полевое водоснабжение. Учебное пособие по полевому водоснабжению предназначено для изуче ния средств добычи, очистки и хранения воды, порядка проведения разведки водоисточников и оборудования на них пунктов полевого водоснабжения
 Скачать 3.8 Mb.
|
|
5.2. ПЕРЕДВИЖНАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА ПБУ-50м, ПБУ-200 И БУРОВАЯ УСТАНОВКА УРБ-3АМ 5.2.1. Назначение, тактико-технические характеристики передвиж- ной буровой установки ПБУ-50м, ПБУ-200 и УРБ-3АМ Установка ПБУ-50 М предназначена для добычи подземных вод в поле- вых условиях путем устройства временных и постоянных буровых скважин и шахтных колодцев в породах до IV категории по буримости (рис.34). Буровые установки ПБУ-50М применяются для оборудования армейского пункта добычи и очистки воды. Рис.34. Передвижная буровая установка ПБУ-50М (общий вид) Буровая установка ПБУ-200 предназначена для добычи подземных вод в породах до IV категории по буримости. Она применяется для устройства во- дозаборных скважин на пунктах добычи и очистки воды (рис.35). Установкой ПБУ-200 устраиваются временные водозаборные скважины при их эксплуата- ции до пяти суток и постоянные (стационарные) скважины, рассчитанные на длительную эксплуатацию. Комплект оборудования ПБУ-200 многократного использования, позво- ляет устройство и эксплуатацию одной временной скважины глубиной до 200 м или двух скважин глубиной до 100 м каждая. В комплекте имеется инструмент для устройства постоянных скважин и откачки воды с применением эрлифта. Для оборудования таких скважин дополнительно требуются обсадные трубы 94 диаметром 168 и 273 мм, фильтры и насосы, которые в комплект установки не входят. Рис.35. Передвижная буровая установка ПБУ-200 (общий вид) Для перевозки установки ПБУ-200 по железной дороге требуется шесть четырехосных платформ. Буровая установка УРБ-ЗАМ предназначается для устройства постоян- ных скважин в породах до VI категории по буримости. Установка состоит из- бурового станка (рис.36), основные механизмы которого смонтированы на шас- си автомобиля МАЗ-500, транспортного автомобиля МАЗ-500 для перевозки бурового оборудования и инструмента, и специального оборудованного авто- мобиля ЗИЛ-131 с прицепом-роспуском для перевозки бурильных труб. Рис. 36. Буровой станок установки УРБ-ЗАМ в транспортном положении 95 Таблица 2.2 Основные характеристики буровой установки УРБ-ЗАМ Глубина бурения под обсадные трубы диаметром 168 мм 250 м Время на сооружение скважин тремя расчетами (всего 15 чел.) при непре- рывном бурении на глубину: 50-100 м 5-7 сут. 100-150 м 7-10 сут. 150-200 м 10-14 сут. Масса бурового станка в транспортном положении 13200 кг Масса комплектующего имущества 10500 кг Основные тактико-технические характеристики установок ПБУ-50м и ПБУ-200 приведены в таблице 2.1. 5.2.2. Устройство и принцип действия ПБУ-50м В состав буровой установки входят: буровой станок, смонтированный на шасси автомобиля ЗИЛ-131; транспортный автомобиль (ЗИЛ-131); два прицепа типа 2-ПН-2М модели СМЗ-8325 (в составе установки ПБУ- 50 применены прицепы 2-ПН-4). На транспортном автомобиле и одном из прицепов размещено буровое оборудование и инструмент для устройства скважин, на другом прицепе – бу- ровое оборудование и инструмент для устройства шахтных колодцев. Бурение скважин производится шнековым способом путем забуривания станком пустотелой шнековой колонны наращиваемой в процессе бурения по мере углубления. Ударный механизм используется при креплении скважины обсадными трубами. С помощью буровой установки устраиваются временные скважины (для эксплуатации в течение 2-3 суток) и постоянные (стационарные) скважины, рассчитанные на длительную эксплуатацию. 96 Шахтные колодцы (шурфы) бурятся имеющимся в комплекте установки специальным буром, который вращается станком через колонну гладких буро- вых штанг. Пробуренный колодец (шурф) крепится железобетонными, сталь- ными или деревометаллическими кольцами диаметром 1000 мм, которые изго- тавливаются силами войск. Установки ПБУ-50М и ПБУ-50 отличаются оборудованием для бурения шахтных колодцев. Колодезный бур ПБУ-50М – шнековый, с уширителями и механической разгрузкой, а ПБУ-50 – цилиндрический, секционный, с ушири- телями и гидроразгрузкой, Буровой станок (рис.37) предназначен для бурения водозаборных сква- жин и шахтных колодцев и представляет собой агрегат сухого вращательного бурения с гидравлической подачей инструмента и вспомогательным ударным механизмом. Буровой станок смонтирован на шасси автомобиля ЗИЛ-131 с приводом трансмиссии от его двигателя. Все узлы бурового станка, кроме коробки отбора мощности, установлены и закреплены на сварной раме, которая в свою очередь, крепится к лонжеронам рамы автомобиля через деревянные прокладки с помощью стремянок. В состав бурового станка входят: рама бурового станка; телескопическая мачта с механизмом подачи вращателя; трансмиссия; гидропривод; электрооборудование; система управления. Рама бурового станка представляет собой сварную конструкцию из профильного проката и состоит из двух продольных балок. Связанных между собой поперечными балками, окантовывающих раму швеллеров и других эле- ментов. На раме крепится все оборудование бурового станка. Сзади к раме при- варены стойки для крепления мачты, а спереди – стойки с откидными болтами 97 для крепления мачты в транспортном положении. В передней части к раме кре- пится маслобак гидравлической системы. Телескопическая мачта предназначена для крепления элементов транс- миссии, узлов механизма подачи и винтовых домкратов. Механизм подачи состоит из двух гидроцилиндров подачи и каретки. Мачта представляет собой сварную трубчатую ферму с поперечными раскосами из уголкового проката. Рис.37. Буровой станок (вид с боку): 1 – бак; 2 – стойка; 3,5,10 и 11 – рычаги; 4 – пульт управления; 6 – гидроцилиндр подъема мачты; 7 – мачта; 8 – вертикальный вал; 9 - предохранительная муфта; 12 – рама Передние стойки и задние стойки с подкосами связаны нижней плитой, верхней плитой и четырьмя коробчатыми поясами. С задней стороны к мачте приварена стремянка. Между двумя верхними поясами приварен кронштейн с двумя роликами. Телескопическая мачта шарнирно закреплена на стойках рамы. Мачта устанавливается в рабочее положение с помощью двух гидроцилиндров. В ра- бочем положении мачта крепится двумя откидными болтами, установленными 98 на задней поперечине рамы. В транспортном положении мачта опирается на переднюю стойку и крепится к ней двумя откидными болтами. При переводе установки в транспортное положение вращатель поворачи- вается вправо по ходу автомобиля и фиксируется пальцем в проушинах карет- ки. Каретка с вращателем с помощью двух гидроцилиндров подачи перемеща- ется вверх и вниз по передним стойкам мачты. Траверса мачты и гидроцилин- дры подачи образуют подвижную телескопическую часть мачты, что обеспечи- вает увеличение высоты ее на величину хода гидроцилиндров подачи. Гидро- цилиндры подачи вращателя служат для перемещения каретки с вращателем по передним стойкам мачты при бурении, а также при выполнении спускоподъем- ных операций требующих значительных усилий. Винтовые домкраты служат для установки мачты в вертикальное поло- жение по отвесу. Они состоят из винта, втулки и башмака. Гидроцилиндры подъема мачты обеспечивают перевод ее в рабочее (вер- тикальное) положение, а также служат для укладки мачты в транспортное по- ложение. Устройство для блокировки механизма укладки мачты состоит из крон- штейна с пластиной, закрепленных на каретке мачты винтами, и гидрозамка, который устанавливается на нижней плите мачты и крепится болтами. Трансмиссия бурового станка (рис.38) передает мощность от раздаточ- ной коробки автомобиля к буровому инструменту. Крутящий момент от двига- теля базового автомобиля при частоте вращения коленчатого вала 26,7 с -1 (1600 об/мин) через коробку передач на пятой (прямой) передаче и раздаточную ко- робку вращение передается на коробку отбора мощности. Косозубый вал-шестерня коробки отбора мощности через паразитную шестерню получает вращение от шестерни находящейся на первичном валу раздаточной коробки автомобиля. Вал-шестерня соединяется с выходным ва- лом коробки отбора мощности зубчатой муфтой. Трансмиссия бурового станка состоит из коробки отбора мощности ко- робки передач с приводом на два гидронасоса, конического редуктора, углового 99 редуктора, вертикального вала, верхнего редуктора, ведущего трехгранного ва- ла, вращателя, лебедки и ударного механизма. Рис.38. Трансмиссия 1 – КОМ; 2-КП; 3,7 и 20 – карданные валы; 4 – ударный механизм; 5 – конический редук- тор;6 – лебедка; 8 – угловой редуктор; 9 и 10 – муфты; 11 – ролик; 12 – траверса; 13 – верх- ний редуктор; 14 и 16 – валы; 15 – мачта; 17 – гидроцилиндр; 18 – вращатель; 19 – рама Выходной вал коробки отбора мощности карданным валом соединяется с первичным валом коробки передач, которая, в свою очередь, карданным валом соединяется с первичным валом конического редуктора. Конический редуктор передает крутящий момент на лебедку с ударным механизмом, а через кардан- ный вал на угловой редуктор, который, в свою очередь, соединяется через зуб- чатую муфту с вертикальным валом. Зубчатая муфта в рабочем положении устанавливается на полумуфту уг- лового редуктора, а перед укладкой мачты в транспортное положение она пе- ремещается вверх и фиксируется. Муфта поднимается автоматически с помо- щью гидравлического цилиндра. В верхней части вертикального вала монтиру- ется предохранительная пальцевая муфта, через которую он соединяется с пер- вичным валом верхнего редуктора. 100 От верхнего редуктора крутящий момент через ведущий трехгранный вал передается на вращатель. Верхний конец трехгранного вала крепится в травер- се, а нижний входит в трехгранное отверстие ведущей шестерни вращателя и фиксируется. В шпинделе вращателя крепится патрон, с помощью которого вращатель соединяется с буровым инструментом. Коробка отбора мощности служит для передачи крутящего момента от двигателя базового автомобиля к механизмам бурового станка. Конический редуктор служит для передачи вращения на вращатель и на лебедку с ударным механизмом. Угловой редуктор получает вращение от конического редуктора через карданный вал и передает его на зубчатую муфту вертикального вала. Угловой редуктор состоит из корпуса, первичного вала-шестерни и вто- ричного вала с конической шестерней. Вертикальный вал предназначен для передачи вращения от углового ре- дуктора к верхнему редуктору. Верхний редуктор предназначен для передачи вращения от вертикального вала на трехгранный ведущий вал. Трехгранный ведущий вал служит для передачи крутящего момента от верхнего редуктора к вращателю бурового станка. Траверса несет на себе кронблочную систему, состоящую из двух роли- ков, вращающихся на осях и ограждения. Вращатель служит для передачи вращения от трехгранного вала к буро- вому снаряду. Лебедка предназначена для подъема и спуска бурового инструмента, об- садных труб, железобетонных и деревометаллических колец, а также для раз- личных вспомогательных работ. Ударный механизм предназначен для ударно-канатного бурения. Ударный механизм состоит из вала с кронштейном, ролика, двух криво- шипов и двух шатунов. 101 Коробка передач бурового станка имеет четыре прямых и одну обратную передачи. От коробки отбора мощности вращение через карданный вал передается на первичный вал коробки передач с шестерней привода маслонасосов. Ше- стерня первичного вала через паразитную шестерню передает вращение ше- стерням, соединенным с валами маслонасосов НШ-46 и НШ-10. Гидравлическая система служит для подъема и опускания мачты, пода- чи вращателя вверх и вниз. Механизированной разгрузки колодезного бура и для включения зубчатой муфты вертикального вала при укладке мачты в транспортное положение. Для выполнения указанных операций и управления ими гидравлическая система станка имеет два шестеренных насоса левого вращения (поз. 1 и 4), два гидроцилиндра подъема и опускания мачты (поз. 6), два гидроцилиндра подачи вращателя (поз. 9), пульт гидроуправления, маслоблок и систему трубопрово- дов. Насос марки НШ-46 имеет производительность 60 л/мин, насос марки НШ-10 – 16 л/мин при давлении 9,8 МПа (100 кгс/см 2 ). Механизированная выгрузка из колодезного бура осуществляется гидрав- лическим ключом. Масло к его гидроцилиндру подводится по шлангам. Управ- ление гидроключом выполняется перемещением золотника. При переводе его вверх происходит выгрузка породы, вниз – постановка в исходное положение (закрытие лопасти бура). Через трубопроводы масло поступает на слив в маслобак (поз. 2), проходя сетчатый фильтр (поз. 3). В гидросистему ПБУ-50М введены шариковые замки гидроцилиндров подачи и устройство для блокировки механизма укладки мачты. Шариковые замки, установленные в верхней полости гидроцилиндров подачи, фиксируют каретку вращателя с гидроцилиндрами подачи в крайнем нижнем положении. Они предотвращают самопроизвольное перемещение ка- 102 ретки вращателя по ходу движения машины из-за перетекания рабочей жидко- сти из полости гидроцилиндров подачи вращателя, в полость над поршнем. Устройство для блокировки механизма укладки мачты, представляющее собой гидрозамок, исключает возможность повреждения кабины бурового станка при переводе мачты в транспортное положение с не полностью опущен- ной кареткой. При не полностью опущенной каретке шарик гидрозамка пере- крывает проходное отверстие, и рабочая жидкость не поступает от пульта гид- роуправления к гидроцилиндрам подъема и опускания мачты. Гидрозамок со- стоит из корпуса, толкателя, шарикового клапана и двух штуцеров. Электрооборудование служит для освещения рабочего мета дистанци- онного запуска двигателя бурового станка и его аварийной остановки, а также для контроля над режимом работы двигателя. Буровой станок имеет 12-вольтное электрооборудование, выполненное по однопроводной схеме. Источниками тока служат генератор и аккумуляторная батарея автомоби- ля. На щитке прибора типа КП5Е пульта управления бурового станка смонти- рованы спидометр, указатели давления масла, температуры охлаждающей жид- кости, уровня топлива в баке и амперметр. Управление буровым станком располагается с левой стороны у рабоче- го места бурильщика. Работа бурового станка контролируется по приборам, установленным на пульте управления. Рядом с пультом установлены рычаги управления лебедкой и ударным механизмом, рычаг управление коробкой пе- редач, рычаг управления газом двигателя и рычаг управление коническим ре- дуктором. В передней части бурового станка установлен бак для рабочей жид- кости гидросистемы. Управление бурового станка делится на: управление коробкой передач: для переключения передач трансмиссии; управление коническим редуктором: для включения и лебедки; управление газом двигателя; управления гидросистемой. 103 Все элементы управления выведены на пульт управления со щитком при- боров для контроля над работой двигателя. Ниже приборного щитка расположены рукоятки: управления гидроклю- чем, подачи вращателя, подъема и опускания мачты, включения насоса НШ-46, который обеспечивает увеличениие скорости выполнения тех или иных опера- ций, выполняемых с помощью гидравлики станка. Давление масла в системе регулируется ручкой и контролируется по ма- нометру. С левой стороны корпуса расположена рукоятка управления краном пневмоцилиндра муфты сцепления. Справа имеются два штуцера для подклю- чения шлангов гидроключа. Штуцера имеют шариковые самозакрывающиеся, быстро разъемные замки. Рукоятка фиксируется в транспортном положении специальным предо- хранителем. Комплект оборудования для сооружения временных скважин вклю- чает: буровую коронку, отстойник, водоприемное устройство (обнажающий фильтр), шнеки, штанговый насос, а также инструмент и принадлежности. Буровая коронка предназначена для разрушения горных пород в про- цессе бурения скважины. Она состоит из корпуса с тремя приваренными перь- ями и шестигранным хвостовиком, фиксатора с пружиной и пробкой. Отстойник предназначен для сбора частиц водоносной породы. Прони- кающей через фильтр при откачке воды, а также служит в качестве анкера при обнажении фильтра. Он изготовлен из трубы диаметром 127 мм. К нижней ча- сти, которой приварена муфта с цилиндрическим отверстием под палец и ше- стигранным отверстием под хвостовик коронки. На поверхности отстойника по винтовой линии приварена стальная спираль, нижний конец которой направлен твердым сплавом. Водоприемное устройство (обнажающийся фильтр) служит для осветле- ния воды, поступающей из водоносной породы. Оно состоит из шнекового ста- кана и фильтра. 104 Шнековый стакан защищает фильтр от глинизации и механических по- вреждений в процессе бурения. К нему также крепится на резьбе цилиндр штангового насоса. Шнековый стакан представляет собой трубу диаметром 127 мм, на наружной поверхности которой приварена стальная спираль, а по кон- цам кулачковая полумуфта и втулка. Фильтр состоит из перфорированной трубы, проволочного каркаса, сетки галунного плетения, дырчатого кожуха и сальникового уплотнения. В верхней части перфорированной трубы приварена втулка с тремя кулачками, к нижней части – хвостовик с ленточной резьбой и пазом под шпонку, служащий для со- единения фильтра с отстойником. Сальниковое уплотнение не допускает проникновения пород под шнеко- вый стакан и во внутреннюю полость фильтра. Сальниковое уплотнение вклю- чает фетровый сальник и поджимные металлические кольца. В процессе бурения (при правом вращении) фильтр закрыт шнековым стаканом и удерживается в этом положении кулачками в горизонтальных и располагаются против вертикальных пазов кулачковой полумуфты. При подъ- еме буровой колонны коронка, отстойник и фильтр остаются на забое, а шнеко- вый стакан с насосным цилиндром поднимаются вверх до захода кулачков в вертикальные пазы втулки. Что обеспечивает обнажение рабочей части фильтра и приток воды в скважину. Фильтр обеспечивает забор воды из водоносных пластов, представленных как песчаными отложениями различного гранулометрического состава, так и трещиноватыми породами. |