8.5. Определение устойчивости буровой установки

При бурении должны соблюдаться условия устойчивости буровой вышки для исключения возможных аварий на буровых площадках. При разрушении буровой установки присутствует опасность смертельных случаев среди рабочих буровой бригады.

Безопасная эксплуатация грузоподъемных механизмов при выполнении монтажных работ обеспечивается правильным выбором параметров буровой и ее устойчивостью.

При расчете буровой вышки различают устойчивость грузовую, т.е. устойчивость крана от действия полезных нагрузок при возможности опрокидывания его в сторону стрелы и груза, и собственную, т.е. устойчивость буровой при отсутствии полезных нагрузок и возможном опрокидывании его в сторону противовеса.

Дано: Расчет выполним на примере ВБ-73-420;

1. Определение грузового момента:

М_г=Q·(а-b) = 16000·(7,0-1,8) = 83200 Н·м

Где Q – вес наибольшего рабочего груза, Н; а- расстояние от оси вращения вышки до центра тяжести наибольшего груза, подвешенного к крюку, при установке вышки на горизонтальной плоскости, м; b – расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания, м.

Рисунок 8.2 Расчетная схема устойчивости буровой вышки

2. Удерживающий момент, возникающий от действия основных и дополнительных нагрузок:

M_п = М_в - М_у - М_цс - М_и - М_в = 199431,6 - 4227,5 - 688,3 – 2544,3 - 3175 = 191340,8 Н·м

Где М_в – восстанавливающий момент от действия собственного веса вышки:

М_в = G·(b+c)·cosα = 95000·(1,8+0,3)·cos1,5= 199431,6 Н·м

G- вес вышки, Н; c – расстояние от оси вращения вышки до его центра тяжести, м; α – угол наклона пути вышки, град.

М_у – момент, возникающий от действия собственного веса вышки при уклоне пути:

М_у=G·h₁·sinα = 95000·1,7·sin1,5 = 4227,5 Н·м

М_цс – момент от действия центробежных сил:

М_цс = (Q·n²·a·h)/(900-n²·H)= (16000·1,0²·7,0·5,5)/(900-1,0²·5,1) = 688,3 Н·м

n – частота вращения вышки вокруг вертикальной оси, мин^-1, h – расстояние оголовка стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура, м; H – расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза.

М_и – момент от силы инерции при торможении опускающегося груза:

М_и = (Q·υ·(a-b))/g·t = (16000·1,5·(7,0-1,8))/9,81·5 = 2544,3 Н·м

υ – скорость подъема груза, м/с; g – ускорение свободного падения; t – время неустановившегося режима работы механизма подъема (время торможения груза), с.

М_в – ветровой момент:

М_в = М_вк+М_вг =Wρ+W₁ρ₁ = 250·1,7+500·5,5= 3175

М_вк – момент от действия ветровой нагрузки на подвешенный груз; W – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлена вышка, на наветренную площадь, Па; W₁ – ветровая нагрузка, действующая параллельно плоскости, на которой установлена вышка, на наветренную площадь груза, Па; ρ = h₁ и ρ₁ = h – расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура, до центра приложения ветровой нагрузки, м.

3. Коэффициент грузовой устойчивости вышки, не предназначенного для перемещения с грузом:

K = М_п / М_г ≥ 1,5

K₁ = 191340,8 / 83200 = 2,3

Так как К₁ > К, то условие устойчивости установки выполняется.

Во избежание воздействия ураганного ветра на буровую установку, приводящего к опрокидыванию конструкции, рекомендуется проводить постоянный контроль состояния крепежных соединений основания буровой установки, также рекомендуется вести наблюдение за скоростью ветра на месте проводимых работ с целью предупреждения возникновения опасных ситуаций при проведении буровых работ в условиях ветреной погоды.