ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ



Для разработки регламентов рациональных режимов нагруз­ки ВЗД требуется знать диапазоны изменения крутящих момен­тов, при которых обеспечивается максимум к.п.д. или мощности гидродвигателя.

Используя известные выражения мощности и к.п.д гидродви­гателя (5.108) и безразмерную форму записи первичных харак­теристик ВЗД (6.5), можно получить аналитические зависимости энергетических характеристик гидродвигателя [17]:

                                                                    (6.13)

                                                          (6.14)

Где  

Из полученных выражений следует, что мощность и к.п.д гидродвигателя можно представить как произведение двух сомножителей: постоянного критерия ВЗД ( ), не зависящего от нагрузки, и переменной гидродвигателя ( ), зависящей от относительного крутящего момента

Критерии мощности и эффективности  ВЗД определяют идеальные мощность и к.п.д воображаемого гидродвигателя (  > 1), угловая скорость и перепад давления которого соответствуют холостому режиму, а крутящий мо­мент равен тормозному моменту.

 является энергетическим параметром гидродвигателя

                                                                                  (6.15)

Численные значения  двигателя Д1-195 при = 1 и различных натягах в паре представлены в табл. 6.3.

Переменные ( ) энергетических характеристик гидродвигателя можно рассматривать как относительные мощность и к.п.д (рис. 6.10), характеризую­щие во сколько раз уменьшаются N и | реального гидродвигателя по сравнению с :

                                                                                             (6.16)

                                                                                       (6.17)

Для определения границ экстремальных и оптимальных режимов ВЗД необ­ходимо исследовать функции   с целью нахождения значений , обеспе­чивающих максимум мощности или к.п.д. гидродвигателя при различных

Рис. 6.10. Энергетические характеристики ВЗД ( = 2; =1;  5)   

Такие исследования показывают, что при  = 1 экстремальный режим гид­родвигателя  имеет место при

                                                                                            (6.18)

Тогда, подставляя найденное значение  в (6.16), получаем, что относи­тельная мощность гидродвигателя в экстремальном режиме

                                                                                    (6.19)

Для гидродвигателя с линейной механической характеристикой ( = 1)  = = 1/4, т.е. экстремальная мощность составляет всего 25 % от идеальной. Для двигателей с нелинейными характеристиками (  > 1) при возрастании  значе­ние    увеличивается (табл. 6.7), превышая 50 % при  = 4.

Точка оптимального режима гидродвигателя ( ) зависит от сочетания безразмерных параметров подобия  и h и находится из уравнения

                                                                        (6.20)

Для гидродвигателя с постоянным перепадом давления (турбобур с нор­мальными турбинами) h = 1 и  совпадает с  .

=0,5

Для гидродвигателя с линейной механической характеристикой

Численные значения относительных крутящих моментов экс­тремального и оптимального режимов гидродвигателя при раз­личных значениях (h = 5;  = 1) приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Показатель

                      

1 2 3 4

0,50 0,58 0,63 0,67
0,25 0,38 0,47 0,54
0,31 0,40 0,47 0,52

 

Анализируя табл. 6.4, можно сделать вывод о "координатах" оптимального и экстремального режимов ВЗД.Оптимальный режим гидродвигателя находит­ся в середине интервала относительного момента ( 1/2); экстремальный же режим несколько смещен к тормозному и расположен в окрестности точки 2/3. Эти выводы полностью соответствуют результатам стендовых испы­таний ВЗД,что подтверждает правомерность использования безразмерных ха­рактеристик (6.5).

При 1/2,  = 1 выражение к.п.д. (6.14) упрощается до вида h

Следовательно, максимальный к.п.д. ВЗДопределяется уровнем

Методика аппроксимации характеристик ВЗД, основанная на их безразмерной форме записи и предназначенная для использо­вания в алгоритме управления режимом бурения, требует обяза­тельных стендовых испытаний каждого гидродвигателя, а также экспериментальных данных об изменении износа РО во времени.

При бурении скважины параметры аппроксимации характери­стик ВЗД и износа РО могут экспериментально корректировать­ся при смене долота или наращивании инструмента, если систе­ма управления будет включать в себя диагностический блок.

Например, замеряя перепад давления в холостом режиме  при известных расходе Q и плотности  жидкости, по (6.6),

(6.11) можно получить информацию о фактическом натяге в РО в данный момент времени, а следовательно, оценить износ пары.

Представление об энергетических показателях ВЗД при изме-

 

Рис. 6.11. Универсальные ха­рактеристики ВЗД

нении расхода жидкости дают универсальные (топографиче­ские) характеристики [37]. Изолинии равного к.п.д. (рис. 6.11) очерчивают области оптимальных режимов, что облегчает эф­фективную отработку гидродвигателей при различных условиях эксплуатации.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 295; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ