12.4 Муфталар

Муфталар айналымды бір біліктен екіншісіне немесе біліктен онда отырғызылған бөлшекке (шынжыр жұлдызшасы, тісті дөңгелек) береді. Муфталардың сипаттамалық ерекшеліктеріне сәйкес, олар берілетін айналу моментінің көлемі мен бағытын өзгертпейді.

Муфталар механикалық, гидравликалық және электромагниттік болып бөлінеді. Механикалық муфталар арналуы бойынша тұрақты және ілінісетін деп бөлінеді. Тұрақты муфталар машинаның жұмысы кезінде біліктердің ажырап кетуін болдырмайды. Тұрақты муфталармен жалғасқан біліктерді ажырату үшін оларды шешу керек болады, ол жөндеу және демонтаж арқылы жүргізіледі. Ілінісу муфталары аз уақыттарға тоқтағанда біліктерді ажырату және жалғастыру үшін қолданылады.

Тұрақты муфталар. Біліктерді тұрақты жалғастыру үшін жылжымайтын (тұйық) және жылжымалы муфталар қолданылады. Жылжымайтын муфталар конструкциясы бойынша қарапайым және үш түрде шығарылады: штифтармен және шпонкалармен бірге төлкелі, фланецті. Тұйық муфталар біліктердің қатаң өстестігінде қолданылуы мүмкін. Дайындау мен жинақтауда жеткен жоғарғы дәлдік пайдалану кезінде біліктердің деформациясы және бұрғылау машиналарының негіздерінің дірілінен, температуралық өзгерістерден және т.б. себептерден бұзылуы мүмкін. Сондықтан бұрғылау кешенінің машиналары мен агрегаттарында тұрақты қосылыстар үшін жылжымалы муфталар қолданылады. Жылжымалы муфталарға қатаң теңдестіруші, шарнирлі және серпімді муфталар жатады. Бұлардың үш түрі де бұрғылау машиналарында қолданылады.

Қатаң теңдестіруші муфталардан кең таралғаны тісті муфта, олар жалғасатын біліктердің өстік аз радиалды және бұрыштық ығысуларын теңдестіру мүмкіндігіне ие. 12.13-суретте тісті муфта көрсетілген, ол редуктордың жәй жүрісті білігін қашау берілісі реттегішінің трансмиссиялық білігімен қосады. Муфта төлкелердің 1, 6 сыртқы тістерімен ілініскен ішкі тістері бар шеңберлік дөңгелектерден 2, 5 тұрады. Шығындарды азайту және ұзақмерзімділікті арттыру үшін тісті ілініс төсеме 4 және киіз сақиналармен 7 тығыздалған майлы ваннада жұмыс жасайды. Майға арналған тесік тығынмен 3 жабылады. Осындай муфта көмекші тежегіштерде қолданылады.

Шарнирлі муфталар өстері бір-біріне қатысты үлкен бұрышпен орналасқан біліктерді жалғастыру үшін қолданады. Шарнирлі муфталар екі біліктен және олармен шарнирлі жалғасқан крестовинадан тұрады. Егер біліктер өстес емес орналасса шарнирлі муфтаның кемшілігі – жетекші біліктің біркелкі айналуында жетектегі біліктің тұрақсыз айналуы. Бұл кемшілікті жою үшін карданды білікте қосарланған шарнирлі муфталарды қолданады. Карданды біліктер бұрғылау қондырғыларының жетегінде айналу моментін гидротрансформатордан редукторға, бұрғылау сораптарына, роторға беру үшін қолданылады. Жетектегі буынның біркелкі айналу үшін карданды білікпен жалғасатын біліктердің параллельдігін қамтамасыз ету керек. Бұрғылау машиналарында карданды біліктердің алты типтік өлшемдері қолданылады.

Карданды біліктердің техникалық сипаттамалары

Білік нөмірі..................................І ІІ ІІІ ІV V VI

Білік түрі.....................................Л Т Т Т Т Т

Шарнирлер саны........................2 2 2 2 2 1

Максимал айналу жиілігі,

мин^-1...........................................1600 1140 1140 1140 1140 750

Берілетін шектік айналу

моменті, кН*м...........................3,7 14,0 14,0 14,0 5,1 14,0

Ұзындық, мм........................ ....720 1055 890 1195 812 2225,5

Ені, мм.......................................230 300 300 300 300 300

Масса, кг................................... 50 182 165 190 140 261,8

Ескерту: Л-жеңіл, Т-ауыр.

Карданды біліктің құрылымы 12.14-суретте көрсетілген.

12.14-сурет. Карданды білік

1-тығыздауыш; 2-ине мойынтіректі дөңгелек; 3-крестовина; 4-қақпақ; 5-вилка; 6-болт; 7-балансир; 8-шлицалы муфта; 9- гайка; 10-шлицалы білік.

Серпімді жылжымалы муфталарда серпімді элемент бар, оның деформациясынан муфта бөлшектерінің өзара орын ауыстыруы жүреді. Серпімді муфталар соққылар мен жұлқуларды жеңілдетеді және айналулардың біркелкісіздігі нәтижесінде пайда болатын тербелістерден сақтау үшін қолданылады. Серпімді муфталардың элементтері металдан, метал емес резиналы серпімді етіліп жасалады. Бұрғылау машиналары мен агрегаттарында резиналы серпімді элементтермен жасалған муфталар қолданылады, олар конструкцияларының қарапайымдылығымен, төмен бағасымен, күтімге деген арнайы талаптардың қажет болмауымен ерекшеленеді.

Бұрғылау машиналары мен агрегаттарының ауыр жүктелген біліктерін, сонымен қатар электрқозғалтқыштың білігін бұрғылау сорабының трансмиссиялық білігімен және шығырдың аралық білігімен жалғастыру үшін серпімді муфталар қолданылады, олардың конструкциялары 12.15-суретте көрсетілген. Конустық жонылған арнасы бар жарты муфта 1 біліктің шығып тұрған бөлігіне орнатылады және өздігінен бұрап шығарылудан арнайы шайба арқылы сақталатын гайкамен 2 бекітіледі. Екінші жарты муфта болттармен 7 қосылатын стақан 6 мен ступицадан 8 тұрады. Ступицада цилиндрлік жонылған арна бар және біліктің шығып тұрған бөлігіне шпонкамен бекітіледі. Ступица 3 дискасының және стақанның 6 қалыңдатылған құрсауларында (обод) резиналы біліктерге 4 арналған тесіктер бар. Соңғылары шығып кетуден стақан құрсауының сақиналық пазында орнатылған серіппелік сақинамен 5 сақталады.

12.15 -сурет. Серпімді муфта

12.16-суретте дизельдің иінді білігін бәсеңдеткіш редуктордың білігімен қосуға арналған серпімді муфта көрсетілген. Тісті тәжі 3 бар диск 2 дизельді стартермен қосу үшін дизель білігінің шлицтеріне орнатылады және онда қола конустармен 1, 7 центрленеді.

12.16-сурет. Дизельдің серпімді муфтасы

Конустар тығындар көмегімен тартылады, ол дизель білігіне бұрап кіргізілген және конустық тығынмен 13, гайкамен 11, шайбамен 12 қатты бекітілген. Жетектегі стақан 6 редуктордың тезжүргіш білігінің 9 конустық ұшына бекітілген және гайкамен 10 тартылады. Жетекші және жетектегі дискаларда тоғыз саусақ 5, 14 орнатылған, олар жұп-жұбымен пластиналармен 4 қосылады.

Серпімді элемент ретінде резиналы жұлдызша қолданылатын муфталар жоғары қолданыстық қасиеттерге ие.

Ілінісу муфталары жиі қосулар мен тоқтатуларда, жұмыс режимін өзгерту керек болғанда қолданылады. Айналу моменті ілінісумен (ілінісетін жұдырықшалы және тісті муфталар) немесе үйкеліс күшімен (фрикционды ілінісу муфталары) беріледі.

Ілінісетін жұдырықшалы және тісті муфталар екі жарты муфтадан тұрады, олардың біреуі жетекші білікке, ал екіншісі аша мен тіреуіш көмегімен жетектегі біліктің шлицалары мен шпонкаларында орын ауыстырады.

Ауыр жүктелген алғаартқа бірдей айнала алатын қосылыстарда түзу жұдырықшалары бар жұдырықшалы муфталар қолданылады, жұдырықшалар санын берілетін айналу моментіне байланысты таңдайды. Жылжымалы муфтаны әдетте жетектегі білікке орнатады, бұл муфтаның басқару бөлшектерінің тозуын төмендетеді.

Реверссіз қосылыстарда үш немесе алты қисық жұдырықшасы бар муфталарды қолданады. Жұдырықшалы муфталар біліктердің өстес еместігіне және көлбей орналасуына өте сезімтал және шынжыр жұлдызшаларын білікпен қосу үшін қолданылады. Қашау берілісін реттегіш пен гидродинамикалық тежегішті шығырмен қосуға жартылай муфталармен жалғанатын біліктердің ұштарында орналасатын жұдырықшалы муфталар қолданылады.

Тісті ілінісу муфтасы екі жарты муфтадан тұрады, олардың цилиндрлік беттерінде сыртқы және ішкі эвольвентті немесе жартылай дөңгелек тістері бар.

Жұдырықшалы және тісті муфталар фрикциондылармен салыстырғанда конструкциясы бойынша қарапайым және өлшемдері мен массалары аз. Олардың негізгі кемшіліктері – тез жүрісті қосу мүмкіндігінің болмауы. Жұдырықшалы және тісті муфталарды дайындауға арналған материал жұдырықшалардың және жартылай муфталардың бетінің жоғары қаттылығын қамтамасыз етуі қажет. Бұл үшін әдетте 20Х, 20ХН2 маркалы болаттар қолданылады. Ірі өлшемді муфталарды 40Х, 30ХН, 35ХГС маркалы болаттардан дайындайды.

Фрикционды муфталар сораптардың, шығырдың күштік берілістерінде қолданылады. Олар бұрғылау кешенінің негізгі агрегаттары мен қозғалтқыштарын алыстан қосу және өшіруге, КТО кезінде шығырдың жылдамдықтарын жедел ауыстыруға арналған. Фрикционды муфталар айналу моментін жетекші және жетектегі жартылай муфталардың дискісі мен пластиналар арасындағы үйкеліс күші арқылы береді. Жұдырықшалы және тісті муфталармен салыстырғанда фрикционды муфталар біліктердің кез-келген айналу жиілігінде бірқалыпты ілінісуін қамтамасыз етеді.

Ілінісетін элементтердің пішініне қарай фрикционды муфталар цилиндрлі және дискалы деп бөлінеді. Бұрғылау кешендерінің күштік берілістерінде цилиндрлі фрикционды муфталар кең таралған, олар дискілі муфталармен салыстырғанда келесідей артықшылықтарға ие – конструкция қарапайымдылығы, бағасы төмендігі, кәсіпшілік жағдайлардағы жөндеу мен монтаждың ыңғайлылығы. Конструкциялық белгісіне қарай цилиндрлі фрикционды муфталар шиналы-пневматикалық, пневмокамералық және көпкамералы болып бөлінеді.

Шиналы-пневматикалық муфта (12.17, а-сурет) арасында фрикционды саптамалары (накладки) 4 бар пневматикалық баллондары 3 орнатылған концентрлі орналасқан шеңберден 1 және шкивтен 5 тұрады. Пневматикалық баллондарға ниппель 2 арқылы қысылған ауа берген кезде, олар кеңейіп, фрикционды саптамаларды 4 шкив бетіне тақайды. Қарастырылып отырған конструкцияда баллон болат дөңгелекке бекітіледі және ауа қысымының әсерінен шкивті жаншиды. Мұндай муфта радиалды тұтылмалы деп аталады.

а

б

12.17-сурет. Шиналы-пневматикалық муфта

Керілетін муфталарда баллон ішкі жартымуфтаға бекітіледі, ол шеңбердің жұмысын атқарады. Бұл жағдайда фрикционды саптамалар баллонның сыртқы бетінде орналасады және шкивтің қызыметін атқаратын сыртқы жартымуфтаға тақалады.

Баллон (12.17, б-сурет) сақиналық резиналы камерадан 5 және сыртқы резиналық протектордан 6 тұрады, олардың арасында қатпарлы каркас 7 орналасқан. Баллонда камераға ауа беруге арналған бір немесе екі ниппель бар. Баллон дөңгелекке болттармен бекітіледі.

Фрикционды саптамалар 1 болат колодкаларға 2 жапсырылған, олар металл біліктер 4 көмегімен баллонның протекторына бекітіледі. Сырғанау нәтижесінде баллонды қызудан қорғау үшін протектор мен колодка арасына паронит төсеме 3 орнатылады. Муфтаның шкиві мен дөңгелегін 60Г маркалы болаттан (МЕСТ 1050-74) немесе 40 және 50 маркалы көміртекті болаттан дайындайды. Шиналы-пневматикалық муфталардың саптамаларын ретинакс немесе бұрғылау шығырының таспалы тежегіштерінде қолданылатын басқа да фрикционды материалдардан дайындайды.

Шиналы-пневматикалық муфтаның техникалық сипаттамалары 12.7-кестеде көрсетілген.

12.7-кесте, Шиналы-пневматикалық муфтаның техникалық сипаттамалары

Муфтаның типтік өлшемі	Ілінісудің шектік моменті М0, кН*м	Айналу жиілігі, nвр, айн/мин	1 сағ. ең үлкен қосылу жиілігі	Баллон камерасының көлемі, дм3	Масса (шкивсіз), кг
МШ 300х100	3	3100	65	1,7	20
МШ 500х125	10	1800	40	7,5	40
МШ 600х200	23	1600	40	15,0	65
МШ 700х200	30	1400	40	23,0	95
МШ 900х200	55	1000	40	35,0	115
МШ 1070х200	80	670	40	46,0	145

Ескерту: М-муфта, Ш- Шинно-пневматикалық, 1-ші сан – муфта шкивінің диаметрі, 2-ші - фрикционды саптаманың ені.

Пневмокамералы муфталар (12.18-сурет) шиналы-пневматикалық муфталардан баллон мен фрикционды саптамалар арасында башмактардың орналасуымен ерекшеленеді, башмактар муфтаның желдеткішін және баллонның тиімдірек жылубөлгіштігін қамтамасыз етеді.

12.18-сурет. Пневмокамералы муфталар

Қызудың төмендеуі нәтижесінде муфтаның ұзақмерзімділігі артады. Муфта сақиналық қорап түрінде болады және дөңгелектен 2 және дискіден 3 тұрады, олар болттармен 1 қосылған. Қорапта резина баллон 4 және башмак орнатылған, оларға фрикционды саптамалар 6 бекітіледі. Башмактарды алюминий құймалардан дайындайды. Олардың желдеткіш терезелері бар. Ортаңғы терезе арқылы болат саусақ 8 өтеді, оның цапфалары диск тесіктеріне кіреді. Ауа қысымының әсерінен баллонда башмактар радиалды бағытта орын ауыстырады және саптаманы жетектегі шкивке 7 тақайды. Серіппелер 5 муфтаның өшірілуі кезінде башмак пен саптамаларды кері тебеді және оларды шкивпен түйісуден сақтайды.

Жалғанатын біліктер өсінің радиалды ығысуы фрикционды саптамалардың шкив бойымен сырғанауын тудырады. Сондықтан пневмокамералы муфталар біліктерде шынжырлы жұлдызшалар орналасқанда жалғауға тиімдірек қолданылады.

Көпкамералы муфталарда (12.19-сурет) әрбір саптама 2 ауаны өздігінен толтырғышы 3 бар жеке пневматикалық камерамен 1 жабдықталған. Осының арқасында муфтаның сенімділігі артады, себебі, шиналы-пневматикалық муфталармен салыстырғанда бір немесе бірнеше камерасы жұмыстан шыққан кезде де өзінің жұмыс қабілеттілігін сақтайды.

12.19-сурет. Көпкамералы муфта

Дискалы диафрагмалы муфта (12.20 -сурет) білікті 4 шынжырлы жұлдызшамен 3 қосуға арналған және біліктердің бүйіржақтарында орналасқан ступицалардан 2 тұрады. Ступицаның сыртқы шлицтерінде фрикционды дискалар 1 орнатылған. Жетектегі бөлігі шынжырлы жұлдызшамен болттармен қосылған және ішкі шлицаларында тіректік 6, аралық 7 және итеретін дискалар 9 орнатылған тұрқыдан 5 тұрады. Итеретін диска мен муфта тұрқының қақпағы 10 арасында диафрагма 12 бар қуыс диска орнатылған.

12.20-сурет. Дискілі диафрагмалы муфта

Электрмагнитті муфталардың ілінісуі тұрақты токтың муфтаның қозу орамына қосу кезінде пайда болатын магниттік тартылу күшінің әсерінен іске асырылады. Бұрғылау қондырғыларында индукционды сырғанау муфталары қолданылады.

Сырғанау электрмагниттік муфтасы (СЭМ) центрлес орналасқан зәкірден 1 және индуктордан 2 тұрады, онда қозу орамы 3 орнатылған (12.21-сурет).

Тұрақты токты қозу орамына қосқанда магниттік ағын пайда болады, ол зәкірде айналмалы электрқозғалтқыш күшті бағыттайды, нәтижесінде зәкір тогы пайда болады. Зәкір тогының индуктор полюстерінің магниттік ағынмен әсерлесуі электрмагниттік моменттің пайда болуына әкеледі, оның әсерінен жетектегі білік 4 жетекші білік 5 бағытында айнала бастайды. СЭМ-нің айналу моментінің көлемі зәкірдің индукторға қатысты айналу жиілігіне және қозу тогының күшіне байланысты.

Электрмагниттік ұнтақтық муфтада (ЭҰМ) жетекші мен жетектегі жартымуфталар арасындағы саңылау техникалық таза темір ұнтақпен толтырылады. Осының нәтижесінде саңылаудың магниттік өтімділігі мен муфтамен берілетін айналу моменті артады.

12.21-сурет. Электрмагниттік муфта

Электрмагниттік муфталардың техникалық сипаттамалары

Муфта түрі........................................................ЭМС-750 МЭП-800

Ілінісу моменті, кН*м:

номиналды.................................................7,5 8

пусковой.....................................................16 10

остаточный..................................................- 0,03

Номиналды айналу жиілігі, айн/мин...............750 750

Қозу кернеуі, В..................................................72 130

Қозу қуаты, кВт................................................5,5 0,2

Қозу орамының кедергісі, Ом.........................0,94 54

Қозудың номиналды тогы, А...........................76 1,75

Инерция моменті, кг*м²..................................7,75 2

Масса, кг...........................................................3400 1760

Өлшемдері, мм:

ұзындығы................................................1380 1100

ені.............................................................1260 1000

биіктігі.....................................................1120 1000

13-ТАРАУ ЛАҚТЫРУҒА ҚАРСЫ ЖАБДЫҚТАР

Лақтыруға қарсы жабдықтар (ЛҚЖ) ұңғы сағасын сұйықтық пен газды-сұйық қоспасының ашық лақтырулары және бұрғылау, сынау, тексеру және пайдалану барысында фонтандау болмауы үшін саңылаусыздандыруға арналған.

Бұл жағдайлардың негізгі себебі - ұңғыдағы сұйықтықпен берілетін қысымнан қабат қысымының жоғары болуы:

р_қаб >gh (13.1)

Қабат қысымы 10 м тереңдікке түскен сайын 0,1 МПа интенсивтілігімен өседі. Алайда, аномальды төмен қысым (АНПД) және аномальды жоғары қысымды (АВПД) қабаттар кездеседі. Фонтандау мен лақтырудың интенсивтілігі қысым айырмашылығының өсуімен жоғарылайды:

Δр = р_қаб – gh (13.2)

ЛҚЖ абслоютті сенімділік пен дайындықтың жоғары дәрежесіне сай болуы керек. Тек сол кезде ғана ұңғыны бұрғылау тізбегі болғанда немесе болмағанда өз уақытында жабуға болады. Сонымен қатар келесі технологиялық операциялардың орындалу мүмкіндігі қамтамасыз етілуі тиіс:

- бұрғылау құбырларын құлыптармен, ал шегендеу құбырларын муфтамен қозғау, тарту, бұру;

- қабатқа қарсы қысым беретін жуу сұйықтығының жабық циркуляциясы;

- қабатқа ерітіндіні бұрғылау немесе цементтеу сорапатарымен айдау.

ЛҚЖ құрамына превенторлар, сағалық крестовина, превенторүстілік катушка және превенторлы жабдықтың оқпанды бөлігін құрайтын ажырамалы науа, ЛҚЖ оқпанды бөлігін жабдықтайтын манифольдтер, превенторлар мен манифольдтерді басқаратын станция кіреді.

ЛҚЖ ұңғы сағасы мен бұрғылау едені арасында орналасады. Қауіпсіздік ережелері бойынша ЛҚЖ-ны барлау алаңдарын, газоконденсатты, газды және АВПД кен орындарын бұрғылағанда міндетті түрде орнату керек. Ұңғы сағасын кондуктор мен аралық тізбекті түсіргеннен кейін ЛҚЖ-мен жабдықтайды. ЛҚЖ міндетті түрде беріктікке және саңылаусыздыққа сыналады.

Беріктікке сынау кезінде сығымдау қысымы (р) рұқсат етілген жұмыс қысымына (р_р) байланысты анықталады:

- р = 2 р_р – өту диаметрі 350 мм және жұмыс қысымы 70 МПа жоғары емес превенторлар үшін;

- р = 1,5 р_р - өту диаметрі 350 мм-ден жоғары және жұмыс қысымы 70 МПа жоғары превенторлар үшін;

р = р_р кезінде ЛҚЖ саңылаусыздыққа сыналады.

Сенімділікті арттыру үшін ЛҚЖ негізгі элементтердің істен шығуы кезінде олардың функцияларын орындау үшін резервті элементтермен жинақталады. Осылайша ЛҚЖ массасы, өлшемдері және бағасы артады, бірақ сенімділік бірнеше есе өседі. ЛҚЖ басқару пульті ұңғы сағасынан 10 м-ден кем емес арақашықтықта орналасады. Превенторлар мен ысырмаларда олардың жағдайын (ашылуын, жабылуын) арақашықтықтан жақсы бақылайтын құрылғылар болуы керек.