22 Выбор приводных электродвигателей станков-качалок

Чтобы определить мощность электродвигателя для привода СК, необходимо знать подачу насоса и глубину его подвески, а также некоторые параметры насоса и станка. По формуле эффективная мощность электродвигателя

P_э=(K₁+K₂*G*s)n/ η_п, где G - масса (в кг) столба жидкости над плунжером, опре­деляемая полной площадью плунжера и высотой подачи жид­кости; s-длина хода устьевого штока, м; п-число качаний в 1 с; η_п-КПД передачи от вала двигателя к валу кривошипа (0,96-0,98); К1-коэф-т, завися­щий, от типа СК; К2-коэф-т, значение ко­торого может быть найдено для насосов диаметром 28-120 мм из выражения

K₂=1,26*10^-2*корень(0,28(1+3,6*s*n²/d³*10⁵)²+α_п²), где d-диаметр плунжера насоса, мм; α_п-коэф-т подачи установки, представляющий собой отношение фактиче­ской подачи установки Q к теоретической подаче Q_т, определя­емой полным объемом, описываемым плунжером при равенстве хода последнего ходу полированного штока s. Значения α_п принимаются для условий нового насоса и лежат в пределах 0,8-0,85.

В данном случае для определения мощности двигателя необходимо использовать две формулы, что при расчетах по нескольким сот­ням скважин становится трудоемкой операцией. По другой формуле эффективная мощность электродвигателя (в кВт)

P_э=1,7*К₀*К_а*d²*H*s*n*10^-7+P₀, где К_о - относительный коэф-т формы кривой вращаю­щего момента на валу двигателя, равный отношению фактического коэф-та формы кривой к коэф-ту формы для синусоиды, равному 1,11, т. е. Ко=Кф/1.11; Ка-по­правочный коэф-т, учитыва­ющий влияние деформаций штанг и труб; Н-глубина под­вески насоса, м; Ро-постоянные потери в СК, не зависящие от нагрузки (потери «холостого хода»), кВт. По значению Рэ, найденному по формулам подбирается двигатель с номинальной мощностью Рн так, чтобы Рн>Рэ.

Выбранный по условиям нагрева двигатель не всегда будет удовлетворять требованиям работы в приводе СК. Он должен удовлетворять условиям пуска СК и условиям преодоления пиков нагрузочного момента при работе установки. При Мп/Мн=2 ус­пешно запускаются все типы СК. Двигатели с кратностью пуск. момента 1,8-2 следует считать пригодными для привода СК. Кратность макс. момента К_ст.mах = М_cт.mах/M_н; ее необходимое значение составляет 1,8-1,9 при хорошем уравновешивании СК. Вероятность перегрузок двигателя возрастает в случае использования на­сосов малых диаметров при больших числах качаний в минуту, больших длинах хода и большой глубине подвески насоса. Поэтому большие значения К_cт.mах относятся к этим усло­виям.

Обычно К_cт.mах у асинхронных двигателей привода СК составляет 2,1-2,8, что обеспечивает надежную ра­боту привода с перегрузками и при значительных сни­жениях U_сети. Работа дви­гателя при Рэ<Рн снижает его КПД и cosф. При работе двигателя с периоди­чески меняющейся нагрузкой его КПД и cosф зависят от коэф-та формы нагрузочного графика Кф и соответст­венно от КПД и cosф при постоянной во времени нагрузке.

23 Регулируемый электропривод скважинных насосных установок

Применяе­мый в настоящее время на промыслах асинхронный и син­хронный приводы станков-качалок не предусматривают регу­лирования частоты вращения электродвигателя. Между тем условия эксплуатации глубиннонасосной установки требуют применения регулируемого привода.

Во-первых, в начальный период эксплуатации скважины должен быть установлен оптимальный режим отбора жидкости, обусловленный геологическими и технико-экономическими фак­торами. Для установления такого режима необходимо плавно изменять частоту качаний балансира, соответственно меняя темпы отбора жидкости из скважины и определяя ее дебит при каждом новом положении динамического уровня.

Во-вторых, в течение времени по мере использования насо

са производительность скважины начинает уменьшаться, все больше отклоняясь от оптимальной. Длительная работа сква­жины в оптимальном режиме может быть обеспечена при при­менении регулируемого электропривода.

В-третьих, имеются такие скважины, на которых необходи­мо постепенно увеличивать частоту качаний после пуска сква­жины вследствие большого содержания песка в откачиваемой

жидкости.

Регулируемый электропривод позволяет плавно переходить с одного режима работы на дру­гой без остановки скважины.

Весьма перспективен для станков-качалок регулируемый электропривод по системе полупроводниковый преобразователь частоты - асинхронный короткозамкнутый двигатель.

Разработан также циклический электропривод станков-качалок на основе двухскоростного асинхронного двигателя 750/1500 об/мин. Этот электропривод может длительно рабо­тать на низшей или высшей скорости, а также циклически с чередованием двух скоростей