Талевая система предназначена для подъема и поддержания на весу тяжелого бурового инструмента. Она представляет собой (рис. 4.18) полиспастный механизм, который состоит из:
- кронблока 1, установленного на вышке или мачте,
- талевого блока 2,
- стального талевого каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 4 и подъемным крюком, подвешенным к талевому блоку.
Под оснасткой талевой системы понимается навеска каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, которая исключала бы перекрещивание каната и трение его ветвей друг о друга.
При небольших нагрузках на крюк спуско-подъемные операции выполняют на прямом канате (рис. 4.18, а). В разведочном бурении применяют талевые системы трех типов: с креплением свободного конца каната к основанию буровой установки или якорю (талевая система с неподвижным концом каната, (см. рис. 4.18, б, в), к кронблоку мачты или вышки (см. рис. 4.18, г), к талевому блоку (см. рис. 4.18, д).
Рис. 4.18. Схема талевых систем
Талевая система с неподвижным концом каната (симметричная талевая система) обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на опоры вышки или мачты, а также позволяет устанавливать на неподвижной ветви талевого каната указатель веса инструмента и нагрузки на породоразрушающий инструмент.
При неподвижном крюке ветви талевого каната равномерно нагружены силой
P=Q/Uт.с. (4.38)
где Q — нагрузка на крюке (весом талевого блока можно пренебречь, так как при геологоразведочном бурении он незначителен); U т.с— число струн I талевой системы, т.е. число подвижных ветвей каната за исключением ветви, наматываемой на барабан лебёдки Рл.
В процессе движения вследствие трения в шкивах и изгиба каната усилия в ветвях полиспаста Р1, Р2, ... Рн распределяются неравномерно. Поэтому нагрузка на крюке будет равна
Q=Pлη (1-ηU т.с.) / (1-η). (4.39)
Натяжение ведущей ветви находят из выражения
Рл=Q (1-η) /η(1-ηU т.с.) (4.40)
Усилие в неподвижной ветви каната —из выражения
Pн=Q [ηU т.с.(1-η)] / (1-ηU т.с.) (4.41)
В выражениях (4.41), (4.42) и (4.43.) п — это КПД одного шкива; для шкивов на подшипниках качения η = 0,98. КПД талевой системы составляет:
ηc=η(1-ηU т.с.) / U т.с.(1-η) (4.42)
При определении числа струн талевой оснастки исходят из наибольшей нагрузки на крюк Q, которую определяют при подъеме наиболее тяжелого бурильного инструмента или наиболее тяжелой колонны обсадных труб.
U т.с.=Q / Pл.н. λ1ηс (4.43)
где Pл.н. — натяжение ведущей ветви каната, соответствующее номинальной грузоподъемности лебедки; λ1 — коэффициент длительной перегрузки двигателя (для электродвигателей λ1= 1,3, для двигателей внутреннего сгорания λ1 = 1,10:1,15).
В геологоразведочном бурении применяются в основном следующие оснастки талевой системы: 0x1; 1x2 и 2x3 (см. рис. 4.18, а — в).
Уход за талевой системой буровой установки сводится в основном к проверке крепления кронблока, конца неподвижного каната и к систематической смазке подшипников, каната и шкивов.
