11. Розрахунок потужності приводу шсну.

Для приведення в дію балансирного верстата-гойдалки приводний двигун повинен забезпечити створення на кривошипному валу редуктора моменту Мкр = Тr. Ефективна потужність верстата-гойдалки

Nеф= Мкрω= Тrω

При постійності кутової швидкості з і радіусу кривошипа г потужність за час повного обороту кривошипа визначатиметься по тому ж закону, що і тангенціальне зусилля.

Ефективна потужність верстата-гойдалки визначається, виходячи з середнього квадратичного значення крутного моменту

Nеф=ωr

що з урахуванням формули

T=c1sinα + sin2α

виведеної раніше для тангенціальних зусиль, можна записати як

Nеф=ωr

=ωr

Згідно формулі, розробленій в АзІНМАШі, потужність електродвигуна урівноваженої установки рівна

Ne=

де k0 - коефіцієнт відносної форми кривої обертаючого моменту на валу двигуна, 1,11-k0 = kф/1,11; ka - поправочний коефіцієнт, залежний від відношення дійсного пробігу плунжера до довжини ходу гирлового штока;

dн - діаметр плунжера свердловинного насоса, мм; S - довжина ходу гирлового штока, м; n - число гойдань, хв-1;N0 – постійні втрати потужності у верстаті-гойдалці, не залежні від навантаження (втрати холостого ходу).

Для визначення точного значення потужності двигуна будують діаграми, навантажень, що характеризують зміну

миттєвої потужності протягом подвійного ходу. На їх основі методом еквівалентного струму або потужності визначають необхідну номінальну потужність двигуна за умовами нагріву. Вибраний двигун повинен бути перевірений по умові пуску і умові подолання пікового навантаження.

Двигуни з кратністю початкового пускового моменту по відношенню до номінального, рівного не менше 1,8-2,0, можуть використовуватися для приводу верстатів-гойдалок. При хорошому урівноваженні установок кратність максимального моменту :-: номінальному з урахуванням перевантажень і можливості пониження напруги в мережі повинна складати 2,1-2,3.

Як привід балансирних верстатів-гойдалок найчастіше використовуються двигуни закритого виконання єдиної серії, що обдувається, з підвищеним пусковим моментом АОП і нової серії АОП2.

Продиференціювавши і підставивши межі, одержимо

Nеф=ωr

Потужність двигуна для приведення в дію верстата-гойдалки визначається по формулі

Nдв=Nеф/ηу

де ηу – ккд наземної частини установки.

Застосування цієї формули, заснованої на елементарній теорії, можливо лише для свердловин з невеликою глибиною підвіски насоса при роботі з малим числом подвійних гойдань.

Для визначення потужності установок з великою глибиною підвіски і значним числом ходів можна користуватися формулою Д. В. Єфремова

N=

де Dпл - діаметр плунжера; S - довжина ходу полірованого шлтока; п - число подвійних гойдань в хвилину; γ - питома вага відкачуваної рідини; Н - висота підйому рідини; ηн - ккд насоса; ηск - ккд верстата-гойдалки; η - коефіцієнт подачі; k - коефіцієнт, що враховує ступінь врівноваженості верстата-гойдалки (k=1,2 для урівноваженої і k = 3,4 для неврівноваженої).

12. Основні положення методики вибору шсну для заданих умов експлуатації.

Перший етап - вибір насоса. Задаючись його подачею, визначають з урахуванням коефіцієнта наповнення, рівного 0,8, його діаметр при різних поєднаннях довжин ходів і числа подвійних гойдань п. Останні визначають по паспорту верстата-гойдалки, якщо він вже встановлений на свердловині, або призначають з урахуванням параметрів балансирних верстатів-гойдалок.

При цьому необхідно прагнути до можливо більшої довжини ходу плунжера насоса, оскільки це дозволяє застосовувати насос меншого діаметру (менші витоки і сили тертя) і зменшує число циклів вантаження штанг (збільшення їх довговічності) .

Другий етап - підбір колони штанг. Визначивши діаметр насоса, довжину ходу плунжера і число гойдань, визначають конструкцію колони штанг, після чого підраховують деформацію колони.

Третій етап - вибір колони труб. Труби, як правило, підбирають з конструктивних міркувань, виходячи з типу насоса вставного або трубного. Після чого їх перевіряють на міцність. Бажано застосовувати рівноміцні труби з висадженими кінцями, що забезпечують максимальну глибину спуску насоса. Підібравши колону труб, визначають її деформацію при роботі насоса.

Четвертий етап - вибір верстата-гойдалки. За наслідками перших трьох етапів визначають необхідну довжину ходу точки підвісу штанг з урахуванням деформації штанг і труб, а також максимальне навантаження на полірований шток. На підставі цих даних підбирають верстат-гойдалку, що задовольняє необхідним параметрам. Якщо такого верстата немає серед вживаних моделей (наприклад, довжина виходить завищеною), повторюють перші два етапи, задаючись маркою насоса, що забезпечує необхідну подачу.

Вибраний верстат-гойдалка повинен володіти деяким запасом максимальної величини навантаження в точці підвісу штанг, в довжині ходу і числі гойдань, щоб згодом при експлуатації свердловин була можливість змінювати їх як у бік зменшення, так і у бік збільшення.

Після вибору моделі верстата-гойдалки розраховують урівноваження і перевіряють відповідність необхідного максимального моменту, що крутить, паспортному його значенню.

Тип наземної частини установки визначається, виходячи з умов її роботи. Балансирні верстати-гойдалки з балансирним урівноваженням використовують на дрібних свердловинах з невеликим числом гойдань. Найбільш універсальні установки з роторним і комбінованим урівноваженням.

П'ятий етап - вибір приводного електродвигуна. Для цього, знаючи тангенціальне зусилля на пальці кривошипа, визначають потужність приводного двигуна, частота обертання валу якого призначається виходячи з передавального відношення редуктора і клинопасової передачі.