ЭЛЕКТРОПРИВОД РОТОРНОГО СТОЛА Советский патент 1968 года по МПК E21B3/02 E21B3/04 

Р1звестны электроприводы роторного стола,: состояш,ие из асинхронных электродвигателей с фазным ротором, сборок пускорегулирующих сопротивлений с «онтакторным управлением и коробки лередач, служащей для ступенчатого регулирования скорости вращения стола.

Недостатками этих электроприводов являются сложность коробки передач и пускорегулирующих устройств, а также отсутствие надежной защиты бурильных труб от действия недопустимо больших крутящих моментов.

В предлагаемом электроприводе роторного стола, содержащем асинхронные электродвигатели и коробку передач, указанные недостатка устранены. Это достигнуто применением многоокоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, электромагнитной муфты скольжения и фрикционной муфты, при которых сокращается число переключаемых передач, достигается сглаживание колебаний нагрузки и защита бурильных труб от скручивания.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого электропривода с установкой электромагнитной муфты на выходном валу коробки передач; на фиг. 2 - вариант выполнения электропривода со встроенной фрикционной муфтой; на фиг. 3,- схема электропривода

с электромагнитной муфтой, установленной на входных валах коробкп передач.

Электропривод содержит два асинхронных многоскоростных (двухскоростных) электродвигателя 1 и 2, которые питаются от сети через блоки управления 3 и 4, служащие для переключения статорной обмотки электродвигателя на разное число полюсов. Валы двигателей 1 и 2 через коробку передач 5 с тремя ступенями скоростей соединены со входным валом электромагнитной муфты скольжения 6 через фрикционную муфту 7 с дистанционным или ручным унравлением, причем 6 получает питание через блок 8.

Выходной вал муфты скольжения через карданный вал 9 соединен с роторным столом 10. Возможно выполнение электромагнитной п фрикционной муфт единой конструкцией (ф|иг. 2), когда выходной вал фрикционной

муфты жестко соединен с якорем // электромагнитной муфты скольжения.

В варианте, показанном на фиг. 3, применены две электромагнитные муфты 6 и 6а, установленные на входных валах 12 и 12а

коробки передач 5. Муфты питаются от сети через трансформаторы 13 и 13а и выпрямители 14 и 14а с блоками управления 15 и 15а. Наличие в приводе двухскоростных электрехступенчатой коробке передач шести скоростей вращения, а при двухступенчатой коробке - четырех скоростей. Во избежание провалов в шкале скоростей, передаточные числа ступеней коробки передач должны быть 5 соответствуюш,им образом подобраны. Наилучший результат 1получается для трехступенчатой коробки передач три отношении передаточных чисел следуюш,их друг за другом ступеней, равном /(1,26, а для двух- 10 ступенчатой коробки передач при /(1,41. При этом, если ма ксимальную скорость шения роторного стола принять за единицу то шкала относительных скоростей врашения будет для трехступенчатой коробки пере- 15 дач - 0,315; 0,395; 0,50; 0,63; 0,79; 1,00; для двухступенчатой коробки передач - 0,355; 0,50; 0,71; 1,00. В зависимости от потребной мощности включают один или оба электродвигателя. 20 При одновременной работе двух двигателей они должны быть включены на одно и то же число полюсов. Переключение пар полюсов обмоток и пуск электродвигателей осуществляется при обесточенной цепи возбуждения 25 электромагнитных муфт скольжения и при расцепленной фрикционной муфте. Операции переключения ступеней коробки передач также выполняются при расцепленных муфтах и остановленных электродвигателях. Пуск элек- 30 тродвигател й производят вхолостую путем прямого вклнрчения в сеть или применения одного из известных токоограничительных способов, например, на пониженном напряжении. Оперативное управление роторным 35 столом (плавный пуск, остановка) осущесгвляется без отключения электродвигателей, путем управления муфтами скольжения. Благодаря наличию в приводе электромагнитной муфты скольжения сглаживаются 40 удары и толчки нагрузки, возникающие в процессе бурения и отрицательно отражаюшиеся на работе бурильных труб и передач. Наряду с этим осуществляется и защита бурильных труб от действия недопустимо боль- 45 ших крутящих моментов. Необходимое предельное значение крутящего момента устанавливают регулировкой тока возбуждения муфты. В электроприводе, показанном на фиг. 1, установленное предельное значение момента при переключении ступеней скоростей коробки передач не дменяется. Тогда как в электроприводе на фиг. 3 сохранение постоянства предельного значения момента на роторном 55 столе достигается тем, что одновременно с переключением ступеней скоростей коробки передач производится переключение отводов вторичной обмотки трансформатора 16 цепи управления выпрямителей 14 и 14а. Это при- 60 водит к такому изменению тока возбуждения муфт, что значение ограничиваемого момента, 50 приведенного к выходному валу коробки передач, остается постоянным, Степень открытия тиристоров выпрямителей, питаюших обмотки возбуждения электромагнитных муфт, зависит от разности напряжений на выходе потенциометров 17 и 17а и на зажимах шунтов 18 и 18а. Благодаря этому температурные изменения сопротивления обмотоК возбуждения не приводят к изменению проходящего через них тока, В случае необходимости передачи на роторный стол повышенного крутящего момента для ликвидации аварийных осложнений з скважине (прихват бурового инструмента) при электроприводе на фит. 1 включают фрикционную муфту 7. Та же цель при электроприводе по схеме на фиг. 3 дэстигается переводом переключателя трансформатора 16 цепи управления в положение максимального напряжения, соответствующее максимальному току возбуждения электромагнитных муфт скольжения. Электропривод по данному изобретению предназначен для проходки скважин, когда предусматривается на определенных интервалах глубин применение долот режущего типа. Его также целесообразно применять при бурении наклонных скважин. Предмет изобретения 1. Электропривод роторного стола бурового станка, содержащий два электродвигателя. валы каждого из которых жестко соединены с входными валами коробки передач, отличающийся тем, что, с целью упрощения коробки передач, указанные электродвигатели выполнены многоскоростными и на выходном валу коробки передач установлена фрикционная муфта для осуществления пуска без нагрузки. 2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения защиты бурильных труб от скручивания и возможности передачи на роторный стол повыщенного крутяп его мо.мепта для ликвидации прихвата бурового инструмента в скважине, применена питаемая от выпрямителя электромагнитная муфта скольжения, ведущий вал которой соединен с ведущим валом фрикционной муфты, а ведомый вал - с ведомым. 3. Электропривод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что электромагнитная муфта скольжения установлена на каждом из входных валов коробки передач, причем для сохранения постоянства заданного предельного значения момента на выходном валу питание выпрямителя цепи управления каждой муфты осуществляется от секционированной обмотки трансформатора, переключаемой одновременно с переключением ступеней передач.

)

15