Positive Displacement Motor (PDM), běžně známý jako bahenní motor neboObjemový motor (PDM), je objemové elektrické nářadí pro vrtání, které převádí hydraulickou energii vrtné kapaliny na mechanickou rotaci. Široce používaný v aplikacích směrového vrtání, horizontálních vrtů a přímých -děr, PDM umožňuje přesné řízení rotace vrtáku bez otáčení celé vrtací kolony od povrchu.
Základní princip
PDM je poháněno vrtným výplachem (bahnem) čerpaným z povrchových kalových čerpadel. Když kapalina protéká obtokovým ventilem a vstupuje do motorové části, vzniká na vstupu a výstupu motoru tlakový rozdíl. Tento pokles tlaku pohání rotor k excentrickému otáčení uvnitř statoru. Rychlost otáčení a krouticí moment jsou přenášeny přes kardanový kloub (flex hřídel) a sestavu hnacího hřídele na vrták, což umožňuje operace vrtání.
Hlavní komponenty
PDM se skládá ze čtyř hlavních sestav:
- Obtokový ventil
- Hydraulický motor (stator a rotor)
- Univerzální kloub (flexní hřídel)
- Sestava hnacího hřídele
1. Obtokový ventil
Obtokový ventil obsahuje tělo ventilu, pouzdro ventilu, jádro ventilu a pružinu. Působením tlaku tekutiny se jádro ventilu posouvá uvnitř pouzdra a mění dráhu průtoku. Ventil má dva stavy:
- Stav obchvatu (otevřený):Během zapínání nebo vystupování (když je průtok bahna nízký nebo zastavený) pružina tlačí jádro nahoru a otevírá obtokové porty. Bláto ve vrtací koloně obchází motor a vystupuje do mezikruží.
- Uzavřený stav:Když průtok a tlak bahna dosáhnou nastavené hodnoty, jádro se posune dolů a uzavře obtokové porty. Veškeré bláto pak proudí motorem a přeměňuje tlakovou energii na mechanickou rotaci.
2. Sekce motoru (stator a rotor)
Motor je hlavní součástí PDM.
Stator:Ocelová trubka s elastomerovou (gumovou) výstelkou lisovaná do šroubovitého tvaru se specifickými geometrickými parametry.
Rotor:Tvrdě{0}}potažený ocelový šroubovitý šroub (obvykle pochromovaný-nebo tvrdý-čelní), který zabírá se statorem.
Rotor a stator tvoří řadu utěsněných dutin. Jak tlak bahna nutí rotor otáčet se excentricky uvnitř statoru, rotace se přenáší na korunku. Jediné stoupání šroubovice (jeden úplný závit) se rovná jednomu stupni. Pro efektivní provoz by tlaková ztráta na stupeň neměla překročit 0,8 MPa (přibližně 116 psi); mimo to se zvyšuje vnitřní netěsnost (prokluzování), rychlost rotoru prudce klesá a může dojít k poškození motoru.
Výkonové charakteristiky:
- Teoretický výstupní moment je úměrný poklesu tlaku motoru.
- Výstupní rychlost otáčení (RPM) je úměrná průtoku vstupního kalu.
- S rostoucí zátěží (bitový moment) se otáčky motoru snižují.
Monitorováním tlaku a průtoku povrchového čerpadla může vrtačka efektivně řídit krouticí moment a otáčky za minutu.
Rotorové laloky (závity):Rotory mohou být jednoduché-lalokové nebo více-lalokové.
- Méně laloků (např. 1:2)→ Vyšší otáčky, nižší točivý moment.
- Více laloků (např. 7:8)→ Nižší otáčky, vyšší kroutící moment (ideální pro aplikace s vysokým-točivým momentem, jako je horizontální vrtání).
3. Univerzální kloub (pružný hřídel)
Křížový kloub převádí planetový (excentrický) pohyb rotoru na soustředné (axiální) otáčení hnacího hřídele. Většina moderních PDM používá konstrukci flexibilní hřídele (flex-shaft) pro spolehlivost a kompaktnost.
4. Sestava hnacího hřídele
Hnací hřídel přenáší rotaci a krouticí moment z křížového kloubu na vrták. Nese také axiální (váha-na-bitu) a radiální zatížení vyskytující se během vrtání. Proto hnací hřídele vyžadují vysokou tvrdost, vynikající odolnost proti opotřebení a dlouhou životnost. Tepelné zpracování (kalení a temperování) se běžně používá k výraznému prodloužení životnosti součástí hnacího hřídele.
Provozní směrnice
- Průtok:Skutečný průtok bahna musí zůstat v rozmezí doporučeném výrobcem. Nadměrný průtok může urychlit opotřebení; nedostatečný průtok snižuje účinnost motoru.
- Pokles tlaku:Sledujte pokles tlaku na motoru. Náhlé zvýšení nebo nepravidelné chování může znamenat zastavení motoru nebo vnitřní poškození.
- Startovací točivý moment:Počáteční moment odtrhu může být vyšší než moment chodu; Operátoři by měli pomalu zatěžovat.
Aplikace
PDM jsou nezbytné pro:
- Směrové a horizontální vrtání (s ohnutým pouzdrem).
- Sidetracking a znovu{0}}vrtání.
- Vrtání spirálových trubek.
- Přímé-vrtání děr tam, kde je požadována řízená rychlost bitu.
Objemový motor je vyspělý, spolehlivý vrtný nástroj, který přeměňuje hydraulickou sílu na mechanickou rotaci a umožňuje efektivní vrtání ve vertikálních, vychýlených a horizontálních vrtech. Pochopení jeho součástí-obtokového ventilu, motoru (stator/rotor), kardanového kloubu a hnacího hřídele-, jakož i vztahů mezi průtokem, tlakovou ztrátou, kroutícím momentem a rychlostí, je zásadní pro optimalizaci výkonu vrtání a předcházení poruchám vrtů. Pokroky v technologii elastomerů, povlakování rotorů a tepelného zpracování hnacích hřídelů nadále rozšiřují provozní obálku PDM v prostředí s vysokou-teplotou, vysokým-točivým momentem a náročným vrtacím prostředím. Pro podrobnější informace prosím neváhejte kontaktovat tým Vigor pro podrobnější informace o produktu.
