Тормозная система

Тормозная система буровой лебедки включает два вида тормозов: ленточно-колодочный механический, служащий для торможения и полной остановки барабана во время спуска труб в скважину, а также при подаче бурильной колонны в процессе бурения, и регулирующими тормозными устройствами для замедления скорости спуска бурильной и обсадных колонн. Регулирующий тормоз поглощает значительную часть освобождающейся энергии при спуске колонн в скважину, в результате чего на долю ленточного тормоза остается выполнить окончательное торможение и остановку колонн при их посадке на ротор. Этими тормозами регулируется скорость спуска бурильной и обсадных колонн в скважину.

Ленточный тормоз — основной тормоз буровой лебедки. Он предназначен для остановки и удержания в неподвижном состоянии бурильной колонны и другого инструмента, спускаемых и поднимаемых из скважины. Ленточный тормоз при необходимости может быть использован в качестве вспомогательного. Например, в случаях отказа или недостаточного тормозного момента вспомогательного тормоза лебедки для снижения скорости спуска колонны труб в скважину используется ленточный тормоз. При отсутствии регулятора подачи долота ленточный тормоз служит для поддержания осевой нагрузки на долото и подачи бурильной колонны по мере углубления забоя скважины.

Согласно ГОСТ 12.2.041-79, к ленточным тормозам предъявляются следующие требования:

тормозной момент должен быть достаточным для надежного удержания в неподвижном состоянии колонны труб наибольшей

массы, соответствующей допускаемой грузоподъемности лебедки;

привод тормоза должен обеспечить плавное регулирование тормозного момента и мягкую посадку на стол ротора спускаемой в скважину колонны труб.

тормоз должен растормаживаться одновременно с включением привода лебедки;

температура на поверхностях трения фрикционной пары не должна превышать допускаемой температуры нагрева материалов, используемых в тормозной паре;

конструкция тормоза должна исключать самопроизвольное торможение и растормаживание и обеспечить легкость управления, удобство и доступность осмотра, регулирования и замены износившихся деталей и узлов.

В буровых лебедках в качестве основного используется двухленточный тормоз, обладающий важными преимуществами по сравнению с одноленточным. В первую очередь следует отметить надежность двухленточного тормоза, сохраняющего работоспособность при отказе одной из лент. Распределение тормозного, момента на два шкива позволяет вдвое уменьшить контактные давления и, следовательно, повысить долговечность тормозных шкивов и колодок.

В качестве регулирующих тормозных устройств широко распространены гидродинамические и электрические тормоза с замкнутой системой водяного охлаждения.

Регулирующие тормоза предназначены для облегчения труда бурильщика, так как в связи с увеличением глубин скважин и веса бурильных труб при торможении лебедки во время СПО необходимо прикладывать большие усилия к ленточному тормозу.

К подъемному валу лебедки при помощи муфты присоединяется вспомогательный тормоз, автоматически ограничивающий и регулирующий скорость спуска бурильных или обсадных труб.

Регулирующие (вспомогательные) тормоза,соединенные с подъемным валом лебедки с помощью кулачковых, шинно-пневматических или обгонных муфт, автоматически ограничивают и регулируют скорость спуска бурильных или обсадных труб. При этом часть кинетической энергии, выделяющейся при движении колонны труб, превращается в тепло.

Гидродинамические тормоза буровых лебедок, используемые для ограничения скорости спуска бурильных и обсадных труб в сква­жину, представляют собой лопаточное гидравлическое устройство, состоящее из вращающегося ротора и неподвижного статора, ра­бочая полость которых заполнена жидкостью. Гидродинамический тормоз действует подобно гидромуфте в тормозном режиме, при котором турбинное колесо заклинивается и скольжение становится равным 100%. При вращении радиальные лопатки ротора отбра­сывают жидкость от центра к периферии и направляют ее на ло­патки статора. Пройдя по межлопаточным каналам статора, жид­кость вновь попадает на лопаткиротора и, таким образом, уста­навливается замкнутая циркуляция жидкости между ротором и статором.

Силы гидравлических сопротивлений, обусловленные трением жидкости в межлопаточных каналах и потерей напора на удары в вихревых зонах между лопатками ротора и статора, создают тормозной момент, противодействующий вращению ротора. Вели­чина тормозного момента зависит отдиаметра и частоты враще­ния ротора и регулируется уровнем наполнения гидродинамиче­ского тормоза рабочей жидкостью. Механические потери, вызы­ваемые трением в опорах и уплотнениях пала ротора,не влияют существенно на величину тормозного момента. Механическая энергия, поглощаемая в процессе торможения, превращается в тепловую и вызывает нагрев рабочей жидкости и деталей гидро­динамического тормоза.

Электрические регулирующие тормоза отличаются от механических и гидравлических удобством управления, устойчивым режимом работы, легкостью и плавностью перехода родного режима на другой или полного отключения.

В качестве регулирующих тормозов применяют электрические тормозные устройства трех типов: трехфазные синхронные генераторы, работающие в системе торможения; электродинамические, в которых тормозной момент создается в результате взаимодействия наведенных в роторе и статоре вихревых токов, и порошковые.

Электродинамический тормоз представляет собой электрическую машину, работающую в режиме динамического торможения. При помощи муфты он соединяется непосредственно с подъемным валом барабана лебедки. В комплект электротормозной установки входят генератор, станция управления, тормозные сопротивления, возбудительный агрегат, командокон- троллер и кнопки управления.