12.2 Бұрғылау қондырғыларының қозғалтқыштары

Бұрғылау қондырғыларының негізгі жетектерін қажет етілетін қуаттың мөлшерінен, массасы мен габариттеріндегі шектеуге байланысты таңдайды. Қозғалтқыштарды таңдау кезінде бұрғылау сораптарының, ротордың және шығырдың, бұрғылаудың технологиясы мен көтеріп-түсіру операцияларының механикалық көрсеткіштеріне мән береді.

Бұрғылау қондырғыларында ауыр отында немесе газда жұмыс жасайтын іштен жану қозғалтқыштары қолданылады. Экономикалық тиімсіздігіне байланысты бензинде немесе керосинде жұмыс жасайтын қозғалтқыштар қолданылмайды.

Іштен жану қозғалтқышының берілген жұмыс жағдайына сай келуі оның сыртқы көрсеткіштері мен құрылымына байланысты анықталады. Іштен жану қозғалтқышының сыртқы немесе механикалық көрсеткіштеріне, иінді біліктің айналу жиілігіне байланысты қуатының, айналдыру моментінің және отын шығынының өзгеруін айтады.

ІЖҚ жұмысы ауа отын қоспасының бөліктік мөлшеріне байланысты («кедей» қоспамен 15:1, «бай» қоспамен 11:1) көп өзгермей, айналдыру моментінің шамасы тұрақты болып қала береді. ІЖҚ жұмысын отын беру мөлшерін өлгерту арқылы реттеуге болады. Егер отын мөлшері аз берілсе иінді біліктің айналыс жиілігі төмендейді, қозғалтқыш толық қуат бере алмайды және бұл шақта қозғалтқыш көрсеткіштері жартылай болады.

Іштен жану қозғалтқышының бейімделушілік коэффициенті артқан сайын айнымалы жұмыс режимінде, мысалға бұрғылау шығыры жетегі ретінде оның жұмысының тұрақтылығы артады.

Былайынша, іштен жану қозғалтқышының зауыттық көрсеткішінде оның номиналдық қуаты беріледі. ІЖҚ номинал қуаты деп (12.1-сурет) зауыттың

1 2.1-сурет, ІЖҚ сыртқы көрсеткіштері

1-қуат; 1', 1'' – жартылай көрсеткіші кезіндегі қуаты; 2- айналдыру моменті; 3- отынның өздік шығыны; (N/Nн, M/Mн, n/n_н, /_н - сәйкесінше салыстырмалы қуат, айналдыру моменті, айналу жиілігі, отын шығыны)

стендтік сынақтарында белгілі бір айналыс жиілігіне n_ном (В нүктесі); осы кезде қозғалтқыш тудыратын номинал моментіне (В^/ нүктесі); номинал отын беру мөлшеріне (В^// нүктесі); қалыпты қоршаған орта жағдайына (атмосфералық қысым 760мм. сын. бағ., ауа температурасы +20⁰С, ылғалдылық 70%) сай келетін қуатты айтады.

Бұрғылау қондырғысының көтергіш бөлігінің шамаларына сай ІЖҚ отынды аз жұмсайтын, (С^// нүктесі), номинал қуатының 80% пайдаланылуы тиіс, (С нүктесі).

ІЖҚ, сорап немесе ротор жетегі ретінде, ұзақтұрақты жұмыс режимінде отын беру мөлшерін азайтып, өте тиімді режимде, (D^// нүктесі), номинал қуатының (D нүктесі), 60% пайдалану ұсынылады.

ІЖҚ шектік мүмкіншіліктерін пайдалана отырып үлкен қуат тудыруға болады, (А нүктесі). Алайда бұл режим отын шығынын көбейтетіп, (А^// нүктесі), және моментті азайтатын (А^/ нүктесі), ақырында қозғалтқыштың қолданыс мерзімін азайтатын, тиімсіз қолданысқа алып келеді. Іштен жану қозғалтқышының кемшілігі қатарына оның жүктелген күйі іске қосылмауын, ол үшін трансмиссиялық муфта қажеттігін, оның қуатының қоршаған ауаның қысымына, температурасына және қоршаған ортаның ылғалдылығына байланысты екенін айтуға болады.

Бұрғылау қондырғыларында ІЖҚ пайдалы әсер коэффициенті 0,25-0,35 тең болғанда, қолданатын жылу энергиясы 40-60 МДж/сағ, бір сағаттық отын шығыны 350 г/кВтсағ.

Бұрғылау қондырғыларында кең қолданыс тапқан ІЖҚ қатарына үрлеу жүйесімен жабдықталған дизелдер жатады.

Айнымалы және тұрақты токтың электрқозғалтқыштары бұрғылау қондырғыларында 40⁰С қоршаған ауа температурасында және 90% ылғалдылықта монтаждауға және пайдалануға арналған. Қозғалтқыштардың біліктері қалқанды мойынтіректерде орнатылады және жалғаушы муфталар үшін бос шеті болады. Ылғалданып кетуінен мұқият сақталғандықтан жеткіліксіз желдетудің нәтижесінде электрқозғалтқыштардың номиналды қуаты 5-10%-ға аз. Электрқозғалтқыштарды бұрғылау қондырғысының жетектерінде қолданудағы артықшылықтарға келесілер жатады: үнемділік, сенімділік, кері айналу және қысқа мерзімді ауыр жүктемелерді өту қасиеті, жұмыстың шусыздығы, жұмыс алаңдары мен қоршаған ортаның тазалығын сақтау. Электрқозғалтқыштармен тежелу мүмкіндігінің арқасында бұрғылау шығырының таспалы тежегішінің жұмыс шарттары жеңілдейді, бұл тежегіш колодкалардың шығынын азайтады. Орталықтандырылған электрожабдықтау жанар және жағар майлардың тасымалдауын және соған қатысты материалдық шығындарды болдырмайды.

Электрқозғалтқыштың түрін оның механикалық қасиеттеріне байланысты таңдайды. Электрқозғалтқыштың механикалық қасиеттерін шынайы және жасанды деп бөледі. Біріншісі меншікті қорек көзіне, дұрыс жалғану сұлбасына және қозғалтқыш шынжырларында басқа қосымша кедергілердің болмауына сәйкес келеді. Жасанды сипаттамалар қозғалтқыштың қысқыштарында кернеудің өзгерісі, қозғалтқыш шынжырларына қосымша кедергілерді қосу және осы шынжырларды арнайы сұлбалармен қосу кезінде пайда болады.

Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштар сорап, шығыр және ротор жетектерінде қолданылады. Бұл қозғалтқыштарды басқару арнайы станциялардың көмегімен іске асырылады. Шығыр, ротор, сораптардың асинхронды қозғалтқыштарының теникалық сипаттамалары 12.1-кестеде келтірілген. Кестеде келтірілген номиналды қуат қозғалтқыш белгіленген температурадан жоғары температурада тоқтаусыз жұмыс істеу режимі кезіндегі қуатқа сәйкес келеді.

12.1-кесте, Бұрғылау қондырғыларының асинхронды қозғалтқыштарының техникалық сипаттамалары

Қозғалтқыш түрі	Номиналды қуат, кВт	Номиналды кернеу, В	Айналу жиілігі, айн/мин	ПӘК, %	Мм/Мн	Ротор инерциясының моменті, кг*м3	Масса, кг
АКБ-114-6	320	500	980	92,5	2,5	2,25	2150
АКБ-13-39-6	320	6000	985	91,5	2,3	4	2810
АКБ-13-62-8	500	6000	740	93,5	2,5	10,7	4320
АКЗ-15-41-8Б2	700	6000	750	93,5	2,6	-	6150
АКЗ-15-41-8Б	850	6000	750	94,5	2,7	-	6800
АКСБ-15-44-6	630	6000	750	97,7	1,8	-	3700
АКСБ-15-54-6	800	6000	750	94,9	1,8	-	4100
АКСБ-15-69-6	1000	6000	750	95,3	1,8	-	4700

Қысқатұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштар фазалы роторлы қозғалтқыштармен салыстырғанда арзан, қарапайым және қосылуы қиын құрылғыны талап етпейді. Бұрғылау қондырғысының механизмдері мен қосымша машиналарының жетектері қысқатұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштардың көмегімен іске асырылады. Бұл қозғалтқыштар жетегі фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштан тұратын қосымша шығырда және тұрақты токты қозғалтқыштың күштік түйінінен жетек алатын қашау берілісін реттеуіштерде қолданылмайды.

Синхронды электрқозғалтқыштар сипаттамасы қаттылығының арқасында бұрғылау шығыры жетегінде электромагнитті сырғанау муфталарымен бірге қолданылады (БУ5000ЭУ). Бұрғылау сораптарының жетектерінде синхронды қозғалтқыштар фрикицонды муфталармен қолданылады (Уралмаш 4Э-76, БУ3000ЭУК, БУ75БрЭ-70). Шығыр жетектері синхронды қозғалтқыштармен жабдықталған бұрғылау қондырғыларында сораптарда асинхронды қозғалтқыштар қолданылады. Ал егер шығырда асинхронды қозғалтқыш қолданылса сорапта синхронды қозғалтқыш қолданылады. Тек кейбір жағдайларда бұрғылау қондырғыларының шығырында да сорабында да синхронды қозғалтқыштар қолданылады (БУ2500БЭ).

Синхронды электрқозғалтқыштардың техникалық сипаттамалары 12.2-кестеде келтірілген.

12.2-кесте, Бұрғылау қондырғылары синхронды электрқозғалтқыштарының техникалық сипаттамалары

Қозғалтқыш түрі	Номинал қуат, кВт	Номинал кернеу, В	Айналу жиілігі, айн/мин	ПӘК, %	Ротор инерциясының моменті, кг*м3	Масса, кг
СДЗ-12-46-8А	320	6000	750	94	1,8	3200
СДЗ-13-34-6	500	6000	1000	94	1,9	3570
СДБ-13-42-8А	450	6000	750	93,9	1,46	4050
СДЗБ-13-42-8	450	6000	750	94	1,9	4050
СДБ-14-46-8	850	6000	750	94	2,2	6500
СДЗ-13-52-8А	630	6000	750	95	1,44	5420
СДБО-99/49-8А	630	6000	750	94,5	2,2	5600

Т ұрақты токты электроқозғалтқыштар асинхронды және синхронды қозғалтқыштармен салыстырғанда өздігінен реттелетін және бұрғылау қондырғыларының жетектеріне қойылатын талаптарға механикалық сипаттамаларымен толық жауап береді (12.2-сурет).

12.2-сурет, Әртүрлі әдістермен қоздырылатын тұрақты ток электрқозғалтқыштарының сыртқы сипаттамасы

1 – паралеллелдікпен; 2 – тізбектеліп; 3 – аралас; 4 – тізбектік қоздырылатын қозғалтқыштың ПӘК ( - ПӘК;

А – жұмысшы диапазон).

Жұмыстық жүктемеден туатын моментке қатысты айналу жиілігінің біркелкі өзгеруінің нәтижесінде бұрғылау шығырының, сорабының және ротордың үнемділігі және өнімділігі артады. Бұрғылау қондырғыларында тұрақты токты электроқозғалтқыштар қоректі өндірістік электржүйелерінен немесе дербес дизельді-электрлік станциялардың тұрақты токты машиналарынан алады.

12.3-кесте, Бұрғылау қондырғылары тұрақты токты қозғалтқыштарының техникалық сипаттамалары

Қозғалтқыш түрі	Қуаты, кВт	Кернеу, В	Айналу жиілігі, айн/мин
П-179-9К	1150	660	220/440
П-153-8К	370	220	750/990
П-172-12К	950	660	400/100
МПЭ-800-800	800	460	800/1200
ДПЗ-99/74-8КМ2	710	-	200/400
МПП-1000-1000МЗ	800	460	800
ПС-152-5К	320	-	400/1000
П-125-8К	230	-	750/1000

Газотурбиналы қозғалтқыштар дизелмен салыстырғанда жылу энергиясын циклді емес үзіліссіз айналдырады. 12.3 а, б-суретте сәйкесінше бұрғылау қондырғыларында қолданылатын бір және екібілікті газотурбиналы қозғалтқыштардың қарапайым сұлбасы көрсетілген. Атмосфералық ауа компрессордың 1, 2 сатылары арқылы өтіп сығылады және қысымның әсерінен жану камерасына 3 түседі. Бұл камерада ауа форсункамен берілетін маймен араласады. Жану нәтижесінде пайда болған қоспадан компрессор турбинасына 4, және бос турбинаға 6 түсетін газ ағыны пайда болады.

12.3 - сурет, Газтурбиналық қондырғылардың сұлбалары

Компрессор турбинасы мен бос турбинаның жұмыстық дөңгелектері жеке біліктерде орнатылған және бірбірімен газдинамикалы қосылған. Турбинаның қалақтық құрылғыларында тазаланған және сығылған газдың энергиясы механикалық жұмысқа айналады. Компрессор турбинасының 4 қуаты компрессордың айналуына және қозғалтқыш қызмет көрсететін басқа да агрегаттарға жұмсалады. Бос турбинаның қуаты 6 бәсеңдеткіш арқылы қозғалысқа келетін агрегатпен қосылатын жетекші білікке беріледі. Газтурбиналы қозғалтқыштар қосу құрылғыларымен, сондай-ақ қозғалтқышты автоматты және қолмен басқару құрылғыларымен жабдықталған.

Стационарлы газтурбиналы қозғалтқыштың АИ-23СГ техникалық сипаттамалары

Қозғалтқыш типі ..................................................................Газтурбиналы бос

күштік турбинасымен

Ротордың айналу жиілігі, айн/мин:

турбокомпрессордың............................................................(9000-14600) 150

бос турбинаның .....................................................................(8000-1100) 120

Бәсеңдеткіш типі................................................................Планетарлы, екісатылы

Беріліс қатынасы................................................................ 0,08732

Қозғалтқыш үшін жанармай.............................................Табиғи(МЕСТ5542-78)

немесе ілеспе мұнай газы

Қолданылатын май............................................................ Майлардың қоспасы:75%

трансформаторлық немесе

МК-3 және 25% МК-22, МС-20

Компрессор.........................................................................Өстік 10 сатылы

Турбиналар:

компрессорлар.....................................................................өстік екісатылы

бос күштік............................................................................өстік екісатылы

турбиналар арасындағы байланыс....................................гидродинамикалық

Масса, кг:

барлық агрегаттар мен рамалар

орнатылған қозғалтқыш.....................................................1290

қозғалтқыш рамалары..........................................................215

Габариттері, мм:

ұзындығы..............................................................................3650 5

ені...........................................................................................760 5

биіктігі...................................................................................975 5

12.4-сурет, Газтурбинаның сыртқы сипаттамалары (қуат пен бұрау моменті)

1, 2 – бірбілікті; 1', 2' – екібілікті; 3 – номинал бұрау моменті.

Газтурбиналы қозғалтқыштың меншікті массасы 1,22 кг/кВт-ты құрайды, дизельмен салыстырғанда 7 есе аз, сондықтан бұрғылау қондырғысының жетектерінің габариттері мен массасы кішірейеді.

Газтурбиналы қозғалтқыштар кемшілігіне іштен жану қозғалтқыштарымен (0,360,38) салыстырғанда төмен болатын (0,120,27) ПӘК жатады.