3 Koloturni Sustav i Dio

Prof. Dr. Boris Kavedžija

Predavanja Predavanj a iz kolegija TEHNIKA IZRADE BUŠOTINA

1/34

B. KOLOTURNI SUSTAV I. dio

B. KOLOTURNI SUSTAV BUŠAĆEG POSTROJENJA B.I. OPIS I NAMJENA KOLOTURNOG SUSTAVA U sastavu bušaćeg postrojenja postoji zaseban sklop, skup mehanizama, ureñaja i opreme, koji služi za obavljanje operacija i radova pri spuštanju, izvlačenju i pridržavanju niza bušaćih alatki i zaštitnih cijevi tijekom procesa izrade bušotine. Taj sklop treba služiti za: spuštanje i izvlačenje alatki u cilju promjene dlijeta (ili druge istrošene alatke) u uvjetima kada opterećenje na sustav nije veće od težine alatki na zraku. U uvjetima kada je opterećenje veće, spomenuti sklop mora poslužiti za sve dodatne tehnološke operacije i radove pri likvidaciji havarija. U dodatne operacije su, izmeñu ostalog, zadizanje i spuštanje niza bušaćih alatki uz njihovu istovremenu rotaciju u cilju „prorañivanja“ kanala bušotine; zadizanje kolone zaštitnih cijevi koje se ugrañuju, pri dodavanju svake cijevi; ostvarivanje natega i/ili rotacije alatki pri likvidaciji prihvata; spuštanje i izvlačenje alatki iz zakrivljene bušotine itd.

Slika B.I.1: Principijelna shema sklopa za spuštanje i izvlačenje alatki Sastavni dijelovi sklopa za operacije spuštanja i izvlačenja alatki su sljedeći: a) koloturni sustav, b) bušaća dizalica BD, pogonjena zasebno zasebno ili preko skupnog skupnog pogona, c) prijenosni sustav snage snage (transmisija) TR, koji omogućava omogućava promjenu broja okretaja i okretnog momenta, d) pogonski motor (motori) PM, koji mogu mogu činiti skupni skupni ili zasebni pogon. Kada bi se primjenjivao samo jedan koloturnik (čekrk), kao što je shematski prikazano na Slici B.I.2. , tada bi brzina podizanja kuke v Kp bila jednaka brzini namatanja radnog kraja bušaćeg užeta v R, ali vlačna sila na bubnju dizalice (sila u radnom kraju bušaćeg užeta) PR morala bi biti jednaka opterećenju na kuki Q k – i to u stanju mirovanja, jer pri podizanju QK dodatno bi djelovale i sile trenja. U razmatranom slučaju bilo bi: v Kp = v R i P R ≥ QK /B.I.1/



2/34


Slika B.I.2: Primjer podizanja tereta Q K uz pomoć jednog koloturnika Ista takva sila djelovala bi i na oba kraja bušaćeg užeta. U tom bi slučaju uže, zbog velikog opterećenja koje bi na njega djelovalo, moralo imati vrlo veliki promjer. Iz tog razloga uže bi bilo glomazno, nepodesno za rukovanje pri zamjeni i slabo savitljivo. Dizalica i njeni elementi morali bi biti masivno dimenzionirani. Motor bi morao imati veliku snagu, a prijenosni elementi (koloturnici) bili bi glomazni i upitne trajnosti i pouzdanosti. Isto se odnosi na dimenzije i trošenje kočnica. Iz tog razloga primjenjuje se koloturni sustav koji se sastoji od više koloturnika, jer se opterećenje Q K rasporeñuje na više radnih struna užeta. Koloturni sustav čine sljedeći sklopovi i oprema: 1. nepomično koloturje NK, NK, (koloturnici I, II, III, IV) 2. pomično koloturje koloturje PK, (koloturnici A, B, C) 3. bušaća kuka BK, (ovješena na pomično koloturje ili čini s njih jednu cjelinu) 4. bušaće uže BU, 5. bubanj dizalice BD i 6. sidro bušaćeg užeta SU. Na Slici B.I.1. prikazane su vlačne sile: P R u radnom kraju bušaćeg užeta, vlačne sile u radnim strunama P 1 ÷ P6 i u mrtvom kraju PM, koje ovise o opterećenju na bušaću kuku QK i broju radnih struna na koje se Q K rasporeñuje (u prikazanom slučaju 6 struna). Na Slici B.I.3. prikazana je prostorna ilustrativna shema koloturnog sustava, tj. položaj pojedinih sklopova na bušaćem postrojenju i njihova meñusobna mehanička i kinematička povezanost. Bušaće uže se u većini slučajeva prebacuje preko koloturnika, koje opasuje na polovici njihovog opsega, normalnim slijedom, kako je to prikazano na Slikama B.I.1. i B.I.3. To znači da bušaće uže s bubnja dizalice prolazi kroz užnicu prvog koloturnika nepomičnog koloturja, zatim prvog koloturnika pomičnog koloturja, drugog koloturnika nepomičnog koloturja, drugog koloturnika pomičnog koloturja ... i na koncu, s posljednjeg koloturnika nepomičnog koloturja uže se, s nekoliko namotaja, fiksira na bubnju sidra bušaćeg užeta uz pomoć stezaljke.



2/34


Slika B.I.2: Primjer podizanja tereta Q K uz pomoć jednog koloturnika Ista takva sila djelovala bi i na oba kraja bušaćeg užeta. U tom bi slučaju uže, zbog velikog opterećenja koje bi na njega djelovalo, moralo imati vrlo veliki promjer. Iz tog razloga uže bi bilo glomazno, nepodesno za rukovanje pri zamjeni i slabo savitljivo. Dizalica i njeni elementi morali bi biti masivno dimenzionirani. Motor bi morao imati veliku snagu, a prijenosni elementi (koloturnici) bili bi glomazni i upitne trajnosti i pouzdanosti. Isto se odnosi na dimenzije i trošenje kočnica. Iz tog razloga primjenjuje se koloturni sustav koji se sastoji od više koloturnika, jer se opterećenje Q K rasporeñuje na više radnih struna užeta. Koloturni sustav čine sljedeći sklopovi i oprema: 1. nepomično koloturje NK, NK, (koloturnici I, II, III, IV) 2. pomično koloturje koloturje PK, (koloturnici A, B, C) 3. bušaća kuka BK, (ovješena na pomično koloturje ili čini s njih jednu cjelinu) 4. bušaće uže BU, 5. bubanj dizalice BD i 6. sidro bušaćeg užeta SU. Na Slici B.I.1. prikazane su vlačne sile: P R u radnom kraju bušaćeg užeta, vlačne sile u radnim strunama P 1 ÷ P6 i u mrtvom kraju PM, koje ovise o opterećenju na bušaću kuku QK i broju radnih struna na koje se Q K rasporeñuje (u prikazanom slučaju 6 struna). Na Slici B.I.3. prikazana je prostorna ilustrativna shema koloturnog sustava, tj. položaj pojedinih sklopova na bušaćem postrojenju i njihova meñusobna mehanička i kinematička povezanost. Bušaće uže se u većini slučajeva prebacuje preko koloturnika, koje opasuje na polovici njihovog opsega, normalnim slijedom, kako je to prikazano na Slikama B.I.1. i B.I.3. To znači da bušaće uže s bubnja dizalice prolazi kroz užnicu prvog koloturnika nepomičnog koloturja, zatim prvog koloturnika pomičnog koloturja, drugog koloturnika nepomičnog koloturja, drugog koloturnika pomičnog koloturja ... i na koncu, s posljednjeg koloturnika nepomičnog koloturja uže se, s nekoliko namotaja, fiksira na bubnju sidra bušaćeg užeta uz pomoć stezaljke.



3/34


Slika B.I.3 : Koloturni sustav – shema rasporeda sklopova 1 – bušaća kuka, 2 – pomično koloturje, 3 – bubanj bušaće dizalice, 4 – nepomično koloturje, 5 – konstrukcija tornja, 6 – bušaća dizalica, 7 – sidro bušaćeg užeta, RK – radni kraj bušaćeg užeta, MK – mrtvi kraj bušaćeg užeta, RS – radne strune bušaćeg užeta (u prikazanom slučaju 10), 0 – ušće bušotine u vertikalnoj osi tornja Ponekad, kako bi se izbjeglo stvaranju zakretnog momenta pomičnog koloturja i kuke oko vertikalne osi, do čije pojave može doći zbog odsukavanja i usukavanja užeta pri povećanju i smanjenju vlačne sile, koristi se „naizmjenično“ provlačenje užeta prema shemi prikazanoj na Slici B.I.4.

Slika B.I.4.: Način provlačenja bušaćeg užeta u cilju smanjenja zakretanja pomičnog koloturja U Tablici B.1. prikazan je, prema Slici B.4., slijed provlačenja bušaćeg užeta kroz pojedine koloturnike, počevši od radnog kraja, deset radnih struna, sve do mrtvog kraja, odnosno sidra. Tablica B.I.1: Slijed „naizmjeničnog“ provlačenja bušaćeg užeta


Predavanja iz kolegija TEHNIKA IZRADE BUŠOTINA

4/34


RK – 4

B – 3

4 – C

3 – D

C – 2

D – 5

2 – A

5 – E

A – 1

E – 6

1 – B

6 – MK

Na bušaću kuku se uz pomoć stremenova vješa elevator i isplačna glava te ona, kao i bušaće uže te pomično i nepomično koloturje, preuzima opterećenje niza bušaćih alatki ili zaštitne kolone. Bušaće dizalice mogu se pogoniti elektromotorima ili motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Njihov pogon može biti individualan, što je najčešći slučaj kod elektromotornog pogona, ili posredstvom transmisijskog sklopa koji na dizalicu prenosi snagu skupnog pogona nekoliko ili (rjeñe) jednog motora. Na Slici B.I.5. prikazano je namatanje prvog reda (sloja) radnog kraja bušaćeg užeta na bubanj s utorima bušaće dizalice. Na Slici B.I.6. vidi se bušač za upravljačkim pultom bušaće dizalice koja namata (ili odmata) radni kraj bušaćeg užeta.

Slika B.I.5.: Namatanje prvog reda bušaćeg užeta na bubanj dizalice s utorima

Slika B.I.6. : Bušaća dizalica – radni kraj bušaćeg užeta

U slučaju kada se koristi pogon s motorima s unutrašnjim sagorijevanjem (diesel motori), bubanj dizalice se ukopčava u pogonu (u hodu), kontinuirano (nestupnjevito), uz istovremeno forsiranje motora da bi se savladale inercijske sile nepomičnih dijelova mehanizama i opterećenja na kuki (tereta Q k). Za vrijeme pokretanja nepomičnih dijelova savladavanje njihovih inercijskih sila ostvaruje se dijelom na račun smanjenja energije rotirajućih dijelova (masa) povezanih s motorom i na račun brzine njihove vrtnje, kao i na račun energije motora. Uključenje ili isključenje pogona osovine bubnja dizalice ostvaruje se preko tarne ili elektromagnetske spojke. Spojka na osovini mora biti tako proračunata i konstruirana da može prenositi navedena opterećenja za vrijeme velikog broja ukopčavanja iskopčavanja koja su potrebna kod operacija spuštanja i izvlačenja alatki. Danas se u velikoj većini slučajeva koriste bubnjevi bušaće dizalice koji po oplošju imaju obodne utore (žljebove) koji omogućavaju veću dodirnu površinu užeta s bubnjem – Slika B.I.5. Da bi se usporilo i zaustavilo kretanje tereta pri spuštanju i podizanju, na bušaćoj dizalici koristi se kočnica koja je u većini konstrukcija izvedena kao pojasna kočnica (tarna kočnica pojasnog tipa) ili disk-kočnica (tarna kočnica čeljusnog tipa). Na Slici B.I.7.A. prikazan je opći izgled bubnja dizalice s pojasnom kočnicom



5/34


Kočnica pojasnog tipa konstrukcijski predstavlja kočnicu bubanjskog tipa. Kočne obloge smještene su na unutrašnjoj strani čeličnog pojasa koji obuhvaća bubanj. Aktiviranjem kočnice obuhvatni pojas se stišće i izaziva trenje obloga po oplošju kočnih bubnjeva. Otpuštanjem kočnice tarni pojas se odmiče od površine kočnih bubnjeva i bubanj dizalice se može slobodno okretati.

A

B

Slika B.I.7.: A - bubanj dizalice s tarnim pojasevima na kočnim bubnjevima B - bubanj dizalice s rubnim kočnim bubnjevima (bez kočnih pojaseva) Disk-kočnica (Slika B.I.8.) konstrukcijski se sastoji od dva osnovna sklopa i to od čelične ploče,tj. diska koji je čvrsto vezan za osovinu bubnja dizalice i rotira zajedno s njom te od čeljusti s tarnim oblogama. Čeljusti se mogu hidraulički aktivirati, tj. mogu dotisnuti velikom silom tarne obloge s obje strane ploče pri čemu se, zbog velikog trenja, stvara kočni moment. Čeljusne kočnice izrañuju se u dvije osnovne varijante: s nekoliko manjih, istovremeno aktiviranih (obično tri do četiri) kočnih čeljusti na svakoj ploči (A) ili s jednim velikim čeljusnim sklopom na svakoj ploči (B). Te dvije osnovne konstrukcije prikazane su na Slici B.I.8. Uz spomenute glavne kočne čeljusti, instalirane su i pomoćne čeljusti koje se aktivira samo u slučaju havarije glavnih čeljusti.

A B Slika B.I.8.: Bubanj bušaće dizalice s čeljusnim disk-kočnicama Na postrojenjima za duboko bušenje na bušaću dizalicu, tj. na osovinu bubnja, montira se i kočnica za usporavanje - hidraulička kočnica - koja se koristi samo kod spuštanja alatki kako ne bi došlo do prevelikog ubrzanja tereta ovješenog na kuki pri otpuštanju glavne kočnice. Naime, pri otpuštanju kočnice na alatke djeluje ubrzanje sile teže. Stvarno ubrzanje je nešto manje zbog viskoznosti isplake i trenja alatki o stijenke bušotine. Koloturni sustav služi za pretvaranje rotacijskog kretanja bubnja dizalice u linearno (vertikalno) kretanje bušaće kuke da bi se omogućilo spuštanje i izvlačenje alatki, kao i za smanjenje vlačne sile na bubnju dizalice. Kod izrade vrlo dubokih naftnih bušotina opterećenje na kuki može imati velike vrijednosti (preko 8 MN).



6/34


Nepomično koloturje smješteno je fiksno u kruni tornja. Pomično koloturje ovješeno je o nepomično koloturje u simetrali bušaćeg tornja uz pomoć bušaćeg užeta koje je namotano (s jedne strane) na bubanj bušaće dizalice, obavijeno oko svih koloturnika koji čine nepomično i pomično koloturje i (s druge strane) učvršćeno uz pomoć sidra. Na pomičnom koloturju montirana je bušaća kuka na koju se – preko stremenova i elevatora može ovjesiti bušaće alatke, isplačnu glavu, niz zaštitnih cijevi ili neke druge alatke. Nepomično koloturje smješteno je u većini slučajeva centralno u osi tornja i na njemu, preko radnih struna, visi cjelokupno opterećenje (pomično koloturje, kuka, elevator, stremenovi itd.). Radne strune to su sve one strune bušaćeg užeta koje se nalaze izmeñu pomičnog i nepomičnog koloturja ili, drugim riječima, to su strune koje tangencijalno "izlaze" iz užnica koloturnika pomičnog koloturja, tj. broj radnih struna jednak je dvostukom broju koloturnika u pomičnom koloturju. Princip koloturnog sustava zasniva se na zakonu mehanike koji kaže da je umnožak sile koja djeluje na neko tijelo i brzine tog tijela stalan: P · v = const. /B.I.2./ To znači da se na kuki, odnosno pomičnom koloturju, može ostvariti veću silu od one koju se ostvaruje na radnom kraju užeta koji se namata na bubanj bušaće dizalice. Meñutim, pri tom će brzina gibanja pomičnog koloturja biti toliko puta manja od brzine namatanja užeta koliko je puta veća sila ostvarena na pomičnom koloturju. Sila koju se na pomičnom koloturju može ostvariti toliko je puta veća od sile u radnom kraju užeta koliko je radnih struna n rs u koloturnom sustavu: Qk = PR · nrs , /B.I.3./ dok je brzina kretanja (podizanja-spuštanja) pomičnog koloturja toliko puta manja: vK =

v R n rs

/B.I.4./

pri čemu je: Qk - opterećenje na kuki (sila ostvarena na kuki) [N] PR - vlačna sila u radnom kraju bušaćeg užeta (sila na bubnju dizalice) [N] nrs - broj radnih struna bušaćeg užeta vK - brzina kretanja pomičnog koloturja (odnosno kuke) [m/s] vR - brzina namatanja užeta na bubanj bušaće dizalice [m/s] U gornjim obrascima, koji služe za pojašnjenje principa funkcioniranja koloturja, zanemareno je trenje, koje u realnim okolnostima treba uzeti u obzir. Ovisno o dubini bušenja, odnosno o maksimalnom opterećenju na kuku Q K koje se može pojaviti tijekom izrade bušotine, odabire se koloturje odreñene nosivosti i odreñenog tipa. Nosivost koloturja ovisi o kvaliteti čelika od kojeg je izrañeno i dimenzijama osovina i koloturnika. Tip koloturnog sustava ukazuje na broj koloturnika u pomičnom i nepomičnom koloturju, kao i na broj radnih struna bušaćeg užeta. Tip koloturnog sustava označava se kao „umnožak“: broj koloturnika u pomičnom koloturju x broj koloturnika u nepomičnom koloturju. Npr: 3×4 ili 6×7 Pri tome je, kako je ranije pojašnjeno, u prvom primjeru (3 x 4) broj radnih struna z RS = 6, a u drugom (6 x 7) iznosi: z RS = 12. Budući da s nepomičnog koloturja „izlaze“ dva kraja bušaćeg užeta više, nego s pomičnog koloturja (radni i mrtvi kraj), broj koloturnika u nepomičnom koloturju mora biti za jedan veći od broja koloturnika u pomičnom koloturju.



7/34


Kod bušaćih postrojenja nosivosti do 0.75 MN koriste se koloturni sustavi 2 ×3 ili 3×4. Na bušaćim postrojenjima predviñenim za izradu dubokih bušotina, nosivosti do 3.0 MN primjenjuju se koloturni sustavi tipa 5 ×6 i 6×7. Najčešće se koriste tipovi 3 ×4, 4×5, 5×6. Ponekad se koriste koloturni sustavi „većih“ tipova kao koloturje „manjeg“ tipa. To se postiže na jednostavan način tako da se bušaće uže ne prebacuje preko svih, nego samo preko nekih koloturnika, tako da koloturnici, preko kojih nije prebačeno uže, nisu u funkciji koloturnog sustava. Takav postupak se ponekad primjenjuje u početnoj fazi bušenja kada je opterećenje na kuki relativno malo, a potrebna je velika brzina kretanja kuke. U kasnijoj fazi izrade bušotine, kada je dubina bušotine veća te na kuki visi veća težina alatki, uže se prebacuje preko svih koloturnika. U današnje vrijeme, na bušaćim postrojenjima za izradu ultra dubokih bušotina, koje imaju sve veći značaj pri istraživanju, u nekim slučajevima koriste se koloturni sustavi 9 x 10, dakle s osamnaest radnih struna. Tip koloturnog sustava može se odabrati temeljem preporuka standarda GOST 16293-70 ili Std API 4F. Osnovni pokazatelji navedeni su u Tablici B.I.2. Tablica B.I.2.: Preporuke za odabir tipa koloturnog sustava prema GOST i API Naziv parametra Dubina bušenja, m

Vrijednosti pojedinih parametara 900 1.500

1.500 2.500

2.000 3.000

3.000 4.000

3.500 5.000

4.000 6.500

5.500 8.000

6.000 10.000

Maksim. dozv. GOST opterećenje, API QK, MN

1,2

1,4

1,7

2,0

2,5

3,2

4,0

5,0

1,28

1,60

2,04

2,27

3,17

4,54

5,90

6,80

Promjer buš. užeta, mm

22 - 25

25 - 28

28 - 30

28 - 32

32 - 35

35 - 38

38 - 42

38 - 42

Oznaka koloturnog sustava

2X3 4X5

3X4 4X5

3X4 5X6

4X5 5X6

5X6 6X7

5X6 6X7

6X7 7X8

6X7 7X8

Broj radnih struna

4-8

6-8

6 - 10

8 - 10

10 - 12

10 - 12

12 - 14

12 - 14

0,8–0,9

0,9–1,1

0,9–1,1

1,0–1,2

1,2–1,3

1,2–1,4

1,3–1,5

1,4–1,6

Promjer koloturnika do dna užnice , Dku , m

Broj koloturnika, njihove dimenzije i broj radnih struna odreñuje se na osnovi maksimalnog očekivanog opterećenja na kuki, instalirane snage na bušaćoj dizalici (točnije: najveće vlačne sile koju se može ostvariti u radnom kraju bušaćeg užeta), kao i tipa, dimenzija i prekidne čvrstoće bušaćeg užeta. Kod konstruiranja ( dimenzioniranja) koloturja uzima se u obzir meñusobna povezanost navedenih činilaca. Pri odabiru odgovarajućeg koloturnog sustava neophodno je uzimati u obzir činjenicu da o parametrima koloturnog sustava ovisi brzina izvoñenja operacija spuštanja i izvlačenja alatki. Trajnost užeta ovisi o broju koloturnika i broju radnih struna. Što je veći broj koloturnika i radnih struna to je manje opterećenje (pa time i zamor) koje djeluje na uže, ali je tim veći broj kontakata užeta i koloturnika kao i pregiba užeta, što utječe na njegovo brže trošenje (habanje). Nateg u pojedinim strunama nije meñusobno jednak, niti kod podizanja niti kod spuštanja. Naime, mora se uzeti u obzir koeficijent krutosti užeta, odnosno koeficijent korisnog učinka koloturnog sustava koji iznosi: η = 0,96 ÷ 0,98 U cilju konstrukcijskog pojednostavljenja, ali i temeljem terenskih iskustava, postoji tendencija smanjenja broja koloturnika u koloturnom sustavu. To se, u načelu, može ostvariti putem povećanja čvrstoće čelika za izradu užeta, poboljšanja konstrukcije užeta i/ili povećanja promjera užeta. Meñutim, što je veći promjer užeta tim veći mora biti promjer koloturnika, a što iz toga proizlazi, veća je i masa pokretnog i nepokretnog koloturja. S druge strane, primjena čelika povećane prekidne čvrstoće za izradu bušaćeg



8/34


užeta utječe na smanjenje njegove gipkosti (savitljivosti) - što može dovesti do bržeg pucanja pojedinih žica pri uzastopnim, cikličkim pregibanjima bušaćeg užeta. To proizlazi iz činjenice da su čelici veće čvrstoće krtiji od onih koji imaju manju čvrstoću. Iz navedenog slijedi da kod primjene velikog broja koloturnika uže može biti manjeg promjera i gipkije (zbog manje čvrstoće čelika i manjeg unutarnjeg trenja), a pri tom i koloturnici mogu imati manje dimenzije. To, dodatno, utječe na smanjenje momenata inercije pojedinih rotirajućih dijelova koloturnog sustava. Kod konstruiranja (projektiranja, odabira) pojedinih dijelova i cjeline koloturnog sustava valja uzeti u obzir sve navedene činjenice, te odabrati najpovoljnije rješenje sa stajališta trajnosti sustava, njegovih dimenzija i mase, kao i brzine izvoñenja operacija spuštanja i izvlačenja alatki. Koloturni sustav radi u uvjetima promjenjivih cikličkih opterećenja, osobito za vrijeme operacija spuštanja i izvlačenja alatki, dok za vrijeme bušenja podnosi vibracijska opterećenja. Poznati su slučajevi iz svjetske prakse da je samo zbog vibracija alatki, koje se prenose na koloturni sustav i na toranj, došlo do pucanja bušaćeg užeta na mjestu prvog pregiba mrtvog kraja užeta na prvom nepomičnom koloturniku - tj. na mjestu gdje se uže praktički ne troši zbog dinamičkih opterećenja, trenja i proklizavanja, jer miruje. To ukazuje da je do pucanja bušaćeg užeta došlo zbog zamora materijala i gnječenja užeta uslijed vibracija, uzrokovanih uglavnom vibracijama dlijeta pri bušenju tvrdih stijena i samom rotacijom alatki, tj. kočnim udarcima (zapinjanjem pri rotaciji) koji izazivaju ritmičke vibracije. Kod odabira koloturnih sustava glavni parametar je nosivost, a zatim i brzina (vrijeme trajanja) operacija spuštanja i izvlačenja alatki. Temeljem toga odabire se konstrukcija i promjer bušaćeg užeta - a zatim dimenzije i broj koloturnika u sustavu. Pri tome treba uzeti u obzir vrijednost vlačne sile na bubnju dizalice i brzinu namotavanja užeta, što s druge strane ovisi o snazi pogonskog sklopa i ukupnom prijenosnom omjeru od motora do bubnja dizalice bušaćeg postrojenja.

B.II. NEPOMIČNO KOLOTURJE Nepomično koloturje sastoji se od nekoliko (3 do 9, u nekim slučajevima čak i 10) koloturnika koji su preko kotrljajućih ležajeva navučeni na jednu ili više osovina koje su fiksno učvršćene na čeličnom okviru. Konstrukcija koloturja kod kojih je koloturnik fiksno učvršćen za rotirajuću osovinu, koja na svojim krajevima ima ležajeve, može se primijeniti samo u slučaju kada je svaki koloturnik smješten na svoju zasebnu osovinu. Tipovi nepomičnog koloturja danas se u svijetu izrañuju prvenstveno u skladu sa standardom API 8C ili drugim standardima koji su s njim usklañeni. Koloturnik je čelični strojni element kružnog oblika koji po svom obodu ima urezanu užnicu, čije poprečne dimenzije odgovaraju odreñenom promjeru užeta. Užnice se, nakon mehaničke obrade, podvrgavaju termičkoj obradi kaljenjem u svrhu povećanja otpornosti na abraziju njihovih radnih površina. U središnjem dijelu koloturnika je okrugli otvor (glavčina) koji služi za navlačenje i fiksiranje koloturnika na zasebnu rotirajuću osovinu koloturnika ili za umetanje kotrljajućeg ležaja koji omogućuje neovisnu rotaciju svakog koloturnika na zajedničkoj nepomičnoj osi. Koloturnici najčešće imaju simetrično rasporeñene otvore u cilju smanjenja njihove težine i momenta inercije. Koloturnik je prikazan na Slici B.II.1.



9/34


Slika B.II.1.: Izgled koloturnika u završnoj fazi izrade Nepomično koloturje smješteno je na čeličnom profiliranom okviru – Slika B.II.2 .(P) – u središnjem dijelu krune tornja. Njegova namjena je da, preko radnih struna bušaćeg užeta, preuzima cjelokupno opterećenje (težinu) pomičnih dijelova koloturnog sustava i opterećenje na bušaćoj kuki. To opterećenje, zajedno s ukupnom težinom nepomičnog koloturja, prenosi se na toranj bušaćeg postrojenja. U cilju smanjenja neravnomjernog rada bušaćeg užeta u užnici koloturnika („poskakivanja“ užeta) te onemogućavanja njegovog spadanja s koloturnika, na koloturju su montirane poprečne čelične prečke – graničnici. Oni su smješteni približno na krajnjim točkama obuhvata koloturnika bušaćim užetom, tj. približno po promjeru koloturnika u točki tangencijalnog dodira užeta i užnice. Graničnici su prikazani na Slici B.II.2. (G).

A B Slika B.II.2.: Shema (A) – (Bronco) i izgled (B) – (WCI) jednoosnih nepomičnih koloturja s dva oslonca i zasebnim ležajevima svakog koloturnika 1 – koloturnik, 2 – osovina nepomičnog koloturja, 3 – ležaj osovine, 4 – pomoćni koloturnik za spuštanje alatki „na žici“, 5 i 6 – kućište osovine i ležaja koloturja, 7 – pomoćni čekrk, P – čelični okvir koloturja, G – graničnik U sklopu nepomičnog koloturja obično su i dva dodatna manja koloturnika. Jedan od njih služi za brzo spuštanje i izvlačenje laganih specijalnih ili mjernih alatki „na žici“, tj. na tankom užetu ili na ojačanom električnom kabelu, uz pomoć zasebnog vitla. Drugi koloturnik služi kao čekrk za strojno (zasebnim vitlom) ili ručno podizanje ili premještanje lagane opreme i alatki na podištu tornja ili u krugu bušaćeg postrojenja. Jednostavno nepomično koloturje shematski je prikazano na Slici B.II.2.



10/34


Nepomično koloturje predstavlja konstrukcijski sklop, u kojem je nekoliko koloturnika montirano tako da im je, preko ležajeva na osovini, omogućena nezavisna rotacija oko vlastitog središta. Ležajevi koloturnika su kotrljajućeg tipa (valjkasti, kuglični ili konični), jednostruki ili dvostruki i snabdjeveni su zasebnim ili centralnim mazalicama kroz koje se periodički podmazuju. Na Slici B.II.3. prikazan je polupresjek jednoosnog nepomičnog koloturja s valjkastim ležajevima koji se mogu, svaki zasebno, podmazivati s jednog mjesta (A) i shema rastavljenog koloturja s razdjelnim pločama izmeñu pojedinih koloturnika (B).

A B Slika B.II.3.: Jednoosno nepomično koloturje sa zasebnim valjkastim ležajevima i šupljom osovinom za centralni sustav podmazivanja 1 – nosivi čelični profilni okvir nepomičnog koloturja, 5 – oslonac glavne osovine koloturja, 7 – osovina i razdjelni prstenovi konstrukcije razdjelnih ploča, 8 – oslonac za uklještenje osovine razdjelnih ploča Nepomični koloturnici mogu se nalaziti na jednoj ili više osovina. Osovine koloturja mogu biti punog profila ili imati provrt po cijeloj duljini, tj. mogu biti cijevnog oblika. Šuplje osovine pogodne su iz razloga što omogućuju centralno podmazivanje svakog ležaja koloturnika, jer se u tu svrhu mogu ugraditi cjevčice za utiskivanje maziva, a nije neophodno u osovini bušiti zasebne provrte za svaki ležaj. Na Slici B.II.4. prikazane su – kao primjer – neke sheme tipova nepomičnog koloturja s obzirom na broj osovina i ležajeva. Primjerice, koloturnici se mogu nalaziti na jednoj osovini pri čemu su fiksni oslonci smješteni izmeñu svakog koloturnika (A) ili na jednoj osovini koja ima dva krajnja oslonca (B). Pri tome svaki koloturnik ima svoj zasebni ležaj. To su jednoosna jednodijelna koloturja. Koloturnici mogu biti smješteni na dvije zasebno uležištene osovine u jednoj osi (C) – to je tip jednoosnog dvodijelnog koloturja. Nepomično koloturje može se bazirati na troosnoj konstrukciji, koja na primjer može imati pet koloturnika, dakle sastoji se od dva jednoosna dvodijelna i jednog zasebnog koloturnika (D). To je, ustvari, peteroosovinsko troosno koloturje u jednoj ravnini. Višeosno nepomično koloturje može imati osovine u jednoj horizontalnoj ravnini – Slika B.II.5. ili u dvije ravnine (vidi Sliku B.II.6.). Koloturnici nepomičnog koloturja mogu biti na dvije zasebne osovine koje su smještene pod odreñenim kutom – Slika B.II.4. (E). Na ovoj shemi prikazani su pod pravim kutom. Shema ovog posljednjeg tipa sastoji se, ustvari, od jednoosovinskog koloturja i jednog nezavisnog „otklonjenog“ koloturnika. Položaj zasebnog koloturnika mora biti takav da ne uzrokuje ispadanje užeta iz njegove užnice ili užnice koloturnika u pomičnom koloturju.



11/34


Slika B.II.4.: Neki primjeri rasporeda koloturnika, osovina i ležajeva kod nepomičnog koloturja Kod jednoosnih konstrukcija svaki koloturnik ima u glavčini svoj zasebni ležaj, a osovina ne rotira. Kod višeosnih sustava nepomičnog koloturja koje se sastoji od zasebnih koloturnika, ležajevi se nalaze na krajevima osovine koja rotira zajedno s koloturnikom. Primjer takvog koloturja prikazan je na Slici B.II.5., gdje su ležajevi (1) u kojima osovina rotira zajedno s koloturnicima (2) pričvršćeni na osnovni nosivi okvir.



12/34


Slika B.II.5.: Primjer višeosnog koloturja s rotacijskim osovinama (Shema na Sl. B.II.4. D.) u jednoj razini Često se na podištu ili u poprečnom radnom presjeku tornja iznad podišta nalazi mnogo opreme potrebne za operacije bušenja te spuštanja i izvlačenja alatki – primjerice vrtaći stol, kosa rupa, mišja rupa, automati za manipuliranje šipkama, vitla, automatska ili ručna kliješta, pogonske isplačne glave, kompenzatori pomaka, pasovi bušaćih alatki itd. U takvom slučaju radni i/ili mrtvi kraj bušaćeg užeta može smetati pri korištenju te opreme, tj. nepotrebno zauzimati dio radnog prostora. Iz tog razloga mnogi proizvoñači montiraju u kruni tornja (ili jarbola) nepomično koloturje koje ima jedan koloturnik zakrenut za odreñeni kut u odnosu na os glavnog koloturja. Takvo nepomično koloturje naziva se otklonjeno koloturje (engl. skewed crown block ).

Slika B.II.5.: Prikaz četveroosovinskog dvoosnog dvovisinskog nepomičnog koloturja Upotrebom takvog koloturja postiže se da radni kraj izlazi izvan dimenzija tornja te da se bušaća dizalica i upravljački pult bušača mogu smjestiti izvan radnog podišta. Pri tome se može optimalizirati kut devijacije (kut „šetanja“) užeta duž bubnja dizalice Θ i bubanj dizalice smjestiti u vertikalnoj ravnini osi tornja, tj. pomak („ekscentričnost“) bubnja dizalice e svesti na nulu (oznake vidi na Slici B.VII.23.), što poboljšava uvjete rada užeta i povećava njegovu trajnost. Kada se otklonjeni koloturnik nalazi na radnom kraju bušaćeg užeta brzina njegove rotacije je najveća, a time i intenzitet njegovog trošenja. U takvom slučaju njegova zamjena je jednostavnija, nego u slučaju kada treba rastavljati cijelo koloturje u cilju zamjene jednog koloturnika. Uobičajeni naziv za taj koloturnik je „brzi koloturnik“ (engl. fast sheave). U pojedinim slučajevima on se koristi pri montaži bušaćeg postrojenja za samostalno podizanje (osovljavanje) preklopnih tornjeva uz pomoć bušaće dizalice. Brzi koloturnik u izvjesnoj mjeri smanjuje tendenciju usukavanja i odsukavanja užeta pri promjeni natega u radnom kraju. Prikazi takvog nepomičnog koloturja s brzim koloturnikom pod različitim kutovima, prikazani su na Slici B.II.6. Meñutim, u nekim slučajevima zasebni koloturnik smješten je na mrtvom kraju bušaćeg užeta, ne rotira, već služi da se sidro užeta može fiksirati izvan dimenzija tornja.



13/34


Slika B.II.6: Otklonjeno nepomično koloturje različitih proizvoñača Jednoosno nepomično koloturje može imati ležajeve koloturnika konstruirane na nekoliko načina. Na Slici B.II.7. prikazani su individualni ležajevi koloturnika, odnosno način montaže koloturnika na punu ili cijevnu osovinu. Osovina nepomičnog koloturja predstavlja poprečno opterećenu gredu. Da bi se osigurala potrebna nosivost, promjer osovine mora biti veći u slučaju kada se jednoosovinsko koloturje oslanja na manjem broju oslonaca. S druge strane, kod osovina s velikim brojem oslonaca teško je osigurati toliko preciznu izradu i montažu da bi se opterećenje ravnomjerno raspodijelilo na sve oslonce. Iz tog razloga vrlo često se koristi jednoosno dvoosovinsko koloturje (Slika B.II.4.C) ili jednoosno s trećim osloncem u sredini osovine.

Slika B.II.7.: Primjeri ležajeva i načina montiranja koloturnika na cijevne i pune osovine A – dvostruki konusni ležaj, B – jednostruki valjkasti s aksijalnim kugličnim ležajem, C – jednostruki valjkasti s aksijalnim kliznim ležajem, D – dvostruki valjkasti ležaj s opružnim prstenom i punom osovinom 1 – koloturnik, 2 – kotrljajući ležaj, 3 – rasporni prsten, 4 – cjevčica mazalice, 5 – brtveni prsten maziva, 6 – osovina, 7 – aksijalni (rasporni) kuglični ležaj, 8 – prstenasti aksijalni klizni ležaj, 9 – prstenasti rasporni uložak, 10 – aksijalni oslonac, 11 – opružni ili kruti prsten, 12 – kanalić za podmazivanje

Zasebni kotrljajući ležajevi za pojedine koloturnike mogu imati različite konstrukcije. Dvostruki konusni ležajevi (Slika B.II.7.A) su vrlo pogodno rješenje, budući da ti ležajevi preuzimaju i radijalna i aksijalna opterećenja. Kod montaže koloturnika na ležajevima s dugačkim valjcima neophodno je izmeñu koloturnika ugraditi aksijalni ležaj kotrljajućeg



14/34


tipa (kuglični ležaj 7 na Slici B.II.7.B) ili brončani aksijalni klizni ležaj (prsten 10 na Slici B.II.7.C). Konstrukcija kotrljajućeg ležaja s dva kratka valjka smještena u utore ležajnih prstenova koji preuzimaju aksijalna opterećenja (valjci 2 u prstenovima na Slici B.II.7.D) nije podesna, jer se moraju koristiti rasporni opružni ili kruti prstenovi (na Slici B.II.7.D opružni prsten ili kruti prsten 11) u cilju fiksiranja ležajeva. Svi ti elementi uvjetuju smanjenje korisne duljine (dodirne površine ) kotrljajućih elemenata i time znatno smanjuju trajnost ležaja.

Tablica B.II.1.: Tehničke karakteristike nepomičnog koloturja WCI Woolslayer (Slika B. TZ (B)) Nosivost Statičko Broj Promjer Promjer užnice koloturja, opterećenje koloturnika koloturnika na kuki, MN / t MN / t m / inch mm / inch 4,12 / 420 3,43 / 350 6 1,067 / 42“ 31,75÷34,925 / 11/4“ , 13/8“ 4,74 / 483 4,90 / 500 7 1,270 / 50“ 34,925÷38,10 / 13/8“ , 11/2“ 5,72 / 583 4,90 / 500 7 1,524 / 60“ 34,925÷38,10 / 13/8“ , 11/2“ 7,29 / 743 6,37 / 650 8 1,524 / 60“ 38,10÷41,275 / 11/2“ , 15/8“ 8,40 / 857 7,35 / 750 8 1,524 / 60“ 38,10÷41,275 / 11/2“ , 15/8“ 11,03 / 1.125 9,81 / 1.000 9 1,829 / 72“ 47,625÷50,80 / 17/8“ , 2“

B.III. POMIČNO KOLOTURJE Pomično koloturje sastoji se od čeličnih lijevanih ili zavarenih elemenata koji čine kućište, u kojem su na osovinama i ležajevima montirani koloturnici. Pokretno koloturje treba imati male poprečne dimenzije, pošto se ono kreće po vertikali u prostoru izmeñu češljeva (fingera) u kojima su odloženi pasovi šipki te mora biti osiguran minimalni razmak izmeñu koloturnika i elemenata tornja. Pokretno koloturje izrañuje se u dvije konstrukcijske inačice: kao jednosekcijske, kod kojih su svi koloturnici montirani na jednu osovinu čiji su završeci učvršćeni u osloncima u bočnim plohama kućišta, ili kao dvosekcijske kod kojih su dvije sekcije koloturnika montirane u kućištu razdvojeno, pri čemu je izmeñu osi sekcija montirana cijevna vodilica za nesmetani prolazak šipke. Dvosekcijsko pomično koloturje koristi se kod nekih sustava za automatizirano spuštanje i izvlačenje alatki. Jednosekcijsko pomično koloturje prikazano je na Slici B. III.1. Za razliku od većine elemenata bušaćeg postrojenja, kod pomičnih koloturnika ne teži se smanjenju njihove težine, budući da od te težine ovisi gustoća (kompaktnost) namatanja radnog kraja užeta na bubanj dizalice pri podizanju praznog elevatora. U slučaju malog protunatega kod namotavanja užeta u procesu spuštanja bušaćeg niza, ono će se utiskivati u labavo namotane meñuprostore slojeva užeta, što će utjecati na povećanje intenziteta trošenja. Pored toga, težina pomičnog koloturja utječe na brzinu spuštanja praznog elevatora – naime, što je veća težina, to će ubrzavanje pri spuštanju kuke kraće trajati.



15/34


A B C Slika B. III.1. : A - Shema (polupresjek) pomičnog koloturja (Bronco Manufacturing): 1 – oslonac osovine u kućištu, 2 – osovina koloturja, 3 – ukruta kućišta, 4 – koloturnik, 5 – vanjski metalni plašt koloturja s prorezima, 6 – pričvrsne ušice jarma za ovjes bušaće kuke, 7 – kotrljajući ležajevi koloturnika

B – vanjski izgled pomičnog koloturja sa stremenom za ovjes bušaće kuke (IRI Cardwell) C – pomično koloturje bez zaštitnih pokrova na koloturnicima ( Woolslayer) Koloturnici pomičnog koloturja trebaju imati jednake dimenzije kao i koloturnici nepomičnog koloturja. To se prvenstveno odnosi na promjer koloturnika i profil užnice. Pomično koloturje konstrukcijski se razlikuje od nepomičnog koloturja samo po konstrukciji krajeva osovine i njenog učvršćivanja u osloncima te, naravno po broju koloturnika. Sami koloturnici mogu se zamjenjivati, tj. premještati iz pomičnog u nepomično koloturje i obrnuto. Osnovni zahtjevi koje treba zadovoljiti pomično koloturje su njegova pouzdanost i trajnost. Takoñer je važno da ima što manje poprečne dimenzije, zbog nesmetanog prolaska kroz podište tornjaša i što manju visinu, zbog visine tornja od podišta tornjaša do nepomičnog koloturja. Pomično koloturje izrañuje se u skladu sa Std. API spec. 8A. Neki proizvoñači, na zahtjev naručitelja izrañuju pomično koloturje u skladu sa Std. API spec. 8C.



16/34


Osnovni sastavni dijelovi jednosekcijskog jednoosnog pomičnog koloturja prikazani su na Slici B. III.2. (A). Na istoj Slici – pozicija B – prikazan je izgled pomičnog koloturja vrlo velike nosivosti u fazi pričvršćivanja donjeg jarma za ovjes stremena bušaće kuke. Iz Slike se može steći dojam o masivnosti cijelog sklopa.

A Slika B. III.2.: A – Sastavni dijelovi pomičnog koloturja :

B

1 – osovina koloturja, 2 – koloturnik, 3 – stezna osovina kućišta koloturja, 4 – razdjelne ploče izmeñu koloturnika, 5 – stezna osovina kućišta, nosač ovjesnih elemenata, 6 – ovjesni elementi s ušicama, 7 – jaram za ovjes kuke, 8 – bočne ploče kućišta koloturja, 9 – limeni plašt koloturja s prorezima za prolaz bušaćeg užeta, 10 – čelični poklopac kućišta s pomoćnom ušicom za manipuliranje pomičnim koloturjem pri transportu i montaži

B – Pomično koloturje nosivosti 1.200 tona (Dreco-National Oilwell) težine oko 30 tona.



17/34


Slika B. III.3.: Prikaz peteroosovinskog, dvoosnog dvovisinskog pomičnog koloturja Svaki koloturnik treba biti montiran na os preko zasebnog ležaja na takav način da se može slobodno okretati neovisno o brzini okretanja susjednih koloturnika – vidi Sliku B. III.1. (A). Konstrukcija pokretnog koloturja s fiksnim koloturnicima na rotirajućim osovinama je nepodesna i nezgrapna, jer bi ležajevi na krajevima svake osovine koloturnika znatno povećali poprečne dimenzije. Izuzetak čini pomično koloturje s osima koloturnika u dvije razine. Na Slici B.III.3. prikazana je shema peteroosovinskog, dvoosnog dvovisinskog rasporeda koloturnika u pomičnom koloturju. Ovakav raspored koloturnika u pomičnom koloturju usložnjava samu konstrukciju, ali omogućava smještanje rotirajuće osovine svakog koloturnika na zasebne ležajeve. Pri tome je ukupna širina koloturja ista ili neznatno veća kod jednoosne konstrukcije. Sličan raspored nezavisnih osi koloturnika ponekad se koristi i kod konstrukcija nepomičnog koloturja (vidi Sliku B.II.5.). Konstrukcija pomičnog koloturja s velikim promjerom osovine omogućava da se u koloturnik ugrade ležajevi manje širine, ali s većim brojem kotrljajućih elemenata, pri čemu se ne smanjuje nosivost i trajnost ležajeva. To omogućava da se izradi pokretno koloturje manje širine s velikom nosivošću osovine. Debljina središnjeg dijela samog koloturnika u kojem je otvor za kotrljajući ležaj (glavčina koloturnika) ne bi trebala biti veća od širine vanjskog dijela užnice. Dvosekcijsko pomično koloturje koristi se pri upotrebi automatskog elevatora za operacije spuštanja i izvlačenja alatki, mada se može koristiti i kao jednosekcijsko koloturje na koje se vješa bušaća kuka.



18/34


Slika B.III.4.: Dvosekcijsko pomično koloturje tipa U4-300 Dvosekcijsko pomično koloturje prikazano je na primjeru tipa U4-300 – Slika B. III.4.. Ono se sastoji od profilne čelične konstrukcije (4) u čijoj je osi učvršćena cijev (3) koja na svojem donjem kraju ima ljevkasti otvor za navoñenje na vrh bušaće šipke. Na gornjem dijelu cijevi (3) pričvršćena je zamjenjiva profilna čahura (2) čije dimenzije odgovaraju odreñenom promjeru šipki. Kućište se sastoji od bočnih čeličnih ploča (7) koje su s gornje strane učvršćene profilnim nosačima (5), a s donje strane dvjema osima (9) na kojima su ovješene po dvije ušice (8). Cijela konstrukcija se, dakle, sastoji od dva kruto spojena okvira unutar kojih su montirane dvije jednoosne sekcije s po tri koloturnika (6). Osovine koloturnika su čvrsto spojene s oplatom kućišta i na njima se nalaze po tri koloturnika na zasebnim dvostrukim radijalno-aksijalnim valjkastim ležajevima. Prednja i stražnja strana zaštićene su pokrovnim limovima (1) koji, ujedno onemogućuju spadanje užeta s koloturnika. U nosive ušice (8) umetnuti su svornjaci (10) predviñeni za ovjes automatskog elevatora ili stremenova troroge bušaće kuke.



19/34


tip 1 tip 2 Skica vanjskih dimenzija pomičnog koloturja – uz Tablicu B.III.1. Tip 1 – za blok-kuku, tip 2 – za ovjes bušaće kuke Tablica B.III.1: Parametri pomičnog koloturja Aker Kvaerner Nosivost Broj Težina Vanjske dimenzije koloturja koloturnika koloturja A/B/C Aker Kvaerner t tip1 tip 1 tip 1 tip 2 tip 2 tip 2

MH 1107 MH 1195 MH 1090 MH 1112 MH 1068 MH 1199

t 350 550 650 500 650 750

5 6 7 6 7 7

7 9 10,5 9 10,5 11

m 2,235 / 1,14 / 0,25 2,65 / 1,6 / 0,31 3,023 / 1,6 / 0,36 3,087 / 1,6 / 0,36 3,105 / 1,6 / 0,442 3,105 / 1,6 / 0,442

Tablica B.III.2: Parametri pomičnog koloturja WCI –Woolslayer Comp.,Inc Nosivost Broj Težina Dimenzije užnice koloturja WCI koloturja kolotu t -rnika kN/lb mm/inch 350 5 39,14 / 8.800 31,75 ; 33,87 / 11/4“ , 11/3“ 500 6 60,10 / 13.500 34,93 ; 38,10 / 13/8“ , 11/2“ 500 6 77,84 / 17.500 34,93 ; 38,10 / 13/8“ , 11/2“ 650 6 97,86 / 22.000 38,10 ; 41,28 / 11/2“ , 15/8“ 750 7 113,43/25.500 38,10 ; 41,28 / 1 1/2“ , 15/8“ 1.000 8 136,12/30.600 47,63 ; 50,80 / 1 7/8“ , 2“

Promjer koloturnika m/inch 1,067 / 42“ 1,270 / 50“ 1,524 / 60“ 1,524 / 60“ 1,524 / 60“ 1,829 / 72“

B.IV. BUŠAĆA KUKA Bušaća kuka je ovješena na pokretnom koloturju i služi da se na nju tijekom procesa bušenja vješa cjelokupni teret niza bušaćih alatki, elevatora i isplačne glave. Za vrijeme ugradnje kolone zaštitnih cijevi na njoj visi teret pomoćnih alatki i same kolone. Bušaće kuke izrañuju se od čelika, najčešće lijevanog, a nešto rjeñe od kovanog. Kuke izrañene od lijevanog čelika su, za istu nosivost, u načelu, 10 ÷ 20% lakše od kuka izrañenih kovanjem. Kuka može biti izvedena kao samostalni strojni sklop koji se vješa na pokretno koloturje ili može s pokretnim koloturjem činiti jednu cjelinu. Osnovna shema starijeg tipa (50-tih godina) bušaće kuke za ovjes na pomično koloturje prikazana je na Slici B.IV.1. Rog kuke (16) zglobno je spojen na vertikalnu nosivu šipku (14) preko osovine (15). Nosiva šipka uvučena je u čahuru (13), koja se na svom gornjem kraju, preko prstenaste površine, oslanja na aksijalni kuglični ležaj (10). S gornje strane kućišta kuke (12) nalazi



20/34


se isto takva prstenasta površina na koju se oslanja ležaj. Kućište se zglobno vješa na pomično koloturje uz pomoć svornjaka (11), preko stremena ili na produljene ušice kućišta pomičnog koloturja. Unutar čahure na nosivu šipku navučena je dvodijelna spiralna opruga (9). Na gornjem kraju nosive šipke narezan je trapezni navojni spoj na koji je navrnuta matica (8) koja osigurava da opruga bude u prednapregnutom stanju. Blokirajući uvlakač (5) s profiliranim završetkom (6) uz pomoć opruge onemogućuje rotaciju nosive šipke i kuke u odnosu na čahuru (13). Da vlaga i prljavština ne bi dospjeli u unutrašnjost kuke, kućište kuke se s gornje strane zatvara poklopcem (7). Glavni rog kuke (16) izrañen je od legiranog čelika (σ t > 700MPa) i na sedlu je ojačan pokrovom visokootpornog lijevanog čelika (1). Kroz provrt u rogu kuke prešanjem je utisnuta os (19) predviñena za bočne rogove kuke koji omogućuju ovjes stremenova elevatora. Bočni rogovi opremljeni su zatvaračima (18) koji sprečavaju spadanje stremenova. Spadanje stremena isplačne glave s glavnog roga kuke sprečava zatvarač (17) koji je s tijelom glavnog roga kuke spojen uz pomoć okretne osi (2), a koji je blokiran zaskočnim zasunom (4) oprugom (3). Uloga spiralne opruge je da apsorbira dio energije kod vertikalnih udaraca pri naglom opterećivanju ili rasterećivanju kuke. Meñutim, vrlo je važno da sila stlačene opruge bude dovoljno velika da tijekom izvlačenja alatki, tj. odvrtanja pasova, izvuče navojni spoj pasa ovješenog na elevator iz navojnog spoja šipke uklinjene u vrtaćem stolu. U suprotnom slučaju pri odvrtanju će doći do „preskakivanja“ i lupanja odvrtanog navojnog spoja cijelom težinom odvrnutog pasa. Drugim riječima sila opruge mora biti veća od težine 1 pasa bušaćih alatki.

Slika B.IV.1.: Kuka jednostavne konstrukcije nosivosti 1.250 kN , tipa UB-130-2 Aksijalni ležaj (10) preuzima cijelo opterećenje koje djeluje na rog kuke i omogućava zakretanje elevatora i alatki u odnosu na pomično koloturje, što olakšava tornjašu rad s



21/34


elevatorom. U slučaju potrebe rog kuke se može blokirati u bilo kojem položaju, tj. pod bilo kojim kutem u odnosu na os pomičnog koloturja. Konstrukcija roga bušaće kuke Ovjesni, radni dio kuke se, po konstrukciji izrañuje kao jednorogi, dvorogi ili trorogi. Najčešće se kod bušenja koriste troroge kuke – Slika B. IV.2. koje imaju jedan glavni nosivi rog A i dva bočna roga B, što omogućuje da se na glavnom rogu, koji ima donji dio sedlastog oblika C ovjesi stremen isplačne glave, a na bočnim rogovima stremenovi elevatora. Otvor izmeñu roga kuke i njenog tijela zatvara se zglobno pričvršćenim zatvaračem D, profiliranim po obliku roga kuke, koji se blokira uz pomoć osigurača, tj. zaskočne brave E ili vijka s maticom koji se umeće u otvore roga i kućišta kuke . Zatvarač sprečava ispadanje ovješenog stremena isplačne glave tijekom bušenja ili elevatora tijekom bušenja ili odlaganja radne šipke u kosu rupu i, istovremeno, omogućava jednostavno otvaranje kuke i skidanje isplačne glave ili elevatora kada je to potrebno. Radni dio, tj. rog kuke, vješa se na vreteno (G) - nosivu vertikalnu šipku kuke, zglobno uz pomoć osovine s blokirajućom maticom F. 

Slika B. IV.2. : Troroga kuka s glavnim rogom i bočnim rogovima za ovjes elevatora Mogu se koristiti i dvoroge kuke, ali u tom slučaju na kuki visi samo elevator koji služi za izvlačenje alatki i ovjes isplačne glave, preko cijevnog nastavka (N) koji se pričvršćuje za stremen isplačne glave. Takav sustav zahtijeva da poprečne dimenzije alatki i cijevnog prijelaza za stremen isplačne glave budu jednake, kako bi se mogao koristiti jedan elevator. Na Slici B.IV.3. prikazano je korištenje dvoroge kuke za ovjes bušaćih šipki (A) i isplačne glave (B). Na isti način moguće je obaviti i ugradnju zaštitne kolone. U novije vrijeme dvoroge kuke se koriste pri izradi plitkih bušotina. Njihova prvenstvena namjena je u području remontnih radova u bušotini.



22/34


A

B Slika B.IV.3.:

C

D

A – način vješanja bušaćih šipki na dvorogu kuku B – način vješanja isplačne glave (B) na dvorogu kuku C – Dvoroga blok-kuka nosivosti 150 t (Weatherford) D – Dvoroga blok-kuka nosivosti 100 t (American Block) Na Slici B. IV.4. prikazana je kuka koja se od polovice 70-tih godina prošlog stoljeća, uz izvjesne konstrukcijske izmjene, koristi i u današnje vrijeme. Kod konstrukcije ove kuke, za razliku od prethodno opisane, karakteristično je da, pri povećanju opterećenja na rog i stlačivanju opruga, iz kućišta kuke se ne izvlači nosiva šipka, koja je učvršćena u nosivom prstenu, nego cijelo tijelo kuke (obojeno svijetlo žutom bojom). Za razliku od drugih prikazanih konstrukcija kod ove kuke nosiva šipka nije zakretna, nego se može zakretati cijelo tijelo, opruge i rog kuke preko podložne pločice koja leži na kugličnom ležaju oslonjenom na donji prsten nosive šipke. Unutrašnjost tijela kuke ispunjena je uljem, što pri naglim promjenama opterećenja na kuku ublažava uzdužne udarce koji bi mogli oštetiti kuku ili na njoj ovješenu opremu. Sustav s dvije spiralne opruge omogućuje zadizanje pasa teških šipki i izvlačenje navojnog spoja. Ležaj, nosiva šipka i opruge nalaze se u uljnoj kupki što smanjuje trenje i produljuje vijek njihovog trajanja. Izmjena ulja može se jednostavno obaviti odvrtanjem ispusnog čepa i naknadnim ulijevanjem ulja kroz otvor (A). Dobra karakteristika ove kuke je to što se rog, nakon podešavanja kuta položaja roga kuke u odnosu na tijelo kuke, uvijek vraća u isti položaj, zahvaljujući pozicioneru – kosini pod kojom se tijelo kuke sjedinjuje s kućištem.



23/34


Slika B. IV.4. : Kuka novije konstrukcije tipa Hydra Hook (Web Wilson, Varco) Tablica B. IV.1. : Tehnički podaci za kuku Hydra Hook (Varco Intl., Inc.) Nosivost Sila Vertikalni Masa Dubina Nazivni promjer kuke opruge, hod roga kuke bušenja bušaćih šipki t kN mm kg m mm inch 40 6,67 114,3 338 840 88,9 mm 3 1/2“ 65 8,01 152,4 544 88,9 mm 31/2“ 840 ÷ 1.370 100 10,23 152,4 816 88,9 mm 31/2“ 1.370 ÷ 2.135 41/2“ 1.675 ÷ 2.440 114,3 mm 13,79 177,8 1.485 150 88,9 mm 31/2“ 2.135 ÷ 3.050 250 19,57 203,2 2.177 2.400 ÷ 3.965 114,3 mm 41/2“ 350 29,80 203,2 2.812 4.115 ÷ 5.790 114,3 mm 41/2“ 500 36,03 254,0 4.423 5.790 ÷ 7.620 114,3 mm 41/2“ Na Slici B.IV.5. prikazani su konstrukcijski elementi kuke smješteni u njenom kućištu. Rog kuke spojen je zglobno ili fiksno s vertikalnim vretenom (1) koje predstavlja nosivu šipku roga, a koje se može okretati duž svoje uzdužne osi. Vreteno je smješteno u kućištu (8) gdje se oslanja na glavni aksijalni ili aksijalno radijalni kotrljajući ležaj (2) i okretnu čahuru (3) čija unutarnja površina ima funkciju vodilice i radijalnog ležaja. Na vrhu vretena pričvršćena je košuljica – cilindar (7) uz pomoć kugličnog ležaja-brave (9). Košuljica (7) se svojim gornjim proširenim dijelom oslanja na spiralnu oprugu (5). Opruga je donjim dijelom oslonjena na prošireni dio čahure (3) koja je oprugom (5) dotisnuta na gornji prsten aksijalnog ležaja (2). Na boku kućišta nalazi se pomični svornjak (4) koji omogućuje da se čahura (3) blokira u odreñenom položaju u odnosu na kućište (8). Na gornjem dijelu kućišta nalazi se šuplji klip (6) koji ulazi u košuljicu (7). Prostor izmeñu klipa i košuljice zbrtvljen je uz pomoć prstenaste brtve (10). Klip sa svoje donje strane (na dnu) ima otvor koji omogućava hidrauličku komunikaciju izmeñu unutarnje komore kućišta kuke (11) i unutrašnjosti klipa. Svi ti elementi nalaze se unutar kućišta kuke koje s gornje strane ima pričvršćen stremen ili je integrirano u jednu cjelinu s pomičnim koloturjem, tj



24/34


čini dio blok-kuke. Rog u odnosu na kućište kuke, u načelu ima tri stupnja slobode, tj. rog kuke ima mogućnost vertikalnog pomaka, zajedno s vretenom, bočnog pomaka zbog zglobne veze s vretenom te zakretanja oko osi vretena. U slučaju da je veza roga kuke s vretenom fiksna, jedan stupanj slobode kretanja ne postoji, ali kuka (ili blok-kuka) može imati manju visinu.

Slika B.IV.5.: Konstrukcijski elementi kuke s hidrauličkim amortizerom 1 – vreteno, 2 – kuglični aksijalni ležaj, 3 – čahura – aksijalni ležaj, 4 – svornjak za blokadu rotacije vretena, 5 – rasteretna spiralna opruga, 6 – šuplji klip hidrauličkog amortizera, 7 – košuljica–cilindar hidrauličkog amortizera, 8 – kućište kuke, 9 – brava čahure, 10 – prstenasta brtva klipa, 11 – pozicioner , 12 – blokada pozicionera.

Pri radu kuke, tj. pri njenom opterećivanju, spiralna opruga (5) se stišće i preuzima aksijalno opterećenje koje se, preko donjeg prstena čahure (3), prenosi na aksijalni kuglični ležaj (2) i na kućište (8). Pri tom se aktivira i uljni amortizer koji, zajedno s oprugom, ublažava vertikalne udarce pri naglom opterećivanju i rasterećivanju kuke. Tijekom spuštanja vretena, tj. njegovog izvlačenja iz kućišta kuke, zajedno s njim pomiče se i čahura (7) koja predstavlja cilindar-košuljicu hidrauličkog amortizera. Izmeñu čela nepomičnog klipa (6), koji je učvršćen za kućište (8), i cilindra (7), koji se spušta zajedno s vretenom (1), stvara se podtlak koji uzrokuje prodiranje hidrauličkog ulja iz šupljeg klipa (6) kroz njegov otvor na dnu u prostor ispod klipa. Taj proces protiskivanja ulja iz jedne komore (u klipu) u drugu (ispod klipa) je relativno spor zbog otpora koji nastaju pri prolasku viskoznog ulja kroz relativno mali otvor. Iz tog razloga hidraulički sklop klipcilindar amortizira naglo izvlačenje vretena iz kućišta i time ublažava vertikalne udarce pri naglom opterećivanju roga kuke. Isti proces, ali u obrnutom smjeru odvija se pri naglom rasterećenju roga kuke. Naime, stisnuta opruga (5) uvlači vreteno u kućište savladavajući otpor pretakanja ulja u unutrašnjost cilindra (6). Hidraulički sklop klip-cilindar zove se amortizer udaraca. Na vretenu kuke može biti montiran mehanički sklop koji je tako profiliran da pri svakom vraćanju vretena (koje se pri izvlačenju može okrenuti oko svoje osi) u kućište pozicionira



25/34


rog kuke u početni položaj koji je zauzimao prije djelovanja opterećenja. Taj položaj roga kuke je, kako je opisano i kod kuke Hydra Hook, okomit na položaj osovine koloturja. Sklop koji to omogućuje zove se pozicioner (11). U slučaju potrebe, izvlačenjem blokirajućeg svornjaka (12) rog kuke neće se vraćati u svoj početni položaj, nego će, u odnosu na kućište kuke, biti zakrenut za odreñeni kut. Općeniti prikaz izgleda i konstrukcije suvremene bušaće kuke predstavljen je na Slici B.IV.6. Konstrukcija bušaće kuke Dynaplex zasniva se na prethodno već opisanom principu. Rog bušaće kuke ovješen je preko zgloba (41) na nosivu šipku-vreteno (48) koje na gornjem kraju ima, uz pomoć kuglične brave (50), pričvršćenu okretnu čahuru (49) koja služi kao gornji oslonac prednapregnute spiralne opruge (22) i u kojoj se nalazi hidraulički amortizer – prigušni sklop (HA). Kuglični ležaj (50), ovisno o modelu kuke, sastoji se od 20 do 55 kuglica koje su utisnute kroz bočni otvor (51) koji je zatvoren čepom kako kuglični elementi ne bi ispali. Vreteno je smješteno unutar cijevne vodilice opruge (23). Vodilica je donjim rubom dotisnuta na donju okretnu čahuru (7), oslonjenu na aksijalni kuglični ležaj (6) koji preuzima uzdužna opterećenja i prenosi ih na kućište kuke (1). Spiralna opruga (22) sastoji se od dva dijela. Donji dio je pod stalnim tlačnim opterećenjem, stlačen prstenom (24) pričvršćenim za okretnu čahuru (49). Gornja opruga ne mora biti prethodno opterećena (stisnuta), već preuzima opterećenja preko gornjeg oboda čahure (49) tek kada uzdužno opterećenje počne djelovati na rog kuke, a preko vretena (48) i na čahuru (49). Gornja čahura može se zakretati u odnosu na vreteno (48) čime se izbjegava prenošenje torzionih naprezanja na spiralnu oprugu (22). Cjelokupni sustav – vreteno (48), gornja čahura (49) s prstenom (24), vodilicom opruge (23), spiralnom oprugom (22), čahurom (7) i rogom kuke može se zakretati oko svoje osi zahvaljujući glavnom ležaju (6). Rotaciju tog sustava može se onemogućiti uz pomoć gornjeg ili donjeg sustava blokade vrtnje (8, 64).



26/34


Slika B.IV.6. : Dynaplex kuka - konstrukcija bušaće kuke s rasteretnom oprugom i hidrauličkim amortizerom Jedna od konstrukcija hidrauličkog amortizera koje se koriste u kukama Dynaplex prikazana je na Slici B.IV.7. Cjelokupni prigušni sustav smješten je u gornjoj čahuri (49) koja je prikazana na Slici B.IV.6. – pozicija HA. Čahura (49) povezana je s vratilom kuke kugličnom bravom (50) s čepom (51). Njen gornji prošireni rub oslanja se na glavnu nosivu spiralnu oprugu kuke (22). Hidraulički amortizer sastoji se od cilindričnog kućišta (9) u kojem se nalazi klip (21) čija je donja os punog profila, a gornja je cijevnog presjeka. U gornjoj osi klipa na pravocrtnoj vodilici nalazi se potisna spiralna opruga klipa (5). Donja os klipa prolazi kroz prigušnicu (4) koja je učvršćena prstenom (6). Tijelo klipa ima u sebi provrt na kojem je smještena ventilska pločica. Pri pomicanju vratila (48) i čahure (49) prema dolje klip (21) takoñer se pomiče potiskivan oprugom (5) i ulje se kroz otvor u klipu protiskuje u gornju komoru. Pri povratku klipa u gornji položaj potisna opruga se stišće, a otpor pri protiskivanju ulja, ovisno o podešenosti sustava, ublažava nagle pomake vretena i sprečava udarce.



27/34


Slika B.IV.7. : Hidraulički amortizer bušaćih kuka Dynaplex (prikazan na Slici B. IV.6. – poz. HA) Sklop opruge i amortizera ima vrlo važnu ulogu pri izvlačenju niza bušaćih alatki iz bušotine. Sila opruge proračunata je tako da je veća od težine jednog pasa alatki. Pri odvrtanju jednog pasa, dok su ostale alatke uklinjene u vrtaćem stolu, sila opruge kuke izvlači čep navojnog spoja bušaće šipke iz kolčaka. Iz tog razloga nije potrebno zadizanje pasa pomoću dizalice. Uz to, zadizanje navojnog spoja za duljinu veću od duljine navojnog spoja uz pomoć opruge sprečava, pri eventualnoj daljnoj rotaciji odvrtanog pasa, da se navoji oštećuju pod djelovanjem težine cijelog pasa. Sila rasteretne spiralne opruge obično iznosi oko 20 kN (oko 2 tone). Visina pomaka kuke u odnosu na kućište, tj. visina pomaka vretena obično iznosi oko 20 cm, kako bi se navojni spoj pod djelovanjem sile opruge izvukao za cijelu duljinu. Vrlo važnu ulogu pri tom ima hidraulički amortizer koji onemogućuje ili ublažava vertikalne vibracije i oscilacije pasa („plesanje“) nakon odvrtanja i eventualno udaranje čela izvučenog čepa u čeonu površinu kolčaka uklinjene šipke. Efektivna nosivost bušaćih kuka, korištenih pri izradi vrlo dubokih bušotina, u današnje vrijeme prelazi 5.800 kN (585 tona). Tablica B.IV.2.: Parametri bušaćih kuka National Oilwell Model Nosivost Težina kuke, t kuke, t HA350 350 5,25 HA500 500 6,92 HA650 650 8,55 Kuka koja čini cjelinu s pokretnim koloturjem zove se blok-kuka. Blok-kuke se izrañuju za nosivost do oko 6,5 MN. Nosivost blok-kuka ovisi o njihovoj izvedbi. Što su blok-kuke kraće, tj. što je ukupna visina koloturnog dijela i kuke manja, to je nosivost kuke manja.



28/34


Slika B.IV.8.: Troroge blok-kuke u dugačkoj i kratkoj izvedbi firmi Ideco, National Oilwell i Oilman Rig Tablica B.IV.3.: Parametri blok-kuka National Oilwell Model

Broj koloturnika

Promjer Nosivost koloturnika blok-kuke mm / inch t

Promjer užeta mm / inch

Težina blok-kuke t

435G175

4

889 / 35“

158

28,58 ; 31,75 / 1 1/8“, 11/4“

3,59

540G250

5

1.016 / 40“

226

28,58 ; 31,75 / 1 1/8“, 11/4“

5,26

545G350

5

1.143 / 45“

317

31,75 ; 34,93 / 1 1/4“,13/8“

6,92

B650GA500

6

1.270 / 50“

453

34,93 ; 38,10 / 1 3/8“, 11/2“

9,64

B660GA500

6

1.524 / 60“

453

34,93 ; 38,10 / 1 3/8“, 11/2“

12,02

B760GA650

7

1.524 / 60“

589

38,10 ; 41,28 / 1 1/2“, 15/8“

14,42

B.V. SIDRO BUŠAĆEG UŽETA Sidro bušaćeg užeta kao mehanički sklop predviñeno je za pouzdano pričvršćivanje (fiksiranje) mrtvog kraja bušaćeg užeta bez naglih pregiba i oštećivanja užeta. Ujedno sidro bušaćeg užeta mora omogućiti jednostavno i brzo zamjenjivanje istrošenog užeta novim užetom. Bušaće uže se provlači kroz bušaće sidro, prebacuje preko nepokretnih i pokretnih koloturnika i pričvršćuje za bubanj bušaće dizalice. Na mrtvi kraj i sidro bušaćeg užeta djeluju sile koje proizlaze iz težine samog koloturnog sustava i opterećenja na kuku. Smjerovi djelovanja tih sila prikazani su na osnovnoj shemi sidra – Slika B.V.1. U današnje vrije koristi se mnogo tipova i konstrukcija sidra bušaćeg užeta. Izrañuju se prema standardu API 8C specifikaciji PSL1. Osnovni tipovi su: sidra koja se montiraju na vodoravnu podlogu (izvan, ispod ili na podištu tornja) i sidra koja se montiraju na vertikalnu podlogu (obično na nogu tornja). Sidra koja se montiraju na horizontalnu podlogu koriste se češće, prvenstveno zbog njihove veće nosivosti. Prednost sidara koja se pričvršćuju na vertikalnu podlogu je u tome što su manjih dimenzija.



29/34


Slika B.V.1.: Osnovna shema sidra bušaćeg užeta Na Slici B.V.2. prikazana je jedna od osnovnih konstrukcija sidra bušaćeg užeta, koja se primjenjuje kod bušaćih postrojenja, uz modifikacije pojedinih elemenata. Tip sidra je predviñen za pričvršćivanje na horizontalnu podlogu uz pomoć vijaka.

Slika B.V.2.: Osnovna konstrukcija sidra bušaćeg užeta Osnovna konstrukcija sidra bušaćeg užeta može se opisati na sljedeći način: 

osnovni element je bubanj sidra s rubnim plohama (kotura) s konusnom ili valjkastom radnom površinom (3)



os bubnja koja je prešom utisnuta u nosač (8) na koju je s jedne strane preko kotrljajućeg ležaja (7) montiran bubanj (3), a s druge strane preko kotrljajućeg ležaja (9) je navučen je sklop s polugom (4)



bubanj sidra(3) može biti spojen (fiksno povezan) s sklopom polužnim sklopom (4) uz pomoć svornjaka (6) ; pri vañenju svornjaka (6) bubanj (3) se zakreće neovisno o temeljnom nosaču (8)



30/34




mrtvi kraj užeta (A) fiksiran je u profiliranoj stezaljci (2) koja je vijcima dotegnuta za polugu (4)



kada je cijeli sklop montiran, podešavanje kuta zakretanja polužnog sustava (4) ostvaruje se uz pomoć vijka (5)



polužni sustav (4) pri djelovanju tangencijalne sile – natega u mrtvom kraju užeta (A) – ostvaruje silu na transformator tlaka (1), koji služi za pretvaranje vlačne sile u mrtvom kraju užeta u tlak hidrauličkog ulja, koji se prenosi u indikator natega, koji pokazuje vlačnu silu u mrtvom kraju užeta, koja je proporcionalna opterećenju na kuki



nosač sidra bušaćeg užeta (8) nepomično je učvršćen za podište tornja

kada je sidro u funkciji na njemu su tri ili četiri namota mrtvog kraja bušaćeg užeta (A) koje je, dotegnutoi stezaljkom (2), neopterećeno silama u koloturnom sustavu, namotano na rezervni kotur u smjeru užeta (B) Budući da se bušaće uže najintenzivnije i najbrže troši na bubnju dizalice, taj istrošeni dio treba zamijeniti novim. To se može postići na dva načina. Jedan od načina zamjene istrošenog dijela je da se otpusti stezaljka (2) i blokirajući svornjak (6) te da se na bubanj dizalice namota istrošeni dio bušaćeg užeta koji više neće biti dio pokretnog užeta. Pri tom postupku s rezervnog bubnja u koloturni sustav se uvlači novo uže koje ima duljinu jednaku istrošenom užetu, namotanom na bubanj dizalice i koje više nije u funkciji koloturnog sustava. Drugi način je da se bušaće uže oslobodi iz stezaljke na bubnju bušaće dizalice, da se odreže istrošeni dio užeta, zatim da se, pri osloboñenom užetu u sidru, uvuče nova dionica užeta s rezervnog kotura te njen kraj fiksira u bubnju dizalice. U slučaju kada se istrošeno uže namata na bubanj dizalice i više nije u funkciji pokretnog užeta, nego praktički predstavlja bubanj dizalice s povećanim promjerom, važno je uzeti u obzir promjenu minimalnog, srednjeg i maksimalnog promjera bubnja, zbog promjene torzionog opterećenja na bubanj dizalice, a prvenstveno zbog torzionog opterećenja osovine bubnja dizalice. U načelu, kod te metode zamjene istrošenog dijela užeta, ne bi trebalo namatati istrošeno uže više od dva do tri puta, a nakon toga ga treba svakako skinuti s bubnja, odbaciti i pričvrstiti novo uže. Nateg u mrtvom kraju užeta je najveći pri spuštanju alatki i iznosi: 

P M =

Q pr z RS ⋅ η ks

,

/B.V.1/

gdje je: PM = vlačna sila u mrtvom kraju užeta, Qpr = proračunsko opterećenje = najveće opterećenje na kuki uzimajući u obzir koeficijent dinamičnosti koloturnog sustava, zRS = broj radnih struna, ηks = koeficijent korisnog učinka koloturnog sustava. Vlačna sila koja djeluje u ležištu stezaljke sidra bušaćeg užeta P st može se prikazati obrascem: P st =

P M e fnα

,

/B.V.2/

gdje je: PM = vlačna sila u mrtvom kraju užeta, = koeficijent trenja podmazanog užeta po površini bubnja sidra ( ƒ ≈ 0,1), ƒ n = broj namota na bubnju sidra, α = kut obuhvata bubnja užetom. Sila trenja u jednoj stezaljci sidra bušaćeg užeta mora biti veća od natega užeta u stezaljci mrtvog kraja užeta, odnosno: Pƒ = N⋅ƒ ≥ Pst

/B.V.3/



31/34


gdje je: Pƒ = sila trenja u jednoj stezaljci, N = sila dotezanja stezaljke na uže, ƒ = koeficijent trenja (ƒ ≈ 0,1), Pst = vlačna sila koja djeluje na uže u stezaljci. Sila trenja Pƒ predstavlja vlačnu silu za dva vijka stezaljke. Tijekom procesa rada koloturnog sustava sila natega u mrtvom kraju užeta P M (u prikazanom primjeru na Slici B. BD – sila u smjeru A) nastoji zakrenuti bubanj zajedno s polugom. Tu silu preuzima transformator tlaka koji može pretvarati silu natega u tlak hidrauličkog indikatora težine, proporcionalno vlačnoj sili P M , odnosno proporcionalno opterećenju na kuki Q K. Sila koja djeluje u na transformator tlaka P tr proporcionalna je sili u mrtvom kraju užeta P M te odnosu polumjera namota bubnja r b i polumjera r p, tj. duljine poluge na kojoj je hvatište osi transformatora tlaka. P tr = P M ⋅

r b r p

.

/B.V.4/

Ta sila djeluje na radnu površinu (klipa ili membrane) transformatora tlaka. Razni proizvoñači proizvode sidra bušaćeg užeta s različitim modifikacijama u odnosu na opisanu konstrukciju, prvenstveno u vezi upotrebe blokirajućeg svornjaka (6) koji fiksira bubanj. Mnoge konstrukcije uopće nemaju blokirajući svornjak i opterećenje mrtvog kraja užeta prenosi se neposredno na bubanj sidra bušaćeg užeta. To su takozvana sidra s okretnim bubnjem. Osim toga koriste se bubnjevi s osovinom smještenom centralno, kao i bubnjevi s ekscentrično smještenom osovinom. Kinematika takvih bubnjeva nešto se meñusobno razlikuje, ali temeljni parametri su sila u mrtvom kraju užeta, udaljenost hvatišta sile i središta osovine bubnja.

Slika B.V.3.: Sidra bušaćeg užeta za montažu na vodoravni temelj - različitih promjera bubnja (28“ ili 24“) za različite promjere užeta (od 1“, 1¼“ 1 3/8“, 1½“, 15/8“) firme Martin Decker. GORNJI RED: Sidra s tenzijskim transformatorom tlaka DONJI RED: Sidra s kompresijskim transformatorom tlaka



32/34


Slika B.V.4.: Sidra bušaćeg užeta s tenzijskim transformatorom tlaka za vertikalnu (A) i horizontalnu (B) i (C) montažu MK – mrtvi kraj bušaćeg užeta, RK – kraj užeta za rezervni kolut, TC – tlačna cijev od transformatora tlaka do indikatora težine (natega) A – sidro predviñeno za montažu na nogu tornja, male nosivosti: P M =178 kN (40.000 lb), za užad promjera 7 d u od 22,2 mm ( /8“) do 25,4 mm (1“), B – sidro s centričnim bubnjem, predviñeno za montažu na podištu ili ispod podišta tornja, srednje nosivosti: PM = 267 kN (60.000 lb), za užad promjera d u od 28,6 mm (11/8“) do 31,75 mm (1¼“) C – sidro s ekscentričnim bubnjem, predviñeno za montažu na podištu ili ispod podišta tornja, srednje i velike nosivosti: PM > 400 kN (90.000 lb), za užad promjera d u od 35 mm (13/8“) do 38,1 mm (1½“)

Pored opisanih sidara bušaćeg užeta koja su namijenjena za pričvršćivanje na temelj izvan ili ispod podišta tornja, koriste se i sidra koja se montiraju na nogu tornja. Izgled takvog sidra prikazan je na Slici B.V.4. (A) i Slici B.V.5

Slika B.V.5.: Sidro bušaćeg užeta pričvršćeno za nogu tornja (DRECO) i sidra HERCULES Tablica B.V.1: Tehnički podaci za bušaća sidra Aker Kvaerner Tip sidra Nosivost Promjer užeta Tip montaže Tip Transform. buš. užeta t mm / inch bubnja tlaka MH1083 080 45,4 do 68,0 34,925 ÷ 44,45 horizontalno fiksni tenzijski 3 5 3 1 /8“,1½“,1 /8“,1 /4" MH1496 010 45,4 do 63,5 34,925 ÷ 44,45 horizontalno okretni kompresijski 3 5 3 1 /8“,1½“,1 /8“,1 /4" MH1496 011 68,0 do 90,7 34,925 ÷ 50,80 horizontalno okretni kompresijski 3 5 3 1 /8“,1½“,1 /8“,1 /4", 2“ MH1496 015 45,4 do 63,5 34,925 ÷ 44,45 horizontalno okretni tenzijski



33/34


MH1083 065

45,4 do 63,5

MH5018 844

45,4 do 72,6

*

13/8“,1½“,15/8“,1 3/4" 34,925 ÷ 44,45 13/8“,1½“,15/8“,1 3/4" 34,925 ÷ 44,45 13/8“,1½“,15/8“,1 3/4"

* vertikalno okretni

tenzijski

vertikalno okretni kompresijski

Napomena: MH1083 065 ima bubanj s hidrauličkim pogonom

Tablica B.V.2.: Tehnički podaci za bušaća sidra Hercules Tip sidra Nosivost Promjer užeta Tip buš. užeta (nateg) montaže kN / t mm / inch HA200T-SG 890 / 91 50,80÷57,15 / 2“÷21/4“ horizont. HA150T-SG 667 / 68 41,28÷50,80 / 15/8“÷2“ horizont. HA130T-SG 578 / 59 38,10÷44,45 / 1½“÷13/4" horizont. HA120T-SG 445 / 45 31,75÷41,28 / 11/4“÷15/8“ horizont. HA131T 445 / 45 31,75÷41,28 / 11/4“÷15/8“ horizont. HA129T 267 / 27 25,40÷31,75 / 1“÷ 11/4“ horizont. HA119T 267 / 27 25,40÷31,75 / 1“÷ 11/4“ horizont. HA118T 200 / 20 19,05÷31,75 / 3/4"÷11/4“ vertikalno HA117T 133/13,6 15,88÷25,40 / 5/8“÷1“ vertikalno

Promjer Transf. bubnja tlaka mm / inch 1.276 / 50,25“ tlačni 965,2 / 38“ tlačni 831,9 / 32,75“ tlačni 711,2 / 28“ tlačni 711,2 / 28“ vlačni 609,6 / 24“ vlačni 609,6 / 24“ tlačni 406,4 / 16“ tlačni 254,0 / 10“ tlačni

B.VI. KOTUR ZA REZERVNO BUŠAĆE UŽE Rezervno bušaće uže namotano je na kotur čija osovina je oslonjena na nogare pričvršćene za nosivi čelični okvir. Pri odmatanju užeta s kotura on se može okretati oko osovine uz pomoć zasebnog hidrauličkog, pneumatskog ili električnog motora.

A B Slika B.VI.1: Prazan kotur za rezervno bušaće uže s hidrauličkim pogonom Kako je već opisano, bušaće uže pričvršćeno je za bubanj dizalice, prebačeno preko svih koloturnika nepomičnog i pomičnog koloturja i fiksirano stezaljkom sidra bušaćeg užeta. Nakon što se taj dio užeta – od bubnja dizalice do sidra – istroši može ga se zamijeniti na takav način da se otpusti stezaljka sidra i, namatanjem na bubanj dizalice istrošenog dijela uvuče, odmatanjem s kotura, novi, nerabljeni dio i mrtvi kraj se učvrsti u sidru.

3 Koloturni Sustav i Dio

Recommend Documents