Мощность тормоза Nт, кВт	Нагрузка на крюке, МН	Разность температуры воды в тормозе (t3 - t4), ºС
		14	28	42	56	70	85
500	0,28	0,520	0,260	0,172	0,130	0,108	0,087
1000	0,56	1,040	0,520	0,345	0,260	0,207	0,175
1500	0,84	1,560	0,780	0,517	0,390	0,310	0,262
2000	1,12	2,080	1,040	0,690	0,520	0,415	0,350
2500	1,40	2,600	1300	0,862	0,650	0,517	0,437
3000	1,68	3,120	1560	1,035	0,780	0,620	9,525
3500	1,96	3,640	1820	1,207	0,910	0,725	0,612
4000	2,24	4,160	2080	1,380	1,040	0,830	0,700
4500	2,52	4,680	2340	1,552	1,170	0,932	0,787
5000	2,80	3,200	2600	1,725	1,300	1,035	0,875

t_сп - время спуска одной свечи, с; z - число спускаемых свечей в течение 1 ч.

При расчете количества тепла, поглощаемого тормозом, принимается средняя частота вращения его ротора:

(IV.23)

где l — длина свечи, м; и_тс—число струн каната в талевой оснастке; Dбр— средний диаметр намотки каната на барабан, м;

Количество теплоты, отводимой поверхностью тормоза в течение 1 ч,

(IV.24)

где с_Рт= 12-25 — коэффициент теплоотдачи от поверхности тормоза воздуху, Вт/(м² С); П — поверхность регулирующего тормоза и холодильника, м²; t1—температура поверхности тормоза, °С (принимается не выше 80 °С); t₂<35°С — температура окружающего воздуха; 3,6-10³—переводной коэффициент.

Количество воды (в л/мин), подводимой к тормозу для отвода тепла,

(IV.25)

(t₃ и t4—температуры отводимой и подводимой воды, °С).

В табл. IV.2 приведены данные о количестве воды (в м³/мин), необходимой для охлаждения вспомогательного тормоза при скорости спуска крюка =1,8 м/с.

Если на буровой нет проточной воды, то следует предусмотреть соответствующие устройства для ее охлаждения.

6 Расчет насосов и их элементов

6.1 Мощность и к. П. Д. Насосов

Для насосного комплекса буровой установки, как правило, выбирают насосы с одинаковыми параметрами. Тогда полезная мощность одного насоса N_нп (в кВт) с учетом формул (VII.9) и (VII.10)

(VII.26)

где г—число насосов, одновременно работающих в комплексе. Наименьшее давление в нагнетательной линии насоса рh.min (в МПа) в соответствии с формулой (VII.I) при наибольшей подаче

(VII.27)

Наименьшая подача Qh.min (в м³/с) при номинальном числе ходов поршня насоса и наибольшем давлении

(VII.28)

где рh.max—наибольшее давление в нагнетательной линии насоса, определяемое расчетным путем.

Мощность приводного двигателя насоса (в кВт)

(VII.29)

где nh.a—общий к.п.д. насосного агрегата от двигателя до нагнетательной линии насоса .

(VII.ЗО)

Здесь no — коэффициент объемной подачи; n_г— гидравлический к.п.д.; nm— механический к. п. д.

Коэффициент объемной подачи для исправного насоса n₀= =0,98-0,96; гидравлический к. п. д. оценивает потери мощности в каналах входного и выходного коллекторов, гидравлической коробке, клапанах n_г=0,97-0,98; механический к. п. д. насосного агрегата может быть представлен в виде произведения коэффициентов

(VII.31)

где nmt — к.п.д. трансмиссии от двигателя до трансмиссионного вала насоса

(VII.32)

nmt1=0,99³ — к.п.д. вала на опорах качения; nmt2=0,99 —к.п.д. фрикционной муфты; nmt3 =0,99⁵-0,99⁸ — к. п. д. клиноременной передачи; nmti — к.п.д. других элементов, входящих в трансмиссию; nmн—механический к.п.д.насоса

(VII.ЗЗ)

n1m=0,99-0,99² —к.п.д. трансмиссионного вала на опорах качения; n2m = 0,99²—к.п.д. закрытой зубчатой передачи; n3m= 0,99²-0,99³ — к.п.д. коренного вала на опорах качения; nm4 = 0,99⁴-0,99⁶ — к.п.д. ползуна и кривошипно-шатунного механизма; nm5 = 0,92²-0,99⁴ — к.п.д. уплотнения штока и поршня.

Таким образом, механический к.п.д. насоса при работе на полной мощности составляет 0,8—0,87, при работе с неполной мощностью он снижается до 0,6—0,7. Общий к.п.д. насосного агрегата может составлять 0,75—0,8 и менее в зависимости от к. п. д. приводной трансмиссии.

Диаметр поршня D и длина хода поршня S взаимосвязаны.

Диаметры поршней D (в м) для каждой подачи Qnи (в м³/с):

для насоса одностороннего действия

(VII.34)

для насоса двустороннего действия

(VII.35)

где no — коэффициент объемной подачи; К—число камер насоса; S—длина хода поршня; n—число двойных ходов насоса в 1 мин; d — диаметр штока насоса.

Полученные значения округляют до ближайшего нормализованного размера по принятому ряду диаметров поршней.

Пример VII.5. Найти мощность буровых насосов для закачки раствора в скважину. Исходные данные приведены в примерах VII.1 и VII.2.

Решение.

Полезная мощность насосов, необходимая для бурения каждого интервала скважины (в Вт)

(VII. 36)

где Qhi —подача насосов, м/с, рhi — давление насосов, МПа.

Полезная мощность насосов, необходимая для прокачки раствора, при бурении:

под кондуктор

лод промежуточную колонну

открытого ствола

Пример VII.6. Найти число насосов zи, и выбрать насос для условий примера VII.5.

Решение.

Для заданных условий из табл. 1.1 можно выбрать два насоса: насос с приводной мощностью 500 кВт и полезной мощностью Nнп=475 кВт или насос с приводной мощностью 750 кВт и полезной мощностью Nнп =650 кВт. По условиям примера VII.5 для бурения под кондуктор полезная мощность насосов Nнпk =972 кВт.

Полезная мощность, развиваемая двумя насосами: по первому варианту

по второму варианту

В первом случае будет недостаток мощности 972—950=22 кВт, а во втором случае будет избыток полезной мощности насосов 1300—972=328 кВт.

Для бурения второго интервала скважины требуется полезная мощность Nнп.п =670 кВт. По первому варианту должно работать параллельно два насоса с запасом мощности 950—670=280 кВт. По второму варианту интервал под промежуточную колонну можно бурить и одним насосом с недостатком мощности 670—650=20 кВт, что допустимо. Поэтому второй вариант более предпочтителен, так как он допускает бурение почти всего интервала одним насосом, а второй насос будет в резерве.

Мощность двигателя привода насоса определяем из формулы (VII.29)

где nh.a = n0 nг nma ; no=О,94 (см. пример VII.З); nг —0,98 (при подпорном насосе);nma = nmt nmh ; nмt = nmt1 nmt2 nmt3 nmt4 .

Значения коэффициентов принимаем го формул (VII.ЗО) — (VII.ЗЗ).

Тогда

Таким образом, механический к. п. д. насосного агрегата

а общий к. п. д. насосного агрегата:

nна = 0.94 0.98 0.79 = 0.73

Мощность приводного двигателя для насоса с полезной мощностью 650 кВт

Примем электродвигатель постоянного тока мощностью 900 кВт.