Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин
Розглянуто питання, пов'язані із застосуванням різних методів безтраншейної проходки свердловин. Проведено аналіз існуючих конструкцій віброзбуджувачів. Запропоновано конструкцію індукційного лінійного віброзбуджувача й обґрунтовано теоретичні основи його роботи....
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2005
|
| Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142598 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин / Г.М. Голенков, Р.П. Бондар // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 4. — С. 22-24. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142598 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1425982025-02-09T13:41:34Z Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин Application of a vibroexciter with an induction motor for drifting operations Голенков, Г.М. Бондар, Р.П. Електричні машини та апарати Розглянуто питання, пов'язані із застосуванням різних методів безтраншейної проходки свердловин. Проведено аналіз існуючих конструкцій віброзбуджувачів. Запропоновано конструкцію індукційного лінійного віброзбуджувача й обґрунтовано теоретичні основи його роботи. Рассмотрены вопросы, связанные с применением различных методов бестраншейной проходки скважин. Сделан анализ существующих конструкций вибровозбудителей. Предложена конструкция индукционного линейного вибровозбудителя и обоснованы теоретические основы его работы. Problems of application of various methods of trenchless well-drifting are considered. Existing designs are analyzed and estimation of their functioning is made. A design of a linear induction vibroexciter is introduced, theoretical grounds of its operation elaborated. 2005 Article Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин / Г.М. Голенков, Р.П. Бондар // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 4. — С. 22-24. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142598 621.313.323, 65.002.5-868 uk Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Голенков, Г.М. Бондар, Р.П. Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин Електротехніка і електромеханіка |
| description |
Розглянуто питання, пов'язані із застосуванням різних методів безтраншейної проходки свердловин. Проведено аналіз існуючих конструкцій віброзбуджувачів. Запропоновано конструкцію індукційного лінійного віброзбуджувача й обґрунтовано теоретичні основи його роботи. |
| format |
Article |
| author |
Голенков, Г.М. Бондар, Р.П. |
| author_facet |
Голенков, Г.М. Бондар, Р.П. |
| author_sort |
Голенков, Г.М. |
| title |
Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин |
| title_short |
Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин |
| title_full |
Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин |
| title_fullStr |
Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин |
| title_full_unstemmed |
Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин |
| title_sort |
використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2005 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142598 |
| citation_txt |
Використання віброзбуджувача з індукційним лінійним двигуном для проходки горизонтальних свердловин / Г.М. Голенков, Р.П. Бондар // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 4. — С. 22-24. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT golenkovgm vikoristannâvíbrozbudžuvačazíndukcíjnimlíníjnimdvigunomdlâprohodkigorizontalʹnihsverdlovin AT bondarrp vikoristannâvíbrozbudžuvačazíndukcíjnimlíníjnimdvigunomdlâprohodkigorizontalʹnihsverdlovin AT golenkovgm applicationofavibroexciterwithaninductionmotorfordriftingoperations AT bondarrp applicationofavibroexciterwithaninductionmotorfordriftingoperations |
| first_indexed |
2025-11-26T08:25:25Z |
| last_indexed |
2025-11-26T08:25:25Z |
| _version_ |
1849840659303759872 |
| fulltext |
22 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №4
УДК 621.313.323, 65.002.5-868
ВИКОРИСТАННЯ ВІБРОЗБУДЖУВАЧА З ІНДУКЦІЙНИМ ЛІНІЙНИМ ДВИГУНОМ
ДЛЯ ПРОХОДКИ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ СВЕРДЛОВИН
Голенков Г.М., к.т.н., доц., Бондар Р.П.
Київський національний університет будівництва і архітектури
Україна, 03037, Київ, пр. Повітрофлотський 31, КНУБА, кафедра "Електротехніки та електроприводу"
тел. (044) 241-55-65
Розглянуто питання, пов'язані із застосуванням різних методів безтраншейної проходки свердловин. Проведено аналіз
існуючих конструкцій віброзбуджувачів. Запропоновано конструкцію індукційного лінійного віброзбуджувача й обґру-
нтовано теоретичні основи його роботи.
Рассмотрены вопросы, связанные с применением различных методов бестраншейной проходки скважин. Сделан ана-
лиз существующих конструкций вибровозбудителей. Предложена конструкция индукционного линейного вибровозбу-
дителя и обоснованы теоретические основы его работы.
При прокладанні трубопроводів, інженерних ме-
реж різного призначення під дорогами чи іншими пе-
решкодами широко застосовуються два основних
способи проведення робіт – відкритий і закритий.
Відкритий спосіб передбачає риття траншей, що
пов'язане з руйнуванням дорожнього покриття, зупи-
нками руху транспорту тощо. Усе це призводить до
подорожчання виконуваних робіт і спричиняє певні
незручності в умовах щільного міського руху.
Більш перспективними є закриті (безтраншейні)
методи, які володіють низкою переваг: екологічна й
економічна ефективність; відсутня необхідність екс-
кавації значних об'ємів ґрунту; проведення робіт без
зупинки руху наземного транспорту; відсутність ви-
трат на відновлення пошкоджених ділянок доріг, ско-
рочення кількості залученої до робіт важкої техніки і
робочої сили.
Безтраншейну прокладку трубопроводів вико-
нують, в основному, способами проколу, продавлю-
вання й буріння, а при прокладенні колекторів і туне-
лів – щитовим і штольневим способами проходки.
Вибір способу прокладання залежить, насампе-
ред, від діаметра й довжини трубопроводу, фізикоме-
ханічних і гідрогеологічних умов ґрунтів.
Аналіз існуючих машин для безтрашейної про-
кладки трубопроводів [1–8] показує, що застосування
при прокладанні дорогої імпортної техніки з викорис-
танням технології горизонтального направленого бу-
ріння (на жаль, аналогічного вітчизняного устатку-
вання поки що немає) не завжди виправдане, а труд-
нощі при споруджені безтраншейних переходів мето-
дами проколу й продавлювання визначаються необ-
хідністю прикладення значних статичних зусиль (150-
4500 кН). В останньому випадку, крім того, виникає
необхідність вилучення ґрунту з порожнини труби.
Застосування вібраційної технології дозволяє значно
зменшити зусилля вдавлювання і збільшити швид-
кість проходки.
В роботах Н.Я. Кіршенбаума і В.М. Мінаєва [1]
обґрунтована можливість ефективного ударно-
вібраційного занурення труб при горизонтальній про-
ходці свердловин. Ця можливість пов'язана з умовами
самостійного руху труби у напрямку прокладання (без
прикладення зусилля вдавлювання). Для цього маши-
ну викладають безпосередньо на ґрунт, а не на спеці-
альні роликові опори, як машини інших типів. У цьо-
му випадку з'являється зовнішня сила (тертя труби об
ґрунт). Імпульси сил, що виникають при роботі віб-
ромолота, направлені протилежно і близькі за вели-
чиною, однак час дії, а отже, і сили, що діють, значно
різняться. Якщо час удару складає тисячні долі секун-
ди, то час дії зворотнього зусилля через пружини у
багато разів більше (в 50-100 разів).
Отже, зусилля, що виникають при ударі вібромо-
лота по трубі, у багато разів більше зусилля, яке нама-
гається відсунути машину назад. У першому випадку
воно значно вище сил тертя труби об ґрунт і легко їх
долає, а в другому менше за них і повністю ними ней-
тралізується. Таким чином, при наявності певної ве-
личини сили тертя у системі “труба–ґрунт ” машина
набуває здатності поступально переміщатися у на-
прямку удару. Конструкцію типового ударно-
вібраційного механізму показано на рис. 1.
Рис. 1. Будова ударно-вібраційного механізму:
1-двигун; 2-рама; 3-пружини; 4-ексцентрики; 5-труба
До основних недоліків ударно-вібраційних при-
строїв традиційної конструкції можна віднести: недо-
вговічність двигуна через підвищене зношування
підшипників; низький ККД через утворення зайвих
бокових коливань та необхідність в синхронізації
обертання дебалансів.
Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №4 23
Рис. 2. Конструктивна схема ВІЛД:
1-вантаж; 2-статор; 3-бігун; 4-обмотка статора; 5-обмотка бігуна; 6- ковадло; 7- труба; 8-пружини
Для виключення вищезгаданих недоліків пропо-
нується використати ударно-вібраційний пристрій з
віброзбуджувачем на основі індукційного лінійного
двигуна (ВІЛД).
У [9] запропоновано конструкцію віброзанурю-
вача з однофазним лінійним двигуном і визначено
намагнічуючу силу (н.с.) –
,
4
2 mF
F
⋅
±= (1)
де Fm – максимальне значення н.с.
Оскільки використання однофазних електричних
машин значної потужності небажане (через нерівномі-
рне навантаження фаз мережі), доцільно перейти до
живлення ВІЛД від трифазної мережі змінної напруги.
Конструкцію ударно-вібраційного пристрою на
основі ВІЛД показано на рис. 2.
При підключенні обмотки трифазної машини до
мережі виникає магнітне поле, що біжить. Для того,
щоб отримати пульсуюче магнітне поле, достатньо
змінити напрям проходження струму в одній з обмо-
ток на протилежний. На рис. 3 показано векторну діа-
граму струмів (у даному випадку змінений напрямок
проходження струму фази В).
Рис. 3
Намагнічуюча сила, що створюється обмотками
А,В”,С, змінюється за синусоїдальним законом і дорі-
внює:
tsinω⋅= mA FF ;
( )3/5t sin" π−ω⋅= mB FF ;
( )3/4t sin π−ω⋅= mС FF .
Для того, щоб визначити значення результуючо-
го вектора н.с., слід знайти суму н.с. кожної обмотки:
( ) ( )( )3/4tsin/35-tsintsin π−ω+πω+ω⋅= mFF ;
( )( )2/3tsin3tsin π−ω⋅+ω⋅= mFF ;
( )tcos3tsin ω⋅+ω⋅= mFF . (2)
Отже, сумарне значення н.с. пульсуючого магні-
тного поля (як це видно з графіка функції
tcos3tsin ω⋅+ω (рис. 4) буде змінюватися від –2Fm
до +2Fm :
mFF ⋅±= 2 .
Діюче значення н.с. визначається як її середнє
квадратичне значення за період:
( ) tF
T
F
T
m ∂⋅ω⋅+ω⋅⋅= ∫
2
0
2 tcos3tsin1 .
Враховуючи, що Т/2π=ω , можна записати:
⎜
⎝
⎛ +
⋅π⋅π
⋅+
⋅π
⋅⋅= ∫ T
t
T
t
T
tF
T
F
T
m
2cos2sin322sin1 2
0
2
t
T
t
∂⋅⎟
⎠
⎞⋅π
⋅+
2cos3 2 .
Проінтегрувавши вираз, отримаємо:
2
3
2
22
mm FF
F += ;
mFF 2= (3)
Отже, при формуванні коливальної системи
ВІЛД магнітна система вторинного контуру може
бути виконана з постійних магнітів чи електромагні-
тів постійного струму з н.с., що дорівнює (3).
Таким чином, для створення умов виникнення
сили, що призводить до переміщення бігуна, необхід-
но у вторинному контурі по довжині бігуна розмісти-
ти джерела, що створюють н.с., а на обмотки індукто-
ра подати змінний струм. Амплітуда коливань бігуна
відповідає половині полюсного розподілу машини τ/2,
частота коливань – частоті мережі живлення.
Для інженерних розрахунків параметрів віброу-
дарної установки необхідно знати потрібну енергію
кожного удару, частоту ударів і масу ударної частини.
24 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №4
Рис. 4
Енергія одиничного удару визначається за відо-
мим співвідношенням:
2
2
1VMW ⋅
= , (4)
де fV ⋅τ= 21 – швидкість ударника (бігуна) в момент
удару; М– маса ударника.
Запропонована конструкція установки виключає
складні кінематичні схеми, створює тільки поздовжні
коливання, крім того, дозволяє оперативно змінювати
параметри установки в залежності від зміни властиво-
стей системи “труба– ґрунт”.
Отже, у порівнянні з однофазним лінійним дви-
гуном, описаним у [9], в трифазному варіанті значен-
ня намагнічуючої сили збільшується у чотири рази,
крім того, здійснюється рівномірне навантаження фаз
мережі живлення.
ЛІТЕРАТУРА
[1] Киршенбаум Н.Я., Минаев В.И. Виброметод в проход-
ке горизонтальных скважин. –М.: Недра, 1968. –153 с.
[2] Буровые установки скважин и стволов: Справочник /
Николаенко А.Т., Седов Б.Я., Терехов Н.Д., Болотских
Н.С.– 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Недра, 1985. –344 с.
[3] Бауман В.А., Быховский И.И., Гольдштейн
Б.Г.Вибрационные машины в строительстве и произ-
водстве строительных материалов. –М.: Машинострое-
ние, 1970. –255 с.
[4] Ребрик Б.М. Бурение инженерно–геологических сква-
жин: Справочник. –2 изд., перераб. и доп. –М.: Недра,
1990. –336 с.
[5] Вибрационная технология в свайных и буровых рабо-
тах / Цейтлин М.Г. и др. –Л.: Стройиздат, 1987. – 262 с.
[6] Киршенбаум Н.Я., Минаев В.И. Проходка горизон-
тальных и вертикальных скважин ударным способом. –
М.: Недра, 1984. –245с.
[7] Антипов В.В., Бракер И.И. Сосдание и освоение произ-
водства отечественного оборудования для бестраншей-
ной прокладки инженерных комуникаций и бурения
скважин // Горные машины и автоматика. – 2003. .№9.
– С. 22–26.
[8] Садыков Ф.Р. Техника и технология горизонтального
направленного бурения. // Строительная техника и тех-
нологии. – 2004. №2. – С. 72–77,№3. – С. 78–80.
[9] Голенков Г.М., Макогон С.А. Вибропогружатель с ин-
дукционным линейным двигателем // Електротехніка і
Електромеханіка. – 2004. №4. – С. 15–16.
[10] Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические ма-
шины. В 2-х ч. Ч. 2 – Машины переменного тока. Учеб.
Для студ. ВТУЗов. Л.: Энергия, 1973. – С. 86–91.
Поступила 1.09.2005
|