29 июля 2021 
Просмотров: 696 
При существующем обилии на рынке пневмоударников это действительно непростая задача, подобрать пневмоударник, который бы наилучшим образом со ответствовал поставленным задачам в конкретной области применения. У некоторых производителей может иметься до шести пневмоударников для бурения скважины одного и того же размера. Почему так много? Читайте дальше! Типоразмер пневмоударника. В общем, попытайтесь выбрать размер пневмоударника как можно точнее к предполагаемому размеру скважины. Чем больше диаметр пневмоударника, тем больше диаметр поршня, тем выше производительность.
На рисунке 1 показана динамика падения производительности при использовании коронки слишком большого для пневмоударника размера.
На рисунке 2 показано, как наилучшим образом поддерживать производительность, перейдя к большему размеру пневмоударника. Но не только это, пневмоударник большего размера позволяет использовать больший хвостовик коронки, при этом лучшая передача энергии позволяет получать большее усилие и меньшие нагрузки а значит, повышение надежности и снижение расходов на пройденный метр. Единственной причиной, почему выбор пневмоударника не должен основываться исключительно на размере скважины, является гибкость и капитальные затраты других пневмоударников. Специальные размеры пневмоударников, такие как 5,5 или 11 дюймов часто используются подобных ситуациях для поддержания производительности за счет гибкости.
Потребление пневмоударником воздуха. Количество воздуха, которое может подавать компрессор, тоже является фактором при выборе пневмоударника. В общем, лучше всего выбирать пневмоударник с учетом максимальных рабочих условий компрессора. Чем выше рабочее давление пневмоударника, тем выше производительность. Но, подобно двигателю Вашего автомобиля, мастерство и технология производителя будут играть большую роль в эффективности и производительности пневмоударника в различных условиях.
Некоторые производители предлагают пневмоударники малого (LV) и сверхмалого потребления воздуха. Такие пневмоударники обычно представляют собой варианты стандартных пневмоударников и могут иметь отличающиеся поршни, гильзы и/или жесткие клапаны. Другое направление, по которому идут производители – изменение времени закрытия и открытия клапана, а также изменение объемов путем замены одного узла, с целью адаптировать характеристики потребления воздуха. Кроме преимущества, что в этом случае нужно хранить меньше деталей на складе, это еще дает большую гибкость и больше возможностей оптимизации бурения с использованием различного бурового оборудования и в различных условиях работы. На следующих графиках приведены кривые производительности для трех типичных пневмоударников, по данным, предоставленным производителем. Например, возьмем три типичных случая работы и разберемся, как оценить для каждого из них рабочее давление и как осуществить выбор пневмоударника.
Случай 1. Компрессор 750 SCFM X 250 PSI (21,24 м3 Х 17,24 бар). По графику видно, что компрессор подает больше воздуха, чем может потребить любой из пневмоударников. Пневмоударник 1 является самым близким к максимальным рабочим условиям компрессора и будет давать наилучшую производительность. Пневмоударники 2 и 3 конечно, будут работать, но за счет стравливающего клапана компрессора, который будет выпускать избыточный воздух (а это не очень желательная ситуация особенно для поршневого компрессора). Есть еще две причины, почему стоит задуматься о применении пневмоударников 2 и 3, 1) благодаря меньшему потреблению воздуха скорость потока воздуха будет меньшей, что скажется меньшей эрозией коронки и пневмоударника, и 2) из соображений сокращения энергетических требований и экономии топлива.
Ожидаемый коэффициент производительности:
Пневмоударник 1 110%
Пневмоударник 2 104%
Пневмоударник 3 100%
Случай 2. Компрессор 450 SCFM X 250 PSI (12,74 м3 Х 17,24 бар). С точки зрения производительности, Пневмоударник 3 по видимому, может выдать наибольшую производительность при удерживании во время бурения давления около 15 бар. Оператор, из соображений оптимальных условий работы, предпочитает работать при давлении 12 – 15 бар, поэтому мы бы выбрали Пневмоударник 2, или, возможно, Пневмоударник 3.
Ожидаемый коэффициент производительности:
Пневмоударник 1 190%
Пневмоударник 2 142%
Пневмоударник 3 100%
Случай 3. Компрессор 825 SCFM X 250 PSI (23,34 м3Х 17,24 бар). В соответствии с графиком, Пневмоударник 3 не будет использовать всего воздуха, который может подавать компрессор, что повлечет за собой частичную недогрузку компрессора. С другой стороны, Пневмоударник 2 требует больше воздуха, чем может подать компрессор, таким образом, он будет работать только при 22 бар. Если выполнять расчеты на бумаге, то можно ожидать, что эти пневмоударники будут иметь одинаковую производительность. Однако, опыт показывает, что компрессоры редко подают на пневмоударники столько воздуха, сколько указано на их табличках. Утечки на соединениях бурового оборудования, высота, забитые впускные фильтры, состояние масляной системы и даже погода могут влиять на подачу воздуха. Зная это, а также то, что объем воздуха может ограничиваться 19 кубическими метрами в минуту, выбор будет правильным, если мы остановимся на Пневмоударнике 3.
Ожидаемый коэффициент производительности:
Пневмоударник 1 100%
Пневмоударник 2 118%
Пневмоударник 3 136%
Пневмоударники для тяжелых условий работы. Эти пневмоударники несколько больше по наружному диаметру, чтобы можно было делать больше допусков на выработку. Некоторые производители называют их “пневмоударники, на полдюйма больше”, например, пневмоударники на 6,5 дюйма. На самом деле они могут и не быть пневмоударниками на 6,5, это просто пневмоударники для тяжелых условий работы с теми же деталями внутри.
Пневмоударники для глубоких скважин. Эти пневмоударники специально разработаны для работы с высокой производительностью в условиях высокого обратного давления, например, при больших объемах грунтовых вод или в очень глубоких скважинах.
Обратное давление значительно снижает скорость ударов поршня, в конечном итоге вызывая циклическое поступательное движение поршня, но не бурение или “вымывание”. Такие пневмоударники имеют специальную конструкцию поршня, которая предусматривает очень большой нижний объем, чтобы снизить степень сжатия, что делает их менее чувствительными к обратному давлению. Погружные пневмоударники не являются чрезвычайно эффективными при обычном бурении из-за большой массы поршня и значительного потребления воздуха. Можно приспособить стандартные пневмоударники для работы в условиях высокого обратного давления путем увеличения давления воздуха, то есть, путем повышения потребления воздуха и улучшения продувки.
Характеристики пневмоударника
Каждая модель пневмоударника имеет свои собственные характеристики, зависящие главным образом от конструкции и от рабочего давления. Двумя значениями, которые используются для описания этих характеристик, являются сила удара и частота ударов (ударов в минуту). Как же это влияет на производительность? В основном, ударные пневмоударники с невысокой ударной энергией и большой частотой ударов хорошо работают в мягких трещиноватых породах, в которых пневмоударник с большой силой удара стал бы зарываться. В условиях прочной горной породы без большой силы удара применение мощности неэффективно. При сравнении двух пневмоударников по признаку силы удара и частоты ударов необходимо быть очень осторожным. Значения, полученные на испытательном стенде или путем расчетов, могут не учитывать факторов, возникающих при фактической работе в условиях горной породы. Чтобы еще более усложнить ситуацию, скажем, что конфигурация рабочей поверхности коронки и состояние штырей играют значительную роль в том, насколько эффективно энергия будет передаваться на породу, что важно для максимальной скорости проходки. Поэтому для выбора пневмоударника используйте графики, основанные на потреблении пневмоударником воздуха. Это наиболее важная составляющая производительности. Параметры пневмоударника и характеристики коронки будут влиять на производительность, но метод проб и ошибок – это единственно верный способ поиска пути к повышению производительности.
Продолжение статьи следует…
