Электродвигатели

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН

К достоинствам электропривода относятся: простота управления и обслуживания, постоянная готовность к работе, экономичность и возможность реверсирования, упрощение трансмиссий и возможность применения индивидуального привода для каждого механизма (для насоса, глиномешалки, труборазво- рота, шламоотделителя и др.), что позволяет комплексно механизировать буровые работы и даже частично их автоматизировать

На геологоразведочных работах в настоящее время преимущественное распространение находят асинхронные электродвигатели с самовентиляцией (серия А02) и естественным охлаждением (А2) мощностью 0,6—100 кВт, представленные преимущественно единой серией А2. Серия А2 с диапазоном мощности двигателей 0,4— 1000 кВт выполнена в девяти габаритах с двумя осевыми длинами в каждом габарите, т. е. 18 типоразмеров. В закрытом обдувном исполнении (А02) выпускаются двигатели всех габаритов, а в защитном исполнении — только с шестого по девятый.

Все электродвигатели выпускаются в чугунных оболочках, а с первого по четвертый габарит — в алюминиевых оболочках. При наличии облегченной алюминиевой оболочки в обозначение вводится буква Л (АОЛ2). Обозначение типов двигателей расшифровывается следующим образом: А — асинхронный, О — обдуваемый, Л — легкая алюминиевая оболочка, 2 — индекс серии; первая цифра после дефиса — габарит (порядковый номер наружного диаметра статора), вторая цифра — порядковый номер длины статора, последняя цифра — число полюсов.

Пример. Электродвигатель А02-71-4, являющийся приводом станка СБА-500, расшифровывается: асинхронный, обдуваемый, седьмого габарита, первой длины, с четырьмя полюсами, т. е. на 1500 об/мин. Все электродвигатели серии А2 и А02, кроме скоростных, рассчитаны на напряжение 220/380 В, номинальную частоту 50 Гц и представлены диапазоном частот вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин. На базе электродвигателей А2 и А02 разработано несколько модификаций: АП2 и АОП — с повышенным пусковым моментом (Л4П= 1,7—2Л4П); АС2 и АОС2 — с повышенным скольжением; АК2 и АОК2 — с фазным ротором (контактными кольцами).

Серия ВАО — асинхронные электродвигатели единой серии выпускаются также во взрывобезопасном исполнении. Выпускаются они закрытой конструкции в стальном корпусе и могут быть в вертикальном и горизонтальном исполнении, с коротко- замкнутым и фазным ротором. Во внутреннюю часть их станины впрессовывается пакет статора из электротехнической стали с обмоткой из мягких или жестких секций, покрытых изоляцией классов В, Г или Н. Сердечник ротора шихтованный, состоящий из листов электротехнической стали с алюминиевой обмоткой в виде короткозамкнутой клетки.

Внутри коробки расположены три силовых зажима и три дополнительных для целей дистанционного управления и защиты. К каждому силовому зажиму припаяно по два конца обмотки статора, что позволяет производить переключение с 380 на 660 В. Электродвигатели этой серии работают при температуре от —40 до +40 °С, относительной влажности 97 %, и их можно также устанавливать во взрывоопасных помещениях всех классов. Взамен электродвигателей серии А02 промышленностью выпускаются двигатели серии 4А. Серия 4А — асинхронные двигатели, рассчитанные на номинальное напряжение до 660 В. Охватывают диапазон мощностей 0,12—400 кВт и имеют высоту оси вращения 56—355 мм.

Электродвигатели серии 4А по сравнению с серией А2 имеют ряд преимуществ: меньшую массу (на 18 %) и небольшие габаритные размеры; большие пусковые моменты; меньший уровень шума и вибрации; большее удобство при монтаже и эксплуатации; повышенную надежность. Энергетические показатели двигателей серии 4А находятся на уровне (или выше) двигателей серии А2. Это достигнуто благодаря применению более качественной электротехнической стали, новых нагревостойких и высокопрочных изоляционных материалов, более современной системы вентиляции и технологии изготовления.

В серии 4А предусматривается увязка мощностей двигателей с установочными размерами, принятыми странами — членами СЭВ для новых унификаций. Обозначение новой серии расшифровывается следующим образом: 4 — номер серии; А — вид двигателя; Н — защищенный (закрытый не обозначается); А — алюминиевая станина и щиты; X — алюминиевая станина и чугунные щиты, цифра — высота оси вращения; S, М, L — установочные размеры по длине корпуса согласно СЭВ; А, В — длина сердечника; последняя цифра — число полюсов.

Пример. 4АА90 В-4. Двигатель серии 4П, асинхронный, закрытый с алюминиевой станиной, с высотой оси вращения — 90 мм, с установочным размером L, длиной сердечника В и четырьмя полюсами. В настоящее время на буровых станках УКБ-200/300, СБА-500, ЗИФ-650М, ЗИФ-1200МР приводной двигатель к буровому валу (шпинделю) соединен посредством понижающих редукторов, имеющих от 4 до 8 ступеней передачи. В установках УКБ, предназначенных для бурения скважин на твердые полезные ископаемые в интервале 25 — 3000 м, также применяется привод со ступенчатым регулированием частоты вращения и скорости подъема снаряда. Исключение составляют установки БА-2000 и УКБ-1200/2000 (СКБ-7). Они оснащены асинхронными двигателями, которые связаны с валом коробки передач посредством фрикциона, обеспечивающего плавность включения той или иной передачи. Применение коробки передач вызвано необходимостью повысить величину крутящего момента на шпинделе станка при увеличении момента сопротивления бурового инструмента или необходимостью изменить технологический режим бурения.

Краткая характеристика электродвигателей, применяемых для привода некоторых буровых станков и установок, приведена в табл. 18.

 

МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Монтаж электродвигателя на месте включает в себя ряд последовательных операций: выгрузку, распаковку, проверку схемы соединения фаз и качества изоляции, установку и соединения с механизмом, выверку правильности установки, пуск и проверку двигателя под нагрузкой.

Перед установкой необходимо удостовериться, особенно если двигатель поступил после ремонта, как подсоединены обмотки статора, проверить их на обрыв и состояние изоляции, замерить зазор между ротором и статором, подтянуть болты. Если напряжение сети 380 В, а двигатель предусмотрен на напряжение 220/380 В, то его обмотки должны быть соединены по схеме «звезда», а при напряжении 220 В — «треугольником». В первом случае соединяются между собой клеммы С5, С4, С6, а во втором С1—С6, С2—С4, СЗ—С5. Качество изоляции проверяется мегомметром: сопротивление изоляции обмотки статора должно быть не менее 1000 Ом на 1 В рабочего напряжения, а сопротивление фазной обмотки ротора 500 Ом при температуре 15—30 °С. Зазор между ротором и статором проверяется щупом. При этом отклонение замера должно быть не более 10 % от номинального. Двигатель устанавливается на раме, а рама — на фундаменте (для стационарной установки). Фундамент обычно делается бетонным либо кирпичным по массе, превосходящей массу двигателя не менее чем в 10 раз. Если двигатель соединяется с рабочей машиной с помощью муфты, то необходимо выполнить центровку, а если соединение клиноременное, то следует обеспечить параллельность валов. Горизонтальность валов двигателя и механизма проверяется уровнем. Точность установки регулируется с помощью контрольных скоб.

МАГНИТНО-ПУСКОВЫЕ СТАНЦИИ

Пуск электродвигателей буровых агрегатов производится с помощью магнитно-пусковых станций. На передней панели станции монтируется главный трехполюсный рубильник, амперметр, вольтметр, кнопки «Пуск» и «Стоп» магнитных пускателей электродвигателей агрегата. Защита электродвигателей от перегрузки осуществляется тепловыми реле, которые срабатывают при определенной температуре. Тепловое реле после срабатывания можно включить в цепь возвратным механизмом с кнопкой «Возврат», выждав около 3 мин.

Для защиты цепи электродвигателей от короткого замыкания на каждую фазу до магнитного пускателя поставлены трубчатые предохранители, размыкающие цепь за счет расплавле- ления вставки.

В некоторых магнитных станциях имеется пакетный выключатель, шунтирующий амперметр от пусковых токов, поэтому перед запуском электродвигателя станка необходимо повернуть рукоятку пакетного выключателя в положение «Пуск». В противном случае электродвигатель станка не будет запущен. После запуска рукоятку повернуть в положение «Работа», тогда амперметр покажет силу тока в статоре электродвигателя станка.

В магнитной станции станка ЗИФ-1200МР на боковой стенке вверху имеется рукоятка реверсивного переключателя для переключения электродвигателя станка с прямого на обратный ход, внизу — штепсель для переносных лампочек с напряжением 12 В.

Пусковая аппаратура двигателя устанавливается строго вертикально на стене помещения или на специальных конструкциях. При этом пускатели и реле должны находиться в одних температурных условиях с электродвигателем. При напряжении свыше 127 В двигатели и пускорегулирующая аппаратура должны быть заземлены посредством присоединения заземляющих проводов диаметром 5—6 мм к специальным болтам на корпусе. Перед пуском в подшипники кладется тугоплавкая смазка марки 1-13.

 

ПУСК ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Электродвигатели бурового агрегата запускаются в следующем порядке.

  1. Рубильником подключить магнитную станцию к электросети, переведя его в положение «Включено», и проверить по вольтметру напряжение.
  2. Нажать на кнопку «Пуск» электродвигателя станка. У агрегата ЗИФ-650М перед нажатием на кнопку «Пуск» обязательно перевести рукоятку пакетного выключателя в положение «Пуск». Включить амперметр переводом рукоятки в положение «Работа» можно только после запуска электродвигателя станка.

У агрегата ЗИФ-1200МР после нажатия на кнопку «Пуск» электродвигателя станка надо плавно перевести рукоятку масляного реостата электродвигателя станка из положения «Пуск»

в положение «Ход», не оставляя ее в Промежуточном положении.

  1. Запустить электродвигатель насоса, электродвигатель ма- слонасоса, нажав на соответствующие кнопки «Пуск».
  2. При запуске электродвигателей после монтажа необходимо вначале мгновенным включением-выключением проверить направление их вращения. Электродвигатель станка при взгляде на станок со стороны привода должен вращаться по часовой стрелке. У станка ЗИФ-1200МР ротор электродвигателя вращается против часовой стрелки. Приводной шкив насоса должен вращаться по часовой стрелке, если на насос смотреть так, чтобы коробка клапанов и цилиндров была слева. Изменить направление вращения электродвигателя можно, поменяв местами два подводящих провода на клеммном щитке, при этом обязательно снять напряжение.

 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

В процессе эксплуатации электроустановки необходимо: производить систематический контроль за работой, повседневный осмотр, периодический осмотр согласно планово-предупредительным осмотрам и ремонтам, выполнять ремонты.

Систематический контроль ведется бурильщиком, который следит за нагрузкой по амперметру и за колебаниями напряжения по вольтметру, не допуская их отклонений от установленного предела. Повседневный осмотр осуществляется бурильщиком или электрослесарем. При повседневном осмотре проводят внешний осмотр элементов двигателя, проверяют затяжку крепежных болтов, крепление кабеля, исправность заземления. Ведут постоянное наблюдение за нагревом, следят за нормальной вентиляцией двигателя, строго выполняют нормативы смазки.

Периодические осмотры осуществляются ремонтной бригадой электрослесарей под руководством механика партии. Результаты осмотра записываются в специальном журнале. Во время эксплуатации и осмотра могут быть обнаружены как механические, так и электрические неисправности. К механическим неисправностям относятся: нарушение центровки; ослабление посадки на валы роторов, полумуфт, шкивов; ослабление затяжки болтов; недостаточная жесткость фундамента и др. Следствием этих неисправностей Могут быть перегревание подшипников, вибрация, разбрызгивание масла и др.

Электрические неисправности двигателя происходят по многим причинам. Так, сильное снижение частоты вращения при нагрузке и тяжелый пуск свидетельствуют о снижении напряжения ниже номинального или об обрыве в фазе цепи ротора, если двигатель с фазным ротором. Быстрое нагревание и дымление говорит о возможном фазовом замыкании. Отсутствие возможности запуска обусловливается обрывом цепи или неправильным соединением обмотки статора и др. Любая обнаруженная неисправность должна быть немедленно устранена.

 

РЕМОНТ

Ремонт двигателя бывает текущим (через 3—5 мес) и капитальным (через 2—3 года). При текущем ремонте производятся проверка состояния всех узлов двигателя, затяжка болтов, крепление вентилятора, механический и крепежный ремонт, окраска при необходимости, просушка и пропитка обмоток, устранение всех дефектов, отмеченных в журнале.

При капитальном ремонте двигатель снимается, разбирается и производится по мере необходимости замена его деталей; проверяется и восстанавливается изоляция обмоток, а иногда и полностью заменяется. Наиболее распространенной ремонтной операцией является сушка изоляции. Если в результате замера сопротивления изоляции выясняется, что она ниже допустимых норм, то производится сушка двигателя.

Наиболее часто возникающие неисправности электрооборудования и методы их устранения (на примере бурового станка СК.Б-5) приведены в табл. 19.

Даже при перебоях в работе электродвигателей необходимо их остановить и выяснить причину неисправности. Перед тем как открыть магнитную станцию, находящуюся под напряжением, необходимо после остановки электродвигателей кнопками управления «Стоп» общий рубильник перевести в положение «Отключен».