Monday, August 26, 2019

Днепропетровская обл., г. Кривой Рог ул. Орджоникидзе 1Г
тел/факс (056) 462-09-80 тел/многоканальный (067) 638-37-36

konsol Статьи Устройство гидравлических индикаторов веса


Консультант

Александр
Telephone number of Александр +30676383736

Maps

Даты

26.08 - Сегодня праздников и памятных дат нет.

Устройство гидравлических индикаторов веса

Гидравлический индикатор веса (ГИВ) состоит из трансфор­матора давления и манометров — показывающих и самопишущего. По показывающим приборам бурильщик контролирует текущий процесс бурения. По записи диаграммы самопишущего манометра изучаются процесс бурения скважины и работы, связанные с ее проводкой.

На рисунке показана монтажная схема гидравлического инди­катора веса, состоящего из трансформатора давления 4 и мано­метров — показывающего 2 (основного), верньерного 3 и самопишу­щего 1. В некоторых конструкциях индикаторов веса применен по­казывающий манометр с встроенным верньером, о чем указано ниже.

Самопишущий прибор монтируется на щите 5, на котором укреплена вспомогательная арматура: бачок, насос и запорный вентиль. Насос используется для закачки жидкости в систему, а вентиль — для отключения системы от насоса после закачки.

Трансформатор давления является преобразователем усилий в мертвом конце талевого каната в величины давления, переда­ваемые на показывающий и самопишущий манометры.

Трансформатор представляет собой гидравлическую мессдозу, состоящую из литого корпуса и резиновой (с кордом) мембраны, расположен­ной внутри его. На мембрану опирается тарелка, несущая средний ролик. Трансформатор монтируется на мертвом конце талевого каната, изгибающегося между крайними и средним (опорным) роликами. На средний ролик действует горизонтальная соста­вляющая натяжения в канате, вызванная его изгибом. Усилие, действующее на тарелку, определяется величиной натяжения и углом изгиба каната. Показывающим и самопишущим маноме­трами измеряется давление, пропорциональное усилиям, действую­щим на мембрану. Благодаря объемным деформациям упругих элементов манометров, а также соединительных трубок тарелка при увеличении давления несколько перемещается и изменяет угол изгиба каната. Это обстоятельство вносит нелинейную за­висимость между давлением в трансформаторе и усилием в канате. Поэтому, чтобы пользоваться индикатором веса, необходимо иметь градуировочную таблицу, выражающую зависимость в мертвом конце каната, которая составляется при тарировке прибора на заводе, изготавляющем приборы. Следовательно, индикатор веса — прибор, имеющий индивидуальную шкалу.

На рисунке показан трансформатор давления гидравлического индикатора веса. Корпус 1 трансформатора давления отливается из модифицированного чугуна. В приливах корпуса гайками 2 и контргайками 3 крепятся обоймы 4 и 5, несущие крайние ро­лики 6. Взаимная перпендикулярность осей ролика и каната достигается фиксированием обойм, осуществляемым стопорами 7. В средней части корпус имеет выточку глубиной 3 мм и диаме­тром 222 мм, которая перекрывается резиновой (с кордом) мембра­ной 8. Мембрана прижата к корпусу крышкой 9, укрепляемой болтами 10, затянутыми гайками. На мембрану опирается по­плавок 11, несущий обойму 12 среднего ролика. Трансформатор с магистралью, идущей от манометров, соединен дюритовым шлангом при помощи штуцера 13. Очень важно, чтобы в полости трансформатора и в системе не было воздуха, так как это увеличит нелинейность шкалы прибора. В корпусе предусмотрено отвер­стие, заглушаемое пробкой 14. Оно предназначено для удаления воздуха из трансформатора при заполнении его жидкостью. Угол преломления каната регулируется прокладками под торец обойм крайних роликов. На мертвом конце трансформатор крепится при помощи струбцинного зажима 15.

Показывающий манометр. На рисунке приведен показываю­щий манометр гидравлического индикатора веса. Чувствительным элементом манометра является трубчатая пружина 1, неподвиж­ный конец которой впаян в держатель 2, прикрепленный тремя винтами к корпусу прибора. Свободный конец пружины заглушён наконечником 3, соединенным шарнирно через тягу 4 с хвостови­ком сектора 5. При перемещении свободного конца пружины перемещаются сектор и находящаяся с ним в зацеплении трибка, на оси которой насажена стрелка 6 прибора. Спиральная пру­жина 7 устраняет возмож­ные люфты. Тяга с хвостовиком сек­тора соединяется при по­мощи ползуна, которым можно регулировать плечо сектора, а следовательно, и величину угла поворота стрелки при одном и том же перемещении свободного конца трубки. Шкала при­бора разделена на 100 рав­ных частей с оцифровкой через каждые 10 делений. Угол поворота стрел­ки 270°. В штуцер 8 мано­метра ввинчена втулка 9, в которую вставлена игла 10, образующая в канале втулки зазор. Последний демпфером, устраняющим резкие колебания стрелки. Диаметр корпуса манометра 365 мм.

Самопишущий манометр. В качестве чувствительного эле­мента в самопишущем манометре гидравлического индикатора веса использована геликоидальная пружина. Гидравлический индикатор веса комплектуется стандартным самопишущим манометром МГ. На рис. 101 приведен общий вид самопишущего манометра МГ.

Верньер-манометр. Прибор предназначен для уточнения пока­заний гидравлического индикатора веса. Он может быть исполь­зован только с тем комплектом ГИВ, с которым его выпустил завод, так как при выпуске ГИВ производится параллельная тарировка манометров: показывающего, верньера и самопишу­щего. Верньер-манометр имеет чувствительность, превышающую чувствительность показывающего прибора в 6 раз, а поэтому его шкала более растянута. Отсчет показаний по верньеру позволяет определять изменение нагрузки на забой с большей точностью, нежели по показывающему манометру. Чувствительным элементом верньер-манометра является трубчатая пружина. В отличие от показывающего манометра передаточный механизм верньера имеет-отношение 1 : 32, чем достигается поворот стрелки на угол 1800°, т. е. на пять оборотов по шкале при изменении давления от ниж­него предела до максимального значения шкалы.

В конструкциях гидравлических индикаторов веса в комплект входит показывающий манометр с встроенным вернье­ром. На рисунке приведен показывающий манометр с встроенным верньером. Прибор смонтирован в стандартном металлическом корпусе диаметром 365 мм. При перемещении свободного конца пружины сектор перемещается и поворачивает трибку вместе с насаженной на ее оси верньерной стрелкой. Одновременно трибка через шестеренчатую передачу поворачивает основную стрелку показывающего прибора. При максимальном повороте основной стрелки (270°) верньерная стрелка делает четыре пол­ных оборота (1440°). Основная шкала разделена на 100 равных частей с оцифровкой через каждые 10 делений, а верньерная — на 25 с оцифровкой через 5 делений. Показания манометра отсчитываются по основной и верньерной шкалам. Для облегчения отсчета стрелки окрашены в разные цвета.

Промывка скважины в процессе бурения имеет большое зна­чение. Поэтому для бурильщика представляет практический интерес запись давления на выкиде бурового насоса. Особо важен контроль этого параметра при турбинном бурении. Выпускаются гидравлические индикаторы веса, которыми измеряются и запи­сываются величины натяжения мертвого конца талевого каната и давления на выкиде буровых насосов. Такие гидравлические индикаторы веса (ГИВ-4) комплектуются трансформатором да­вления, показывающим манометром со встроенным верньером, разделителем, воспринимающим давление на выкиде бурового насоса, самопишущим и рабочим манометрами для измерения давления на выкидной линии бурового насоса. На рисунке пока­зана схема гидравлического индикатора веса, который дополни тельно измеряет и регистрирует давление промывочной жидкост: на выкиде буровых насосов. Все приборы смонтированы в дву отделениях специального шкафа. В верхнем отделении уста новлены рабочий манометр 1 и показывающий прибор 2 со встроен ным верньером, в нижнем — самопишущий прибор 3, бачок 4 дл; жидкости, ручной насос 5 для заполнения гидравлической си стемы жидкостью, запорные вентили и трубопроводы с арматурой.

На схеме одновременно показаны трансформатор давления I и грязевый разделитель 7.

В этом комплекте применен серийно выпускаемый самопишу­щий манометр МГ, переконструированный для записи усили? в мертвом конце талевого каната и давления промывочной жид кости на выкидной линии бурового насоса. Чувствительными эле­ментами манометра являются две геликоидальные манометриче ские пружины с пределами измерения 8 и 160 кГ/см2. Запись веса бурильного инструмента производится от нуля к максимальном} значению диаграммы, а давления бурового насоса — наоборот, т. е. от максимального значения к нулю.

Давление к пружинам манометра подводится посредством штуцеров, смонтированных в нижней части корпуса. В каждом штуцере установлено по дросселирующей втулке. Для гашения пульсаций давления, создаваемых буровым насосом, применен дросселирующий вентиль. Принцип работы его основан на дрос­селировании потока в проходном сечении, устанавливаемом между иглой и седлом корпуса. Благодаря этому стрелка показывающего манометра и перо самопишущего прибора не вибрируют, лишь наблюдается небольшое покачивание стрелки, что указывает на то, что прибор находится под давлением. Проходное сечение вен­тиля можно регулировать.

Чтобы предохранить упругий элемент от повреждений и за­щитить его внутреннюю полость от попадания глинистого раствора, применен разделитель давления, который представляет собой металлическую камеру, разделенную мембраной на две полости: нижнюю, соединяемую со стояком, и верхнюю, соединяемую с показывающим и самопишущим манометрами (через дроссели­рующий вентиль).

Под мембраной помещена металлическая решетка для пред­охранения ее от механических повреждений и разрыва глинистым раствором. Разделитель ввинчивается в специальную компенса­ционную трубку, а затем в бобышку стояка.

Гидравлический индикатор веса с добавочным измерением и регистрацией давления на выкиде бурового насоса имеет следую­щую техническую характеристику.

Пределы измерения индикатора веса, кГ

500—12000;

15000; 18000;

1000-25000

Пределы измерения манометра, кГ/см2

0 — 80; 160; 200

Класс точности:

 

комплекта индикатора веса

2,5

показывающего манометра

1,0

самопишущего манометра

1,5

манометра бурового насоса

4,0

Максимальное давление в гидравлической системе индикатора веса для всех пределов измерения, кГ/см2

8,0

Скорость   вращения   диаграммы самопишущего манометра, об/сутки

1,0

Точность хода часового механизма, мин/сутки

±5,0

Продолжительность  хода   часового механизма, сутки

6,0

Для геологоразведочного бурения применяется гидравличе­ский индикатор веса, позволяющий, кроме измерения и записи веса бурильного инструмента, измерять и записывать давление на выкиде бурового насоса, а также определять число оборотов долота. Гидравлический индикатор работает в комплекте с уста­новками типа УРБ-ЗА, УРБ-4П и КАМ-500. При работе с уста­новкой КАМ-500 число оборотов вала не измеряется.

На рисунке показана схема гидравлического индикатора веса и давления для геологоразведочного бурения. Все приборы разме­щены в специальном шкафу. Комплект индикатора веса состоит из трансформатора давления 2, показывающего прибора 2 со встроен­ным верньером, разделителя 3, самопишущего прибора 4, рабо­чего манометра 5, тахометра 6 с генератором 7 для определения числа оборотов бурильного инструмента при работе на установках УРБ-ЗА и УРБ-4П.

Все приборы комплекта по своему назначению и конструкции ничем не отличаются от описанного выше гидравлического инди­катора веса с добавочным измерением и записью давления про­мывочной жидкости на выкиде буровых насосов. В отличие от него трансформатор давления имеет облегченную конструкцию, в ко­торой предусмотрена возможность изменения пределов измерения с 4 т на 8 т путем перестановки шайб под боковые обоймы. Кроме того, в гидравлический индикатор веса и давления входш серийно изготовляемый двухстрелочный электрический дистанционный тахометр ТЭ-45, предназначенный для измерения числа оборотов бурильного инструмента. Комплект тахометра состоит из датчика и измерителя. Датчик представляет собой генератор трехфазного тока с ротором малой мощности. Ротором является постоянный магнит, напрессованный на стальную ось, которая приводится во вращение цепной передачей от выводного вала коробки привода установки УРБ-ЗА или УРБ-4П с передаточным числом 1:1. Измеритель имеет две указывающие стрелки. Шкала его разделена на 10 делений. Цена каждого деления для малой стрелки 100 об/мин. При полном обороте большой стрелки малая перемещается на одно деление шкалы. Датчик и вторичный при­бор соединены между собой трехжильным кабелем при помощи трехштырьковых соединительных муфт. Ток по трехжильному кабелю подводится к указателю тахометра.

На рисунке показан гидравлический индикатор веса и давле­ния для геологоразведочного бурения, отличный от описанного выше. При измерении веса инструмента натяжение мертвого конца талевого каната преобразуется в давление внутрипоршне-вого датчика веса 2, представляющего собой поршень с цилиндром, заполненным жидкостью. Шток поршня закрепляется на мертвом конце каната,  а цилиндр — на основании вышки. Натяжение каната при этом заставляет поршень сжимать жидкость и созда­вать давление, пропорциональное растягивающему усилию. При­менение такого датчика давления позволяет иметь шкалу, гра­дуированную в килограммах, не искажает показаний прибора прр колебаниях температуры, незначительных утечках жидкости, наличии воздушных пузырьков в жидкости и изменении диаметра каната^

Шток датчика для монтажа на канате имеет вилку с роликом, вокруг которого проходит петля каната. Цилиндр датчика при помощи цепи крепится к трубе, закрепленной на основании вышки. Серьга, соединяющая цепь с цилиндром датчика, имеет шарнир, предохраняющий датчик от нерекоса и поломки штока при не­точной установке датчика. Утечка жидкости из датчика предот­вращается уплотнительными круглыми резиновыми кольцами. Разделитель 3 устанавливается на воздушном колпаке бурового насоса. Показывающие и самопишущий приборы расположены в специальном шкафу 1. Показывающими приборами являются стандартные манометры на 60 и 160 кГ/см%, а самопишущим — стандартный геликоидальный манометр тина МГ-430 для записи двух кривых.

Техническая характеристика прибора следующая.

Натяжение мертвого конца каната, m

3

Давление в системе измерителя веса, кГ/см2

60

Предел измерения давления насоса, кГ/см2

100

Погрешность измерения веса и давления, %

±2,5

Скорость вращения диаграммы

1 оборот за 8 часов

Продолжительность хода часового механизма, сутки

7

Яндекс цитирования