Выбор электродвигателей привода ротора

 

Основными заданными параметрами электропривода ротора являются мощность и момент ротора. По этим данным определяется номинальная угловая скорость ротора. Буровой ротор всегда имеет встроенный конический редуктор. Между приводным валом ротора и двигателем в общем случае имеется редуктор (одно- или многоскоростной). Мощность, угловая скорость и момент ротора и двигателя связаны следующими соотношениями [1]:

 

,     (4.4)

 

где Pр - мощность ротора, кВт;

 - КПД встроенного конического редуктора ротора;

 - КПД редуктора, установленного между ротором и двигателем.

 

,    (4.5)

 

где  - угловая скорость двигателя, рад/с.;

 - угловая скорость ротора, рад/с.;

iр - передаточное число встроенного конического редуктора ротора;

iред - передаточное число редуктора, установленного между ротором и двигателем.

 

,    (4.6)

 

где Мдв - момент на валу двигателя, Н×м;

Мр - момент на валу ротора, Н×м.

В соответствии с паспортными данными ротора Р700 [5] его статический момент составляет 8000 кгс×м (78480 Н×м), максимальная частота вращения - 4,17 с-1, передаточное число встроенного конического редуктора - 3,61. Сведения о мощности ротора в паспорте отсутствуют. Поскольку в настоящий момент для привода ротора используются три дизельных двигателя мощностью по 350 л.с. (255 кВт) каждый, мощность ротора с учётом КПД встроенного конического редуктора и 4-скоростной механической коробки передач, не может превышать 650 кВт.

Механическая характеристика для данного типа ротора в доступных автору библиографических источниках отсутствует. Однако, в [10] приводится механическая характеристика ротора буровой установки БУ 5000/335 ДЭК БМ, имеющего близкие технические характеристики. Исходя из приведённой механической характерстики, максимальное значение статического момента достигается при частоте вращения ротора 60 об/мин (1 с-1) и составляет 6000 кгс×м (58860 Н×м). Предполагая, что максимальный статческий момент ротора Р700 имеет место при тех же условиях, мощность ротора может быть найдена из выражения

 

,   (4.7)

 

где fр - частота вращения ротора, с-1:

 

.

 

Одной из основных задач расчета является выбор передаточного числа редуктора ротора, поскольку iр задано. Для регулируемого привода передаточное число высшей передачи определяют по (5), причем скорость двигателя принимают максимальной. Затем по (6) находят момент двигателя при том же iр и максимальном моменте на роторе и проверяют выполнение условия:

 

, (4.8)

 

где Мдв max - момент двигателя при максимальном моменте на роторе, Н×м;

Мдв доп - максимальный допустимый момент двигателя, Н×м.

Определим максимальную частоту вращения двигателя. Предварительно выберем для привода ротора асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором взрывозащищённого исполнения ВАО710М-8 мощностью 800 кВт, синхронной частотой вращения 750 об/мин (12,5 с-1), Мmax/Mном = 2,4 [7]. Верхний предел частоты выходного напряжения современных преобразователей частоты, используемых для организации частотно-регулируемого электропривода, задаётся путём программирования, а максимальное его значение для различных типов преобразователей составляет не менее 150 Гц. Определим с учётом (5) максимальную частоту вращения выходного вала ротора n1:

 

.

 

Поскольку отношение максимальной частоты вращения вала ротора к синхронной частоты вращения вала двигателя составляет 1,20, за счёт применения преобразователя частоты возможно обеспечить необходимую максимальную частоту вращения вала ротора без применения дополнительного редуктора.

Определим по (6) максимальный момент на валу двигателя при максимальном моменте ротора:

.

Номинальный момент двигателя:

 

.

 

Учитывая характеристики преобразователя частоты, номинальный момент двигателя на частоте вращения 1 с-1 составит 1,5Мдв ном, максимальный момент будет равен:

 

.

 

Условие (8) выполняется. Дополнительный редуктор для привода ротора не требуется.

Для привода ротора выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором взрывозащищённого исполнения ВАО710М-8.