Positive Displacement Motor (PDM), bežne známy ako bahenný motor aleboObjemový motor (PDM), je objemové elektrické náradie na vŕtanie, ktoré premieňa hydraulickú energiu vrtnej kvapaliny na mechanickú rotáciu. PDM, ktorý sa široko používa pri smerovom vŕtaní, horizontálnych vrtoch a priamych{1}}dierach, umožňuje presné ovládanie rotácie korunky bez otáčania celej vŕtacej kolóny od povrchu.
Základný princíp
PDM je poháňaný vrtnou kvapalinou (bahnom) čerpanou z povrchových kalových čerpadiel. Keď kvapalina preteká obtokovým ventilom a vstupuje do sekcie motora, na vstupe a výstupe motora vzniká tlakový rozdiel. Tento pokles tlaku poháňa rotor, aby sa excentricky otáčal v statore. Rýchlosť otáčania a krútiaci moment sa prenášajú cez kardanový kĺb (flex hriadeľ) a zostavu hnacieho hriadeľa na vrták, čo umožňuje vŕtanie.
Hlavné komponenty
PDM pozostáva zo štyroch hlavných zostáv:
- Obtokový ventil
- Hydraulický motor (stator a rotor)
- Univerzálny kĺb (flexný hriadeľ)
- Zostava hnacieho hriadeľa
1. Obtokový ventil
Obtokový ventil obsahuje teleso ventilu, objímku ventilu, jadro ventilu a pružinu. Pôsobením tlaku tekutiny sa jadro ventilu posúva v objímke, čím sa mení dráha toku. Ventil má dva stavy:
- Stav obchvatu (otvorený):Počas spúšťania alebo vystupovania (keď je prietok bahna nízky alebo zastavený) pružina tlačí jadro nahor a otvára obtokové porty. Blato vo vŕtacej kolóne obchádza motor a vystupuje do medzikružia.
- Uzavretý stav:Keď prietok bahna a tlak dosiahnu nastavenú hodnotu, jadro sa posunie nadol, čím sa zatvoria obtokové porty. Všetko blato potom prúdi cez motor a premieňa tlakovú energiu na mechanickú rotáciu.
2. Sekcia motora (stator a rotor)
Motor je hlavnou súčasťou PDM.
Stator:Oceľová rúrka s elastomérovou (gumovou) výstelkou lisovaná do špirálovitého tvaru so špecifickými geometrickými parametrami.
Rotor:Tvrdo{0}}potiahnutá oceľová špirálová skrutka (zvyčajne pochrómovaná-alebo s tvrdým{2}}čelom), ktorá zapadá do statora.
Rotor a stator tvoria sériu utesnených dutín. Keď tlak bahna núti rotor otáčať sa excentricky v statore, rotácia sa prenáša na korunku. Jediný závitový závit (jeden úplný závit) sa rovná jednému stupňu. Pre efektívnu prevádzku by pokles tlaku na stupeň nemal prekročiť 0,8 MPa (približne 116 psi); okrem toho sa vnútorná netesnosť (preklzávanie) zvyšuje, otáčky rotora prudko klesajú a môže dôjsť k poškodeniu motora.
Výkonnostné charakteristiky:
- Teoretický výstupný krútiaci moment je úmerný poklesu tlaku motora.
- Výstupná rýchlosť otáčania (RPM) je úmerná prietoku vstupného kalu.
- So zvyšujúcim sa zaťažením (bitový moment) sa rýchlosť motora znižuje.
Monitorovaním tlaku a prietoku povrchového čerpadla môže vŕtačka efektívne riadiť krútiaci moment a otáčky vrtu.
Rotorové laloky (závity):Rotory môžu byť jedno{0}}lalokové alebo viac{1}}lalokové.
- Menej lalokov (napr. 1:2)→ Vyššie otáčky, nižší krútiaci moment.
- Viac lalokov (napr. 7:8)→ Nižšie otáčky, vyšší krútiaci moment (ideálne pre aplikácie s vysokým-krútiacim momentom, ako je horizontálne vŕtanie).
3. Univerzálny kĺb (Ohybný hriadeľ)
Univerzálny kĺb prevádza planétový (excentrický) pohyb rotora na sústredné (axiálne) otáčanie hnacieho hriadeľa. Väčšina moderných PDM používa flexibilný hriadeľ (flex{1}}hriadeľ) pre spoľahlivosť a kompaktnosť.
4. Zostava hnacieho hriadeľa
Hnací hriadeľ prenáša rotáciu a krútiaci moment z univerzálneho kĺbu na vrták. Tiež znáša axiálne (hmotnosť-na-bitu) a radiálne zaťaženie vyskytujúce sa počas vŕtania. Preto hnacie hriadele vyžadujú vysokú tvrdosť, vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu a dlhú životnosť. Tepelné spracovanie (kalenie a popúšťanie) sa bežne používa na výrazné predĺženie životnosti komponentov hnacieho hriadeľa.
Prevádzkové smernice
- Prietok:Skutočný prietok bahna musí zostať v rozsahu odporúčanom výrobcom. Nadmerný prietok môže urýchliť opotrebovanie; nedostatočný prietok znižuje účinnosť motora.
- Pokles tlaku:Sledujte pokles tlaku na motore. Náhle zvýšenie alebo nepravidelné správanie môže naznačovať zastavenie motora alebo vnútorné poškodenie.
- Štartovací krútiaci moment:Počiatočný vypínací moment môže byť vyšší ako prevádzkový moment; operátori by mali pomaly aplikovať záťaž.
Aplikácie
PDM sú nevyhnutné pre:
- Smerové a horizontálne vŕtanie (s ohnutým puzdrom).
- Sidetracking a re{0}}vŕtanie.
- Vŕtanie vinutých rúrok.
- Priame{0}}vŕtanie otvorov tam, kde je požadovaná riadená rýchlosť bitu.
Objemový motor je vyspelý, spoľahlivý vrtný nástroj, ktorý transformuje hydraulickú silu na mechanickú rotáciu, čo umožňuje efektívne vŕtanie vo vertikálnych, vychýlených a horizontálnych vrtoch. Pochopenie jeho komponentov-obtokového ventilu, motora (stator/rotor), univerzálneho kĺbu a hnacieho hriadeľa-, ako aj vzťahov medzi prietokom, poklesom tlaku, krútiacim momentom a rýchlosťou, je základom pre optimalizáciu výkonu vŕtania a predchádzanie poruchám vŕtania. Pokroky v technológii elastoméru, povlaku rotora a tepelného spracovania hnacích hriadeľov naďalej rozširujú prevádzkovú obálku PDM vo vysokých-teplotách, vysokom{5}}krútiacom momente a náročných prostrediach vŕtania. Pre podrobnejšie informácie, prosím, neváhajte kontaktovať Vigor tím pre podrobnejšie informácie o produkte.
