13. Регулювання режиму роботи шсну.

Режим роботи ШСНУ регулюється за допомогою зміни частоти ходів головки балансира і довжини ходу полірованого штока.

Частота ходів змінюється зміною шківів клинопасової передачі приводу верстата-качалки. Довжина ходу змінюється шляхом переставлянням пальців шатунів на кривошипі.

14. Загальні принципи розрахунку тангенціальних зусиль на пальці кривошипа верстата-качалки.

При балансирному урівноваженні зусилля Ршат, що діє уздовж шатуна, можна розкласти на дві складові: нормальну N і тангенціальну Т. Нормальна складова сприймається підшипниками кривошипа валу і на обертаючий момент впливу не надає:

N=Pшат cosα

Тангенціальна сила визначає обертаючий момент, необхідний для обертання валу з постійною кутовою швидкістю

Т = Pшат sinα.

Підставивши значення сили Pшат, одержимо для ходу вгору

Тв=(с1в+с2в cosα) sinα= с1вsinα+( с2в/2) sin2α

для ходу вниз

Тн=(с1н+с2н cosα) sinα= с1нsinα+( с2н/2) sin2α

Визначимо графічно максимальну тангенціальну силу. Графік (мал) є сумою двох синусоїд: с1sinφ - характеризує зміну статичних сил за оборот кривошипа і с2sinφ - зміна динамічних сил. З графіка видно, що максимальне зусилля досягається в двох випадках, при положенні кривошипа, відповідному куті φ1=45-600 і куту φ2=225-2400.

15. Перевірочний розрахунок на статичну міцність основних деталей верстата-качалки (балансир, вісь балансира, траверса, шатун, опора траверси).

Перевірочний розрахунок осі балансира

Вісь балансира розміщена на двох підшипниках кочення, в середній частині є двотавр.

На квадратну частину осі опирається балансир.

Визначимо навантаження на вісь балансира:

R = Рмах +2×Рш +Qб, Н

де Рмах кН – навантаження на головку балансира;

Рш кН – зусилля в одному шатуні;

Qб Н – вага балансира в зібраному виді.

Знаходимо реакції в опорі А і опорі В. Ці реакції по величині будуть рівні, так як навантаження прикладене по середині:

RА= RВ= R / 2 кН.

Найбільший згинаючий момент буде по середині осі:

Ммах = RА×(а / 2) = Н×м.

Визначимо напруження згину по середині осі:

sзг = Ммах/W×106,

де Ммах - Н×м – найбільший згинаючий момент на осі;

W – момент опору осі.

W = b3 / 6 = м3;

Тоді

sзг = … МПа.

Коефіцієнт запасу міцності буде становити:

n = [sзг ]/ sзг

Розрахунок шатуна

Максимальне зусилля розтягу в тілі шатуна визначається за формулою:

Напруження в тілі шатуна

де F – площа перерізу шатуна.

Знаходимо коефіцієнт запасу міцності і порівнюємо з допустимим:

Балансир Траверса

16. Область раціонального застосування, конструкція та принцип роботи свердловинних штангових насосів. Швидкозношувані вузли.

Свердловинні штангові насоси раціонального застосовувати для відкачування з нафтових свердловин рідини з об'ємною обводненістю не більше 99 %, із змістом вільного газу на прийомі насоса не більше 25 %. Подача насоса складає від 5,5 до 400 м3/добу. Глибина підвіски насоса досягає 3500 м .

Вставні насоси рекомендується застосовувати при експлуатації свердловин великої та середньої глибини (висота підйому рідини більше 1000 м), а також при експлуатації свердловин, в яких для заміни насоса доводиться часто проводити спуско-підйомні роботи.

Насоси з верхнім розміщенням замкової опори рекомендовано використовувати в свердловинах з:

- середнім і високим вмістом піску;

- середнім вмістом газу з глибиною, що не перевищує 1500 м;

- наявністю сірководню з глибиною, що не перевищує 1500 м;

- наявністю двоокису вуглецю з глибиною до 2000 м.

Використання насосів у свердловинах з глибиною спуску більше 2100 м не рекомендується.

Насоси з нижнім розміщенням замкової опори рекомендовано використовувати в свердловинах з:

- високим дебітом з глибиною, що не перевищує 900 м;

- низьким рівнем відкачуваної рідини з глибиною свердловини 900-2000 м;

- наявністю пластової води при глибині свердловини до 1500 м;

середнім вмістом газу при глибині до 1500 м;

у викривлених свердловинах.

Невставні насоси доцільно використовувати переважно для значних дебітів на свердловинах з невеликою глибиною, коли вставні насоси не забезпечують необхідного відбору рідини.

Штангові насоси свердловин по конструкції діляться на дві групи: невставні і вставні. Насоси ці випускаються з умовними діаметрами від 28 до 93 мм, з довжиною ходу плунжера до 6000 мм. Штангові насоси свердловин можуть експлуатуватися у нормальних, обводнених свердловинах, а також в свердловинах з піскопроявленням, парафінистою нафтою, газопроявом і в корозійному середовищі з температурою до 130 °С.

Свердловинні насоси являють собою вертикальну конструкцію одинарної дії з нерухомим циліндром, рухомим металевим плунжером та кульковими клапанами; спускаються в свердловину на колоні НКТ або штанг.

Насоси бувають вставні і не вставні і виготовляються слідуючих типів:

НВ1 – вставні із замком зверху;

НВ2 – вставні із замком зверху;

НН – невтавні без лівця;

НН1 – невставні із захоплюючим штоком;

НН2 – невставні із лівцем.

Виготовляють насоси наступних конструктивних виконань:

по конструкції (виконанню) циліндра: Б – з товстотілим суцільним (безвтулковим) циліндром; С – із складальним (втулковим) циліндром;

по конструктивним особливостям, які визначають функціональне призначення (областю застосування): Т – із пустотілим (трубчастим) штоком, який забезпечує підйом рідини по каналу колони трубчатих штанг; А – із сцеплюючим пристроєм (тільки для насосів типу НН), який забезпечує зчеплення колони насосних штанг з плунжером насоса; Д1 – одноступінчаті, двохплунжерні, які забезпечують створення гідравлічного обважненого низу; Д2 – двохступінчаті, двох плунжерні, які забезпечують двухступінчатий стиск відкачуваної рідини;

по стійкості до середовища : без позначення – стійкі до середовища, яке містить механічні домішки до 1,3 г/л (нормальні); И – стійкі до середовища, яке містить механічні домішки до більше 1,3 г/л (абразивностійкі).

Конструктивно всі насоси складаються із циліндра, плунжера, клапанів, замка (для вставних насосів), приєднувальних та установочних деталей.

Принцип роботи заклечається в наступному. При ході плунжера вверхв між клапанному просторі циліндра створюється розрідження, за рахунок якого відкривається всмоктуючий клапан і здійснюється наповнення циліндра. Потім, при ході плунжера вниз між клапанний об’єм стискається, за рахунок чого відкривається нагнітальний клапан і рідина, яка знаходиться в циліндрі перетікає в зону над плунжером. Періодично здійснюючі плунжером переміщення вверх і вниз забезпечують відкачування пластової рідини і нагнітання її на поверхню.

Штангові свердловинні насоси виготовляють сімох типів:

1) НСВ1 - вставний одноступінчатий одноплунжерный із замком вгорі;

2) НСВ2 - вставний одноступінчатий одноплунжерный із замком внизу;

3) НСВГ - вставний одноступінчатий двохплунжерный із замком вгорі;

4) НСВД - вставний двохступінчатий двохплунжерный із замком вгорі;

5) НСН1 - невставний одноступінчатий одноплунжерный із захоплюючим штоком;

6) НСН2 - невставной одноступінчатий одноплунжерный з лівцем;

7) НСНА - невставний одноступінчатий одноплунжерный з автозцепом.

Швидкозношуваними вузлами і деталями штангових свердловинних насосів є:

циліндр;

плунжер;

клапанні вузли(сідла з кульками)