Стенд энергосберегающий для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб Российский патент 2022 года по МПК G01M99/00 

Описание патента на изобретение RU2771450C1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для испытания рабочих органов буровых установок и бурильных труб.

Известен стенд для исследования буровых рабочих органов в целях повышении эффективности и расширении диапазона возможностей путем измерения крутящего момента, осевого усилия и скорости погружения рабочего органа и использования в эксперименте рабочих органов больших диаметров и значительного сокращения времени на проведение испытаний в естественных условиях без подготовки образцов (патент RU № 2 593 612). Недостатком известного решения является возможность испытания только отдельных узлов бурового оборудования.

Известен «Стенд для испытаний мобильной буровой и грузоподъёмной техники» (патент RU № 181275 на полезную модель) статическим и динамическим нагружением. Недостатком известного решения является возможность испытаний только грузоподъемного оборудования буровой установки.

Известен «Комплексный стенд для испытаний мобильной буровой техники и сопутствующего оборудования» (патент RU №73018 на полезную модель), отличающийся тем, что содержит ферму и нагрузочную тележку, которая соединена талевой системой и перемещается вдоль фермы, обеспечивая нагружение лебедки буровой установки в динамике регулируемой нагрузкой. Недостатком известного решения является ограничение на проведение преимущественно нагрузочных испытаний различных силовых металлоконструкций буровой установки.

Известен стенд для испытания буровых установок (авт. свидетельство СССР №607007), содержащий механизм нагружения, упорный узел и тормозной механизм.

Недостатком известного решения является сложность конструкции исполнительных механизмов стенда и ограничение на использование стенда для испытания исключительно узлов буровой установки.

Наиболее близким к предлагаемому решению является «Стенд для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб» (патент RU № 2746680 С1 МПК G01M 99/00 (2011.01) E21B 3/00 (2006.01), содержащий механизм нагружения, упорный узел и тормозной механизм в виде углового конического редуктора, соединённого с валом упорного узла муфтой, и двух соединённым муфтами с редуктором порошковых электромагнитных тормозов.

Недостатком известного решения является необходимость устройства системы отвода тепла, выделяемого при работе порошковых электромагнитных тормозов, и высокая энергоёмкость стенда при проведении длительных ресурсных испытаний.

Решаемая задача – повышение экономичности стенда при обеспечении длительных ресурсных испытаний узлов буровой установки и бурильных труб.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем механизм нагружения, упорный узел и тормозной механизм в виде углового конического редуктора, соединённого с валом упорного узла муфтой, и двух соединённым муфтами с редуктором тормозов, тормоза выполнены в виде асинхронных электродвигателей, работающих в тормозном режиме с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть посредством полупроводниковых преобразователей частоты с соответствующей силовой частью.

Технический результат изобретения – упрощение конструкции стенда и снижение потерь электроэнергии при проведении длительных ресурсных испытаний элементов привода и металлоконструкции буровой установки, бурильных труб и соединений указанных труб в условиях динамического нагружения, близких к условиям эксплуатации.

На чертеже показана принципиальная схема стенда энергосберегающего для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб.

На чертеже обозначено: 1 - механизм нагружения, 2 - упорный узел, 3 - тормозной механизм, 4 - нагружатель-вращатель буровой установки (буровая установка условно не показана), 5 и 6 - бурильные трубы, 7 - резьбовое соединение труб 5 и 6 друг с другом, 8 - резьбовое соединение трубы бурильной 6 с упорным узлом 2, 9 - вал упорного узла 2, 10 - общая ось нагружателя-вращателя, бурильных труб и упорного узла, 11 - корпус опорного узла 2 (самоустанавливающимися упорно-радиальные подшипники упорного узла условно не показаны), 12 - рама тормозного механизма 3, 13 - угловой конический редуктор, 14 - соединительная муфта между редуктором 13 и валом 9 упорного узла 2, 15 и 16 - асинхронные электродвигатели, 17 и 18 - соединительные муфты между редуктором 13 и асинхронными электродвигателями 15 и 16, 19 – полупроводниковых преобразователей частоты, 20 – устройство подключения к электрической сети, Т (со стрелкой) – вращающий момент нагружателя-вращателя, F (со стрелкой) – сила растяжения труб нагружателем-вращателем, ω (со стрелкой) – угловая скорость нагружателя-вращателя. Соединения упорного узла 2, углового редуктора 13 и асинхронных электродвигателей 15 и 16 с рамой 12 тормозного механизма 3 условно показаны осевыми линиями.

Процесс подготовки стенда к испытаниям и собственно испытаний осуществляется следующим образом.

Подготовка стенда к испытаниям (монтажные работы). На производственной площадке для испытаний размещаются буровая установка (условно не показана) с нагружателем-вращателем 1 и тормозной механизм 3 с установленным на раме 12 корпусом 11 упорного узла 2 с обеспечением общей оси 10 нагружателя-вращателя 1 и упорного узла 2. Рама 12 тормозного механизма 3 фиксируется на производственной площадке (элементы крепления условно не показаны). Испытываемые бурильные трубы 5 и 6 сочленяются резьбовым соединением 7. Затем труба 5 закрепляется в нагружателе-вращателе 1 (соединение условно не показано). Далее трубы 5 и 6 подводятся к упорному узлу 2 и труба 6 сочленяется с валом 9 упорного узла 2 резьбовым соединением 8. После завершения монтажных работ осуществляется подключение буровой установки к энергоисточнику (условно не показан), асинхронных электродвигателей 15 и 16 к полупроводниковому преобразователю частоты 19 (сплошные линии с точками на концах), который через устройство 20 подключается к электрической сети (условно не показана), и подключение блоков управления (пультов, компьютеров и т.п.) (условно не показаны).

Собственно испытания проводятся путем создания растягивающей нагрузки F и приложения вращающего момента Т к трубам 5 и 6 нагружателем-вращателем 1 при вращении его с угловой скоростью ω. При этом вращение труб 5 и 6 через вал 9 и муфту 14 передается на угловой конический редуктор 13 и далее через муфты 17 и 18 на валы асинхронных электродвигателей 15 и 16, создающим момент сопротивления вращающему моменту Т. Таким образом, значение вращающего момента Т будет определяться моментом сопротивления асинхронных электродвигателей 15 и 16, задаваемым по требуемой циклограмме управляющим компьютером. Аналогично по специальным циклограммам могут изменяться значения растягивающей нагрузки F и угловой скорости ω.

Ресурсные испытания производятся в течение требуемого времени для определения фактической долговечности узлов привода буровой установки, бурильных труб 5 и 6 и резьбового соединения 7. Использование двух асинхронных электродвигателей 15 и 16, работающих в тормозном режиме с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть посредством полупроводниковых преобразователей частоты с соответствующей силовой частью позволяет расширить диапазон регулирования нагрузки на испытываемые элементы и повысить экономичность процесса длительных ресурсных испытаний. Параллельное (комплексное) испытание буровой установки и бурильных труб позволяет сократить время испытаний и (при обеспечении соответствующих циклограмм изменения нагрузочных параметров) приблизить условия испытаний к условиям эксплуатации.

Похожие патенты RU2771450C1

название год авторы номер документа
Стенд для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб 2020
  • Фот Андрей Петрович
RU2746680C1
Стенд для испытания передач 1982
  • Васин Григорий Григорьевич
  • Пожбелко Владимир Иванович
  • Данилов Николай Павлович
  • Литвинов Иван Макарович
  • Пермяков Владимир Александрович
SU1052911A1
ВЕРХНЕПРИВОДНОЕ БУРИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО АНАТОЛИЯ ЛИТВИНОВА 1995
  • Литвинов Анатолий Иванович
RU2105861C1
Стенд для испытаний буровых станков 1987
  • Чернышев Игорь Дмитриевич
  • Бачманов Николай Александрович
  • Рябинов Михаил Николаевич
  • Волосюк Сергей Георгиевич
  • Пярн Николай Николаевич
SU1504320A1
Стенд для испытания буровых установок 1975
  • Белкин Николай Иванович
  • Криворучко Иван Романович
  • Лабутин Леонид Анатольевич
  • Гуляев Геннадий Павлович
SU607007A1
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УПРУГИХ МУФТ 2008
  • Несмиянов Иван Алексеевич
  • Хавронин Виктор Петрович
  • Карсаков Анатолий Андреевич
  • Хавронина Вера Николаевна
RU2384827C1
Стенд ресурсных испытаний роторов магистральных насосов 2020
  • Воронов Владимир Иванович
  • Флегентов Илья Александрович
  • Старшинов Дмитрий Михайлович
  • Мазалов Александр Владимирович
RU2730740C1
СТЕНД С ЗАМКНУТЫМ СИЛОВЫМ КОНТУРОМ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВЕДУЩИХ МОСТОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 2000
  • Белокопытов А.Д.
  • Кудряшов Е.М.
  • Кравец В.Н.
  • Шишкин В.И.
RU2178878C2
СТЕНД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ БУРОВОГО СТАВА В НАКЛОННОЙ СКВАЖИНЕ 1994
  • Мочуловский А.М.
  • Морозов Ю.Т.
RU2109125C1
Стенд для испытания бурильных машин 1975
  • Алимов Олег Дмитриевич
  • Манжосов Владимир Кузьмич
  • Абдраимов Самудин
  • Рябов Владислав Андреевич
SU626196A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 771 450 C1

Реферат патента 2022 года Стенд энергосберегающий для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к оборудованию для испытания рабочих органов буровых установок и бурильных труб. Устройство содержит механизм нагружения, упорный узел с валом и тормозной механизм в виде углового конического редуктора, соединённого с валом упорного узла муфтой, и двух соединённых муфтами с редуктором тормозов. Тормоза выполнены в виде асинхронных электродвигателей, включающих в тормозном режиме с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть посредством полупроводниковых преобразователей частоты с соответствующей силовой частью. Технический результат заключается в упрощении конструкции стенда и снижении потерь электроэнергии при проведении длительных ресурсных испытаний. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 771 450 C1

Стенд энергосберегающий для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб, содержащий механизм нагружения, упорный узел с валом и тормозной механизм в виде углового конического редуктора, соединённого с валом упорного узла муфтой, и двух соединённых муфтами с редуктором тормозов, отличающийся тем, что тормоза выполнены в виде асинхронных электродвигателей, включающих в тормозном режиме с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть посредством полупроводниковых преобразователей частоты с соответствующей силовой частью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2771450C1

Стенд для комплексных испытаний буровых установок и бурильных труб 2020
  • Фот Андрей Петрович
RU2746680C1
0
SU159065A1
Пневматическая машина для изготовления валеной обуви 1929
  • Кукуев А.И.
  • Кукуев И.В.
SU19787A1
CN 101963544 A.

RU 2 771 450 C1

Авторы

Фот Андрей Петрович

Даты

2022-05-04Публикация

2021-05-13Подача