Двигателят с положителен обем (PDM), известен като кален двигател илиДвигател с обемен обем (PDM), е обемен електроинструмент за сондаж, който преобразува хидравличната енергия на сондажната течност в механично въртене. Широко използван при насочени сондажи, хоризонтални кладенци и прави -дупки, PDM позволява прецизен контрол на въртенето на свредлото, без да се върти цялата сондажна колона от повърхността.
Основен принцип
PDM се захранва от сондажна течност (кал), изпомпвана от повърхностните кални помпи. Тъй като течността преминава през байпасен клапан и навлиза в секцията на двигателя, се образува разлика в налягането през входа и изхода на двигателя. Този спад на налягането кара ротора да се върти ексцентрично в статора. Скоростта на въртене и въртящият момент се предават чрез универсален шарнир (гъвкав вал) и модул на задвижващ вал към свредлото, което позволява операции по пробиване.
Основни компоненти
PDM се състои от четири основни модула:
- Байпасен клапан
- Хидравличен двигател (Статор и Ротор)
- Универсален шарнир (гъвкав вал)
- Монтаж на задвижващ вал
1. Байпасен клапан
Байпасният вентил се състои от тяло на клапана, втулка на клапана, сърцевина на клапана и пружина. Под действието на налягането на течността сърцевината на клапана се плъзга в ръкава, променяйки пътя на потока. Вентилът има две състояния:
- Състояние на байпас (отворено):По време на спъване навътре или навън (когато калният поток е слаб или спрял), пружината избутва сърцевината нагоре, отваряйки байпасните отвори. Калта в сондажната колона заобикаля двигателя и излиза в пръстена.
- Затворено състояние:Когато дебитът на калния поток и налягането достигнат зададена стойност, сърцевината се измества надолу, затваряйки байпасните отвори. След това цялата кал преминава през двигателя, преобразувайки енергията на налягането в механично въртене.
2. Моторна секция (Статор и Ротор)
Моторът е основният компонент на PDM.
Статор:Стоманена тръба с еластомерна (гумена) облицовка, формована в спираловидна форма със специфични геометрични параметри.
Ротор:Стоманен спираловиден-винт с твърдо покритие (обикновено хромиран-или твърд-облицован), който се зацепва със статора.
Роторът и статорът образуват серия от запечатани кухини. Тъй като налягането на калта принуждава ротора да се върти ексцентрично в статора, въртенето се предава на накрайника. Една спирална стъпка (една пълна резба) се равнява на един етап. За ефективна работа спадът на налягането на степен не трябва да надвишава 0,8 MPa (приблизително 116 psi); извън това вътрешното изтичане (приплъзване) се увеличава, скоростта на ротора пада рязко и може да възникне повреда на двигателя.
Характеристики на изпълнение:
- Теоретичният изходен въртящ момент е пропорционален на спада на налягането на двигателя.
- Изходната скорост на въртене (RPM) е пропорционална на входящия дебит на калния поток.
- Тъй като натоварването (въртящият момент на битовете) се увеличава, скоростта на двигателя намалява.
Чрез наблюдение на налягането на повърхностната помпа и дебита, сондажът може ефективно да контролира въртящия момент и RPM в сондажа.
Лобове на ротора (резби):Роторите могат да бъдат с един-лоб или много-лоб.
- По-малко дялове (напр. 1:2)→ По-високи обороти, по-нисък въртящ момент.
- Повече лобове (напр. 7:8)→ По-ниски обороти, по-висок въртящ момент (идеален за приложения с висок-въртящ момент като хоризонтално пробиване).
3. Универсален шарнир (гъвкав вал)
Универсалното съединение преобразува планетарното (ексцентрично) движение на ротора в концентрично (аксиално) въртене на задвижващия вал. Повечето съвременни PDM използват конструкция с гъвкав вал (flex-shaft) за надеждност и компактност.
4. Възел на задвижващия вал
Задвижващият вал предава въртенето и въртящия момент от кардана към свредлото. Той също така понася аксиалните (тегло-на-накрайника) и радиалните натоварвания, възникнали по време на пробиване. Следователно задвижващите валове изискват висока твърдост, отлична устойчивост на износване и дълъг експлоатационен живот. Термичната обработка (закаляване и темпериране) обикновено се прилага за значително удължаване на експлоатационния живот на компонентите на задвижващия вал.
Оперативни насоки
- Дебит:Действителният дебит на калта трябва да остане в препоръчания от производителя диапазон. Прекомерният поток може да ускори износването; недостатъчният поток намалява ефективността на двигателя.
- Пад на налягането:Следете спада на налягането в двигателя. Внезапно увеличение или нестабилно поведение може да означава блокиране на двигателя или вътрешна повреда.
- Стартов въртящ момент:Първоначалният въртящ момент при откъсване може да бъде по-висок от въртящия момент при движение; операторите трябва бавно да прилагат натоварване.
Приложения
PDM са от съществено значение за:
- Насочено и хоризонтално сондиране (с огънат корпус).
- Сондиране в страничен канал и -повторно влизане.
- Сондиране на спираловидни тръби.
- Пробиване на прави{0}}отвори, където е желана контролирана скорост на свредлото.
Двигателят с обемен обем е зрял, надежден инструмент в дупки, който трансформира хидравличната мощност в механично въртене, което позволява ефективно сондиране във вертикални, наклонени и хоризонтални кладенци. Разбирането на неговите компоненти-байпасен клапан, двигател (статор/ротор), универсално съединение и задвижващ вал-, както и връзките между скоростта на потока, спада на налягането, въртящия момент и скоростта, е основно за оптимизиране на производителността на сондирането и предотвратяване на повреди в сондажа. Напредъкът в еластомерната технология, покритието на ротора и топлинната обработка на задвижващите валове продължават да разширяват работния обхват на PDM при високи-температури, висок-въртящ момент и взискателни среди за пробиване. За по-подробна информация, моля, не се колебайте да се свържете с екипа на Vigor за по-подробна информация за продукта.
