Приклади розв’язування задач

Задача 1.1 При роботі на воді з витратою 0,022 м³/с турбобур 3ТСШ-195 має такі енергетичні параметри: швидкість обертання вала турбобура 50,9 с^-1, крутний момент 1300 Нм, перепад тиску 6,0 МПа, потужність 66,2 кВт. Визначте нові енергетичні параметри, якщо вказаний турбобур буде працювати на промивальній рідині густиною 1220 кг/м³ з витратою 0,0264 м³/с. Як зміниться швидкість обертання вала турбобура, якщо у трисекційного турбобура, що має 285 ступенів турбін, зняти одну секцію і залишити 190 ступенів турбін?

Розв’язування:

Відповідь: швидкість обертання вала турбобура 61,08 с^-1, крутний момент 2283,84 Нм, перепад тиску 10,54 МПа, потужність 139,56 кВт. При зменшенні кількості ступенів турбобура швидкість вала зросте і становитиме 74,8 с^-1.

Задача 1.2 Визначте, якою буде швидкість обертання вала турбобура ТС5Б-195, якщо при роботі на промивальній рідині густиною 1250 кг/м³ з витратою 0,03 м³/с крутний момент становить 850 Нм. При роботі на воді з витратою 0,025 м³/с гальмівний момент становить 2000 Нм, робочий момент 1000 Нм, швидкість обертання в холостому режимі 114,9 с^-1, а в робочому режимі 53,46 с^-1.

Розв’язування:

Визначимо яка буде швидкість обертання та крутний момент при роботі турбобура на промивальній рідині, густиною 1250 кг/м³ з витратою 0,03 м³/с

Визначимо, яка буде швидкість обертання вала турбобура, якщо його крутний момент при роботі на промивальній рідині густиною 1250 кг/м³, з витратою 0,03 м³/с становить 850 Нм.

Відповідь: швидкість обертання вала турбобура становить 105,34 с^-1.

Задача 1.3 Визначити осьове навантаження на долото з умови нормальної роботи турбобура 3ТСШ-240 (рівності моментів) якщо момент на валі турбобура становить 1500 Нм, середній діаметр турбіни 160 мм, середній радіус тертя 70,5 мм, коефіцієнт тертя 0,016, перепад тиску в турбобурі 2,0 МПа, частота обертання вала в робочому режимі 195 об/хв, осьове навантаження на долото ІІІ295,3СЗ-ГВ – 150кН, перепад тиску в долоті 4,5 МПа, коефіцієнт а₀=0,75, маса турбобура 6200 кг.

Розв’язування:

Осьове навантаження на долото з умови нормальної роботи турбобура визначаємо за формулою:

Беремо знак мінус

Відповідь: осьове навантаження на долото 295,3СЗ-ГВ з умови нормальної роботи турбобура становить 25 кН.

Задача 1.4 Визначити навантаження на долото 190,5СЗ-ГАУ, при якому турбобур 3ТСШ-172 зупиниться, якщо при витраті 0,018 м³/с частота обертання в холостому режимі становить 15об/с, а в робочому 7,5 об/с, перепад тиску в робочому режимі 5,4МПа, гальмівний момент 1760 Нм, середній діаметр турбіни 119 мм, середній радіус тертя 53,5 мм, коефіцієнт тертя 0,015, маса турбобура 3585 кг, перепад тиску в долоті 1,5 МПа, коефіцієнт а₀=0,75. Турбобур працює на промивальній рідині густиною 1200кг/м³ з витратою 0,024 м³/с.

Розв’язування:

Швидкість обертання турбобура визначають за формулою:

Турбобур зупиниться якщо , тобто множник в дужках рівний нулю.

Розв’яжемо дане рівняння відносно G_Д.

- знак мінус,

- знак плюс

Визначимо перепад тиску і момент турбобура, при витраті 0,025 м³/с та густині рідини 1200 кг/м³.

Визначимо мінімальне осьове навантаження на долото, при якому турбобур зупиниться

Беремо знаки мінус

Беремо знак плюс

Таким чином, якщо турбобур працює на промивальній рідині густиною 1200 кг/м³ з витратою 0,025 м³/с, то при створенні осьового навантаження на долото більше ніж 226,5 кН турбобур зупиниться.

Відповідь: 226,5 кН.

Задача 1.5 Визначте фактичну швидкість обертання вала турбобура 3ТСШ-195, який працює на промивальній рідині, густиною 1150 кг/м³ з витратою 0,0291 м³/с, якщо осьове навантаження на долото 215,9СЗ-ГАУ – 120кН, частота обертання вала турбобура в холостому режимі при роботі на воді з витратою 0,022 м³/с становить 16,2 об/с, а в робочому 8,1 об/с, гальмівний момент 2600 Нм, перепад тиску в робочому режимі турбобура 6,0МПа, перепад тиску в долоті 4,5 МПа, середній радіус тертя 56мм, середній діаметр каналів турбіни 130,5 мм, коефіцієнт тертя в осьовій опорі 0,016, маса турбобура 4470 кг, коефіцієнт а₀=0,75.

Розв’язування:

Швидкість обертання турбобура визначаємо за формулою:

Перерахуємо параметри турбобура при роботі на промивальній рідині, густиною 1150 кг/м³ з витратою 0,0291 м³/с:

Відповідь: Фактична швидкість обертання вала турбобура 3ТСШ-195 становить 60,2 с^-1.

Задача 1.6 Визначте робочий момент турбобура 3ТСШ-240, якщо осьове навантаження на долото 295,3СЗ-ГАУ – 150кН, витрата промивальної рідини 0,036 м³/с густина промивальної рідини 1200 кг/м³ перепад тиску в долоті 4,5 МПа. При роботі на воді з витратою 0,032 м³/с вказаний турбобур розвиває момент в гальмівному режимі 5000Нм, а в робочому - 2500 Нм, перепад тиску в робочому режимі становить 5,5 МПа, частота обертання в холостому режимі 14 об/с, в робочому режимі - 7,0 об/с, середній радіус тертя 70,5мм, середній радіус турбіни турбобура 160 мм, коефіцієнт тертя в осьовій опорі 0,016, маса турбобура 5980 кг, коефіцієнт а₀=0,75.

Розв’язування:

Перерахуємо параметри турбобура при роботі на промивальній рідині, густиною 1200 кг/м³ з витратою,0,036 м³/с:

Беремо знак мінус

Відповідь: Робочий момент турбобура становить 3490,3 Нм.

Задача 1.7 При витраті 0,040 м³/с промивальної рідини густиною 1380 кг/м³ і осьовому навантаженні на долото 215,9С-ГВ – 80 кН, швидкість обертання турбобура ТС5Б-195 збільшилась. Визначте нову витрату промивальної рідини, яка забезпечить рівність моментів, якщо при роботі на воді з витратою 0,025 м³/с момент на валі турбобура становить 1000 Нм, частота обертання в робочому режимі 9,2 об/с, перепад тиску 5,0 МПа, маса турбобура 2425 кг, середній діаметр турбіни 130,5 мм, середній радіус тертя 56,0 мм, коефіцієнт тертя 0,075, перепад тиску в долоті 4,2 МПа, коефіцієнт а₀=0,8.

Розв’язування:

ступінь зменшення витрати промивальної рідини.

Відповідь: нова витрата промивальної рідини становить 0,0337 м³/с.

Задача 1.8 При роботі на воді з витратою 25 л/с гвинтовий вибійний двигун Д5-172 має такі енергетичні параметри: частота обертання 1,3 об/с, перепад тиску 4,5 МПа, момент на валі 4500Нм, потужність 112,5 кВт. Визначте нові енергетичні параметри, якщо вказаний двигун буде працювати на промивальній рідині з витратою 40 л/с.

Розв’язування:

Перерахуємо параметри гвинтового вибійного двигуна Д5-172 за формулами, отриманими за результатами стендових випробувань.

Режим холостого ходу

Робочий режим

Гальмівний режим

Відповідь: швидкість обертання вала гвинтового двигуна 13,06 с^-1, момент 6869,3 Нм, перепад тиску 6,87 МПа, потужність 288 кВт.

1.4 Задачі для самостійного розв’язування:

Задача 1.9 Визначте нові енергетичні параметри турбобура 3ТСШ-172, якщо він працюватиме на промивальній рідині густиною 1180 кг/м³ з витратою 0,01992 м³/с. При роботі на воді з витратою 0,018 м³/с вказаний турбобур має такі енергетичні параметри: швидкість обертання 47,1 с^-1, крутний момент 1300 Нм, перепад тиску 5,4 МПа, потужність 61,2 кВт. Як зміниться швидкість обертання, якщо до трисекційного турбобура, який має 327 ступенів турбін, додати одну секцію, яка має 109 ступенів турбін?

Задача 1.10 Визначити осьове навантаження з умови нормальної роботи турбобура А6Ш (рівності моментів), якщо робочий момент турбобура 1080 Нм, маса турбобура 2065 кг, перепад тиску в турбобурі 4,3 МПа, частота обертання вала 9,2об/с, середній радіус тертя 49,2 мм, середній діаметр турбіни 88,3 мм, коефіцієнт тертя 0,016, перепад тиску в долоті 4,2 МПа, осьове навантаження на долото 190,5 СЗ-ГАУ – 140 кН, коефіцієнт а₀=0,75.

Задача 1.11 Визначте швидкість обертання вала турбобура А6Ш, якщо при роботі на промивальній рідині густиною 1320 кг/м³ з витратою 0,0284 м³/с, крутний момент становить 720 Нм. При роботі на воді з витратою 0,02 м³/с вказаний турбобур має швидкість обертання в холостому режимі 111,2 с^-1, в робочому режимі 49 с^-1, гальмівний момент 1360 Нм,а робочий момент 680Нм.

Задача 1.12 Визначте найменше осьове навантаження на долото ІІІ 215,9 СЗ-ГНУ, при якому турбобур А7Ш-195 зупиниться, якщо гальмівний момент турбобура при витраті води 0,030 м³/с – 3800 Нм, частота обертання в робочому режимі 8,7об/с, а в холостому 20 об/с, перепад тиску 8,2 МПа, середній радіус тертя 56 мм, середній радіус турбіни 130,5 мм, коефіцієнт тертя 0,016, маса турбобура 3135 кг, а витрата промивальної рідини густиною 1150 кг/м³ становить 0,025 м³/с, коефіцієнт а₀=0,8.

Задача 1.13 Визначте фактичну швидкість обертання вала турбобура А9Ш, який працює на промивальній рідині, густиною 1320 кг/м³ з витратою 0,035 м³/с, якщо осьове навантаження на долото 295,3 СЗ-ГАУ – 160кН, частота обертання вала турбобура в холостому режимі при роботі на воді з витратою 0,045 м³/с становить 16,3 об/с, а в робочому 7 об/с гальмівний момент 6200 Нм, перепад тиску в турбобурі 6,8 МПа, перепад тиску в долоті 4,4МПа, середній радіус тертя 70,5 мм, середній діаметр каналів турбіни 160 мм, коефіцієнт тертя в осьовій опорі 0,015, маса турбобура 4405 кг, коефіцієнт а₀=0,8.

Задача 1.14 Визначте робочий момент турбобура ТС5Е-172, якщо осьове навантаження на долото 190,5 С-ГВ – 140кН, витрата промивальної рідини 0,025 м³/с, густиною 1180 кг/м³ перепад тиску в долоті 4,2 МПа. При роботі на воді з витратою 0,02 м³/с вказаний турбобур розвиває момент в гальмівному режимі 1420 Нм, а в робочому 710 Нм, перепад тиску в робочому режимі становить 4,4МПа, частота обертання в холостому режимі 16,6 об/с, в робочому режимі 8,3 об/с, середній радіус тертя 53,5 мм, середній радіус турбіни 119 мм, коефіцієнт тертя в осьовій опорі 0,015, маса турбобура 2150 кг, коефіцієнт а₀=0,8.

Задача 1.15 При витраті 0,06 м³/с промивальної рідини, густиною 1250 кг/м³ і осьовому навантаженні на долото 295,3 С-ЦВ – 120 кН, швидкість обертання вала турбобура Т12М3Б-240 збільшилась. Визначте нову витрату промивальної рідини, яка забезпечить рівність моментів, якщо при роботі на воді з витратою 0,05 м³/с момент на валі турбобура становить 2000 Нм, частота обертання в робочому режимі 11 об/с, перепад тиску 4,5 МПа, маса турбобура 2030 кг, середній діаметр турбіни 160 мм, середній радіус тертя 70,5 мм, коефіцієнт тертя 0,075, перепад тиску в долоті 1,3 МПа, коефіцієнт а₀=0,8.

Задача 1.16. Визначте нові енергетичні параметри гвинтового вибійного двигуна ДМ-172, який працює з витратою 0,024 м³/с, якщо при роботі на воді з витратою 0,032 м³/с двигун має такі параметри: частота обертання 3,3 об/с, перепад тиску 10,0 МПа, момент на валі 7000 Нм, потужність 70 кВт.

Дата добавления: 2017-02-01