17 мая '07

Каротажный подъемник с новым типом привода спуско-подъемного агрегата

Д. П. Добжинский (ЗАО «ГИСприбор-М») В последние десятилетия на каротажных подъемниках получил широкое распространение силовой электрический и гидравлический привод спуско-подъемного агрегата (СПА). Эти два вида привода свободны от ряда недостатков механической трансмиссии, посредством которой от двигателя шасси приводится кабельный барабан СПА классического подъемника с механическим приводом.
Основные недостатки механического привода сводятся к следующему:

  • ограниченные возможности регулирования скорости перемещения приборов в скважине, в частности – невозможность получения стабильных сверхнизких скоростей, необходимых для работы современных геофизических приборов;

  • невозможность контролируемого двигателем спуска приборов в скважину на достаточно высокой скорости, так как в трансмиссии обычно имеется только одна передача для работы на спуск (передача заднего хода в КПП шасси);

  • низкий уровень автоматизации управления работой СПА и контроля рабочих параметров, что делает напряженной работу оператора и повышает риск возникновения аварийных ситуаций.

Будучи гораздо совершеннее по этим параметрам, силовые электрические и гидравлические приводы имеют свои недостатки, снижающие эффективность их применения вместо механического привода.

Так, для питания силового электропривода необходима достаточно мощная внешняя трехфазная сеть 380 V, доступная не на всех исследуемых скважинах (установленная мощность подъемника до 40 кВт и выше). Поэтому для расширения эксплуатационных возможностей подъемника с силовым электроприводом необходимо иметь мощный бортовой генератор, приводимый от двигателя шасси, что существенно утяжеляет и усложняет машину в целом.

Силовой гидравлический привод компактнее электрического, но более сложен конструктивно. Он требует применения дорогостоящих рабочих жидкостей и специальных мер по ее очистке и защите всех элементов привода от негативных воздействий окружающей среды. Для эксплуатации гидравлических подъемников геофизическим предприятиям необходима ремонтная база гораздо более высокого уровня, чем для механических подъемников.

Опыт производства современных электрических и гидравлических подъемников и модернизации механических подъемников в части их автоматизации, накопленный ЗАО «ГИСприбор - М», позволил создать новый тип привода (Патент РФ № 0051101 с приоритетом от 2005 г.), свободный от большей части отмеченных выше проблем.

Основой этого привода является механическая трансмиссия, соединяющая двигатель шасси с кабельным барабаном СПА. Но в состав привода входят также два маломощных (не более 3 кВт каждый) асинхронных электродвигателя с питанием от сети 220 V с частотным регулированием скорости вращения. По этому признаку новый привод можно назвать гибридным.

Поскольку одномоментно используется только один из двух электродвигателей, для полноценной работы подъемника достаточна обычная внешняя однофазная сеть, доступная практически на всех исследуемых скважинах. Там, где такой сети нет, проблема решается с помощью легкого автономного генератора.
Особенностью механической трансмиссии нового привода, является наличие дифференциального редуктора, в котором имеется планетарная ступень. Дифредуктор имеет три входных звена и одно выходное, связанное с кабельным барабаном СПА. Основной вход кинематически связан с двигателем шасси, через его коробку отбора мощности и коробку перемены передач. Два вспомогательных входа соединены с электродвигателями.

Основная работа на подъем приборов из скважины выполняется, как и у обычного механического подъемника, с помощью механической части трансмиссии, без вмешательства электродвигателей.

Один из электродвигателей используется для спуска приборов в скважину. При этом двигатель шасси механически отключен, а мощности электродвигателя вполне хватает для раскрутки барабана СПА на спуск с самого начала на достаточно высокой скорости и для ее контроля сначала в двигательном, а затем в генераторном режиме. Только на значительной глубине в регулирование скорости спуска включаются тормоза СПА.

Второй электродвигатель используется для получения стабильных сверхнизких (от 10 м/час) рабочих скоростей движения приборов в скважине. Такие скорости обеспечиваются комбинацией работы двигателя шасси и электродвигателя. Благодаря особому устройству дифредуктора, в нем происходит кинематическое вычитание двух относительно высоких скоростей вращения (двигателя шасси и электродвигателя) и на выходе реализуется очень низкая скорость вращения, передаваемая на барабан СПА. Это режим реализуется как при спуске, так и при подъеме приборов.

Подъемник с таким гибридным приводом оснащен системой контроля и автоматики, обеспечивающей комфортные условия работы оператора, автоматическое поддержание заданных рабочих режимов и предотвращение аварийных ситуаций.

Гибридный привод уже реализован на нескольких каротажных подъёмниках производства ЗАО «ГИСприбор-М» и подтвердил свою эффективность в производственных условиях.

Помимо применения на новых машинах, этот привод может быть применен для модернизации действующих механических подъемников, путем встраивания дифференциального редуктора в имеющуюся механическую трансмиссию и оснащения машины соответствующими элементами автоматики.

На фото представлены общий вид и пульт управления подъемника с гибридным приводом.

Каротажный подъёмникПульт управления каротажного подъёмника

К списку публикаций