4.2.1 Буровые автоматизированные ключи

В настоящее время пневматическими буровыми ключами оснащают все выпускаемые буровые установки. К таким ключам от носятся стационарные ключи АКБ-3М2 и подвесные ключи типа ПБК-3. Они предназначены для раскрепления, развинчивания и свинчивания бурильных и обсадных труб диаметром 108—216 мм. Приводятся ключи в действие воздухом под давлением 0,7—1 МПа.

К люч АКБ-3М2 (рис. VI.7) устанавливают на буровой между лебедкой и ротором со стороны приводного вала на вышечно-лебедочном блоке, к которому он прикрепляется болтами.

Он состоит из следующих основных частей: блока ключа 1, каретки с пневматическими цилиндрами 3, стойки 4, пульта управления 5.

Блок ключа — основной механизм, непосредственно свинчивающий и развинчивающий трубы. Он вместе с кареткой смонтирован на неподвижной стойке, установленной у ротора 6, и представляет собой корпус, на котором установлены трубозажимное устройство 8, понизительный редуктор и пневматический двигатель 2 с маховиком. Внизу блока имеются направляющие полозья, на которых он перемещается при помощи двух пневматических цилиндров 3 двойного действия: надвигается на трубу 7, установленную в роторе 6, или отодвигается от нее после ее развинчивания.

После установки поднятой колонны бурильных труб на клинья блок ключа с помощью пневматических цилиндров перемещается в сторону оси скважины и заходит на замковое соединение свинченных труб. Вырез в передней части трубозажимного устройства и корпуса ключа облегчает заход блока ключа на замок. Верхнее и нижнее приспособления трубозажимного устройства зажимают одновременно верхнюю и нижнюю части замка. При этом верхнее приспособление, зажав ниппельную часть замка, передает вращение труб от пневмодвигателя ключа, а нижнее, находящееся на муфте, воспринимает реактивный момент и удер живает нижнюю трубу от поворота.

Н а рис. VI.8 показано положение челюстей трубозажимного устройства ключа АКБ-3М2. В челюстедержатель вставлены два вкладыша 4 со спиральной поверхностью с углом по спирали 11° в верхней челюсти ключа и углом спирали 7° при свинчивании и 9° при развинчивании в нижней челюсти. На рис. VI.8, а показано положение челюстей при подводе и отводе ключа от трубы 6. Челюсти 5 развернуты. При заводе трубы 6 в ключ до упора 3 челюсти разворачиваются и свободно охватывают трубу (рис. VI.8, б). При повороте челюстедержателя 2 на некоторый угол от первоначального положения своих корпусов 1 челюсти 5 скользят по спиральным поверхностям вкладышей 4, сближаются и зажимают трубу (рис. VI.8, в). Для надежного сцепления трубы с челюстью в нее вставляется сухарь с насечкой. Зажимное устройства, как и механизм передвижения блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта управления.

После того как блок ключа установлен над ротором, а челюсти зажимных приспособлений зажаты на замке включают пневматический двигатель, который соединяется с ведущим валом понизительного редуктора. Валы этого редуктора расположены

вертикально. На ведущем валу смонтирован маховик с муфтой ограничения крутящего момента. Маховик способствует увеличению инерционного крутящего момента, необходимого при раскреплении труб. Во избежание поломок отдельных деталей ключа от возникающих больших крутящих моментов вследствие остановки вращающихся масс маховик двигателя имеет предохранительную муфту. Ключ перемещается с помощью пневматических устройств.

Н а рис. VI.9 приведена схема пневматической системы, состоящей из пульта управления 1, от которого сжатый воздух подается по двум трубопроводам к реверсивному пневмодвигателю 3. Последний приводит во вращение челюстедержатель блока 5 ключа. Верхняя челюсть включается цилиндром 4, а цилиндр 6 служит для включения стопора смещения. Нижние челюсти зажимаются цилиндром 7, а для подвода и отвода ключа служат цилиндры 8. Механизмы ключа смазываются автоматически пневмомасленкой 2. Сжатый воздух к ключу подается от пневмосистемы буровой установки при открытии крана 9 через коллектор- 10 пульта.

Пневмодвигатель развивает мощность 9,6 кВт при 600 об/мин и давлении сжатого воздуха на входе 0,5 МПа. Удельный расход воздуха 1,1 м³/мин, масса двигателя 100 кг.

При эксплуатации пневмодвигателя за счет расширения сжатого воздуха температура его понижается, поэтому в холодное время года перед пуском в работу двигатель следует прогреть паром и периодически прогревать в процессе работы, используя встроенную в него систему обогрева масляной ванны. Необходимо также следить за уровнем масла в картере с помощью щупа. Рекомендуется менять масло в картере и промывать один раз в месяц. При работе ключом необходимо соблюдать правила техники безопасности, предписанные инструкцией, так как ключ — травмоопасный механизм.

Пульт управления состоит из корпуса, четырех кранов и крана 9, соединяющегося с коллектором 10, трех рукояток и шланга с накидными гайками или угольниками. Четыре крана объединяются попарно с помощью скоб и рукояток. Эти краны могут включаться вместе или раздельно при перемещении рукояток. С помощью одной из них можно управлять краном, связанным с цилиндром подвода и отвода ключа или краном цилиндра зажима нижних челюстей. Другой же рукояткой можно управлять краном пневмодвигателя ключа и краном, связанным с устройством, зажима верхней челюсти.

П ри работе ключа сжатый воздух от компрессорной установки 12 через рессивер 11 по металлическому трубопроводу, резиновому рукаву и крану поступает в коллектор, от которого отходят четыре резиновых рукава. По ним сжатый воздух поступает к четырем кранам и далее к соответствующим цилиндрам и двигателю. Один из кранов — резервный. По окончании СПО его следует закрывать, при этом полость коллектора сообщается с атмосферой. Это делается с той целью, чтобы избежать внезапного (помимо воли бурильщика) включения в работу ключа.

Ключ ПБК-3 состоит из сварного корпуса прямоугольной формы, затвора с двумя гладкими ведущими роликами, установленными на концах рычагов. Привод каждого из них осуществляется отдельным пневматическим двигателем, что значительно упрощает конструкцию редуктора и делает работу ключа более надежной. В этом ключе рычаги для захвата труб поворачиваются с помощью горизонтальных цилиндров.

На противоположном конце корпуса установлен горизонтальный пневматический цилиндр, шарнирно соединенный с редуктором и помещенный в корпус ключа. В цилиндре расположены два поршня, передающие движение общему штоку. Под действием сжатого воздуха шток сдвоенного цилиндра перемещает редуктор внутри корпуса ключа и зажимает трубу, на которую предварительно был заведен ключ, между гладкими и ведущими роликами, обеспечивая передачу крутящего момента от пневматического двигателя.

Ключ 1 в буровой подвешивается на канате 3 (рис. VI.10). Высота подвески регулируется пневматическим цилиндром 5 с пульта управления 6, установленного внутри буровой. По шлангам 4 сжатый воздух поступает из общего воздухосборника в пневматический двигатель 2 и пневматические цилиндры через краны, установленные на том же пульте.

Во время движения поршень увлекает за собой шток и натягивает присоединенный к нему канат, перемещая при этом ручку машинного ключа, закрепляя или раскрепляя замковое соединение. В лебедках последних конструкций такие пневмораскрепители встраиваются с задней ее стороны и при помощи ряда блоков выводят канат в желаемом направлении.