Размеры барабана буровой лебедки

Основные размеры барабана буровой лебедки - диаметр и длина его бочки. Диаметр барабана D_б определяется в зависимости от диаметра каната d_к.

D_б=(18÷25)d_к             (12.57)

Для лебедок большой мощности с большим числом спусков и подъемов колонн

D_б≥20d_к.          (12.58)

Длина барабана лебедки (lб) выбирается при условии плотной укладки каната и минимальном износе. По мере отхода каната от средней линии к реборде (рис. 12.8) возрастает горизонтальная составляющая его натяжения и соответственно плотность укладки. И, наоборот, при отходе каната от реборды плотность его укладки уменьшается. Рис. 12.8. Отклонение каната при навивке на барабан Длина барабана lб=2H0·tgα,              (12.59) где Н0 - расстояние от оси барабана до кронблока; α - угол отклонения каната (угол девиации), который рекомендуется принимать в пределах 45'-1°.

При бурении нефтяных и газовых скважин ориентировочно длину барабана выбирают в зависимости от его диаметра в пределах

l_б=(1,5÷2,2)D_б                     (12.60)

Расчетная канатоемкость барабана определяется длиной каната, навитого на барабан при верхнем положении талевого блока

L_к=u_т.с·Н+πD_бn_з           (12.61)

где u_т.с - число подвижных струн талевой системы; Н - расстояние от пола буровой вышки до оси кронблока, м; n_з - число запасных (не сматываемых при спускоподъемных операциях) витков каната на барабане. В соответствии с правилами безопасности число витков при нижнем положении крюка должно быть не менее трех (n_з≥3).

Число витков каната в одном слое навивки

         (12.62)

где а=1,05÷1,1 - коэффициент, учитывающий зазоры между витками и поперечную деформацию каната.

Длина каната по слоям навивки (рис. 12.9) lк1=πnв(Dб+bdк) lк2=πnв(Dб+3bdк) lкz=πnв[Dб+(2z-1)bdк]                  (12.63)   Рис. 12.9. Расположение слоев каната на барабане.

Общая длина каната на барабане при z слоях навивки

L_кΣ=πn_в(D_бz+z²bd_к),          (12.64)

где z≤3 - рекомендуемое число слоев навивки каната на барабане (в верхнем рабочем положении талевого блока), так как при большем числе слоев возрастает износ каната; b=0,90÷0,93 - коэффициент, учитывающий уменьшение расстояния между слоями вследствие деформации каната при навивке.

Общая длина каната для оснастки талевой системы буровой установки при бурении на нефть и газ

       (12.65)

где D_ш - диаметр шкива талевой системы, м; l₀ - длина каната, не сматываемая на барабан при нижнем положении крюка, т.е. запасная длина

l₀=n₃π(D_б+d_к)         (12.66)

Здесь согласно РД 39-22-617-81 «Единые нормы техники безопасности на разработку основных видов нефтегазодобывающего оборудования» (МНП, 1982) n₃≥5 число запасных витков каната на барабане (обычно l₀=10÷15м).

Расчетная канатоемкость определяет минимально допустимый диаметр реборд барабана. Фактическая предельная канатоемкость барабана лебедки обычно значительно выше рабочей, поскольку окончательно диаметр реборд устанавливается в зависимости от размера тормозных шайб.

Диаметр тормозных шайб D_т.ш. выбирают в пределах

D_т.ш.=(1,8÷2,5)D_б      (12.67)

После того, как определены основные размеры барабана, производится расчет напряжения сжатия в стенке барабана лебедки. При навивке каната в стенках бочки барабана возникают напряжения сжатия, изгиба и кручения.