Оптимизация параметров спуско-подъемного комплекса установок для ремонта скважин

на ~ 20 %. Более существенный эффект может быть достигнут при увеличении межремонтного периода, ограничиваемого долговечностью опорных узлов. Качество их и соответствие несущей способности характеризуется наработкой по горной массе на 1 м3 вместимости ковша: ЭШ 40.85 -1,60-106, ЭШ 10.60 - 1,52-106, ЭШ 15.90 - 1,13-106, ЭШ 6.60 -0,97-106, ЭШ 25.100 - 0,76-106, ЭШ.100 - 1,60-106 млн. м3/м3.

Резервы увеличения несущей способности опорно-поворот-ных устройств (ОПУ) при неизменных конструктивных схемах для мощных драглайнов практически исчерпаны: дальнейшее увеличение параметров и применение качественных дорогих сталей не решает задачи. Известные конструкции ОПУ, применяемые в существующих драглайнах, имеют ограниченные возможности компенсировать деформацию металлоконструкций и погрешности изготовления, что является причиной высоких напряжений в контактах и интенсивного изнашивания базовых

деталей. В предлагаемых технических решениях, разработанных на основе системной методики проектирования, достигается снижение напряжений в 1,5... 2 раза и минимизируется проскальзывание. Расчеты базируются на последних достижениях теории контактных взаимодействий, на системном анализе факторов, определяющих нагружение. В соответствии с условиями работы роликовых кругов в расчетных режимах нагружения учитываются цикличность, динамика и наличие сил терния в контактах. Увеличение ресурса опорных узлов, а в перспективе исключение необходимости замены базовых деталей позволит увеличить производительность драглайнов, снизить затраты на ремонт и поднять конкурентоспособность этого вида оборудования на международном рынке.

Эффективность увеличения ресурса ОПУ подтверждается технико-экономическими расчетами девяти моделей драглайнов от ЭШ 5.45 до ЭШ 100.100. Для сравнения приняты одинаковые исходные показатели: межремонтный

период увеличивается вдвое с исключением одного капитального ремонта, при возрастании стоимости модернизированного ОПУ на 20, 50 и 100 %. Трудоемкость замены узлов определена по нормативам Гипрошахта, экономические параметры рассчитаны по укрупненным данным с использованием материалов заводов-изготови-телей. Коэффициенты эффективности увеличения ресурса как отношение затрат на ремонт и ущерба от простоя к стоимости модернизированного опорного устройства изменяется для разных машин от 3,1 до 11,8, то есть экономия в несколько раз превышает стоимость модернизированного опорного устройства по третьему варианту.

Шагающие драглайны ОАО «Уралмаш», оснащенные новыми ОПУ, с увеличенным ресурсом базовых узлов и деталей по уровню показателей назначения, долговечности и ремонтопригодности -экскаваторы нового поколения, высокоэффективные, экономичные в эксплуатации машины.

© П.А. Касьянов

Л.А. Гаврилова, асс.,

Уральская государственная горно-геологическая академия

Оптимизация параметров спуско-подъемного комплекса установок для ремонта скважин

В настоящее время из всего фонда добывающих скважин РФ простаивают в ожидании ремонта более 30 % скважин. Это объясняется высокой стоимостью ремонта, отсутствием эффективных технологий, инструментов и оборудования.

В России при сложившейся технологии выполнения и технической оснащенности служб текущего ремонта скважин затрачивается только на спускоподъемные операции (СПО) с трубами и штангами до 8090 % всего времени ремонта скважины. При этом ежегодно выполняется 200-250 тысяч текущих ремонтов. Объемы СПО при капитальном ремонте скважин во много раз

меньше, чем при текущем, однако по абсолютной величине эти объемы работ весьма велики, что делает актуальным их совершенствование и в процессах капитального ремонта.

Это значит, что СПО являются наиболее важным объектом поиска резервов интенсификации процесса ремонта скважин.

Таким образом, научно-исследовательские работы по совершенствованию установок для ремонта скважин являются весьма актуальными и успешно выполняются на кафедре горных машин и комплексов Уральской государственной гор-но-геологи-ческой академии.

Исследования проводятся по двум направлениям:

♦ совершенствование конструкции спускоподъемного комплекса (СПК) буровых установок;

♦ разработка методов расчета их параметров.

По первому направлению разработан и предложен ряд конструкций СПК, часть из которых уже реализована в выпускаемом оборудовании.

По второму направлению разработан метод поиска оптимальных конструктивных и режимных параметров установок для ремонта скважин. Особое внимание уделяется вопросам оптимизации работы этих установок.

Проведение оптимизации па-

раметров спускоподъемного комплекса установок для ремонта скважин имеет ряд особенностей:

♦ большое разнообразие операций, составляющих технологический процесс бурения и ремонта скважин;

♦ совместная работа механизмов, входящих в СПК;

♦ наличие значительного числа конструктивных исполнений и многообразие влияющих факторов.

Эти особенности определяют число переменных, подлежащих определению.

Оптимизация СПК установок для ремонта скважин проводится по двум направлениям:

♦ структурная оптимизация;

♦ параметрическая оптимизация.

В качестве структурных переменных приняты варианты конструктивного исполнения механизмов, входящих в состав спускоподъемного комплекса. Нереализуемые сочетания исполнения механизмов СПК исключаются на этапе функционального анализа. На основе систематизации технических средств и в соответствии с выполняемыми функциями разработана функционально-конструктивная классификация технических средств СПК. В этой разработке особое внимание уделено исследованию возможностей выполнения нескольких функций одним механизмом. В результате структурной оптимизации для конкретных условий эксплуатации выявлен вариант СПК, особенно-

Рис. 1. Блок-схема структурной и параметрической оптимизации: М1...Мп - математические модели определения значений целевой функции для отдельных структурных исполнений СПК, АПО - алгоритм поисковой системы, Zmm - минимальное значение целевой функции.

стью которого является наличие силового вертлюга.

Разработана программа на языке FoxPro для выбора структурных элементов СПК по заданным условиям работы. Составлены базы данных всех технических средств, входящих в состав комплекса.

Алгоритм оптимизации представлен на рис. 1.

Критерием оптимизации при расчете параметров установок для ремонта может быть принята стоимость одного ремонта.

В целевую функцию для определения оптимальных параметров различных вариантов исполнения СПК будет входить и выражение расчета затрат времени на выполнение технологических операций, связанных со спуском-подъемом бурильных и обсадных труб, приборов и инструмента в скважине.

Диапазон изменения параметров спускоподъемного комплек-

са установки для ремонта глубоких скважин ограничивается следующими требованиями:

♦ обеспечением технической производительности не ниже значения, определенного тех-ни-ческим заданием;

♦ возможностями техниче-

ской реализации для конкретного варианта исполнения;

♦ соблюдением правил техники безопасности при эксплуатации установки.

Эти требования реализуются введением ограничений на:

♦ максимальную скорость

подъема;

♦ максимальную скорость

спуска;

♦ максимальную скорость навивки каната на барабан лебедки;

♦ нагрузку на крюке, предельную для конкретной установки;

♦ максимальную мощность привода;

♦ максимальную массу оборудования;

♦ универсальность комплекса (возможность использования труб различного диаметра и назначения, штанг, тросов).

Оптимизация СПК дает возможность для дальнейшего совершенствования установок, повышения их эффективности.

Использование на практике результатов проведенной оптимизации параметров СПК установок для ремонта скважин позволит существенно повысить технико-экономические показатели процесса бурения и ремонта глубоких скважин.

© Л.А. Гаврилова

Ю.А. Лагунова, к.т.н.,

Уральская государственная горно-геологическая академия

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ДРОБИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДРОБИМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Наблюдаемое снижение качества добываемых руд как по содержанию ценных компонентов, так и по обогатимости, комплексное ис-

пользование минерального сырья, возрастание доли крепких горных пород обусловливают рост объемов перерабатываемых руд, что, в свою

очередь, повлечет дальнейшее возрастание капитальных затрат и эксплуатационных расходов на процессы рудоподготовки. В связи с этим