Талевая система - это грузоподъемное устройство, состоящее из крон-блока, талевого блока и каната, служащее для увеличения грузоподъемности на крюке при производстве спуско-подъемных операций. Талевая система преобразует вращательное движение барабана лебедки в поступательное перемещение элеватора при подъеме и спуске бурильных или обсадных труб и даёт выигрыш в силе за счет уменьшения скорости перемещения элеватора.
Исходными данными для определения конструкции талевой системы являются максимальная нагрузка на крюке и грузоподъемность лебедки станка. Число рабочих ветвей талевой системы определяется по формуле.
, (10)
где Qкр∑ -нагрузка на крюке при подъеме колонны бурильных труб из скважины, кГс;
Qл - грузоподъемность лебедки, кГс; η - ориентировочный коэффициент полезного действия талевой системы.
Таблица 6
Ориентировочные значения коэффициента полезного
действия талевых систем
Qкр / Qл | 1,01-2,0 | 2,01-3,0 | 3,01-4,0 | 4,01-5,0 | 5,01-6,0 | |
η | 0,966 | 0,950 | 0,934 | 0,918 | 0,903 | 0,880 |
Нагрузка на крюк определяется весом наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб, весом подвижного (постоянного) груза, в состав которого входят вес талевого блока, элеватора, крюка и т.д. Кроме того, при определении Qкр∑ необходимо учитывать динамические силы, возникающие, в начале подъема снаряда, а также силы сопротивления движению колонны бурильных труб в скважине, обусловленные трением между трубами и стенками скважины, кривизной её ствола и возможностью прихвата бурового снаряда.
(11)
где q- вес одного метра бурильной трубы, кГс; L-длина колонны БТ, м;
γж, γм – удельный вес жидкости и материала БТ; θср – средний зенитный угол, град; ƒ – коэффициент трения; G - вес подвижной части талевой системы, кГс; V-максимальная скорость подъёма крюка или элеватора, м/с; t- время разгона крюка, с; g- ускорение свободного падения, м/с2.
Подставляем значения в формулу (11):
Для определения ориентировочного значения коэффициента полезного действия находим Qкр/Qл =2412/5000=0.8. Его значение выбирается из табл.1. η=0,975.
Подставляем значения Qкр∑, Qл, η в формулу, получаем:
Выбираем талевую систему с 1-ой рабочей струной (0 1).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ВО ВСЕХ СТРУНАХ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ
Рис.8. Расчётная схема для определения усилий в ветвях талевой системы
В статическом состоянии все струны талевой оснастки равномерно нагружены силой[6,с.102]:
, (12)
Рассчитываем нагрузку на крюке для статического состояния:
(13)
Подставляем значение Qкр в формулу (15), получаем:
В динамическом состоянии рассчитывается по формуле:
, (14)
где β – коэффициент сопротивления одного ролика учитывает силы трения в подшипниках роликов и каната о ролики, для стального каната β=1,03-1,04.
Находим усилие в лебедочном конце каната по формуле [6,с.100]:
(15)
Подставляем в формулу Рл , получаем
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА ВЫШКУ В СТАТИКЕ И ДИНАМИКЕ
В статическом состоянии:
, (16)
В динамическом состоянии:
, (17)
где Рл–усилие в лебёдочном конце каната.