
Трансмисся беріліс саны: тура кері	4/2 4/-	4 -	2 2	2 2	2 2	3 1
Роторға берілістер саны	4/2	4	-	-	-	3/1
Тежегіш шайба диаметрі, мм	1180	1180	1180	1180	1180	1180
Тежегіш колодкасы ені, мм	230	230	230	230	230	230
Қосымша тежегіш түрі	Гидромат Ф1000	ТЭП-45-У1				Гидромат Ф1000
Қосымша жетек қуаты, кВт	22	37				22
8.2-кестенің жалғасы
1	2	3	4	5	6	7
Өлшемдері, мм ұзындығы ені биіктігі	4570 3175 2187	4620 2040 1895	4980 3190 2130	12000 3230 3150	12000 3230 3150	- - -
Масса, кг	12000	12200	21000	20940	20940	-
Жетекпен бірге