Практическая работа № 16
Тема: Выбор станка-качалки, определение места установки уравновешивающих грузов, подсчет мощности приводного двигателя
Цели работы:
формирование умений выбирать станок-качалку,
определять место установки уравновешивающих грузов,
подсчитывать мощность приводного двигателя.
Общие сведения
Выбор оборудования для штанговой насосной установки может производиться как графическим, так и аналитическим способом. В данной практической работе нужно выбрать тип индивидуального привода (станка-качалки), используя графический метод. Графический метод предполагает применение диаграмм АзНИИ, которые имеются в паспортах станков-качалок. Для выбора типа станка-качалки необходимо воспользоваться исходными данными и результатами расчетов практических работ №13 и №14.
Сущность уравновешивания станков-качалок, заключается в обеспечении равномерной загрузки редуктора и приводного двигателя при ходе вверх и при ходе вниз. Эта необходимость обусловлена тем, что при ходе вверх редуктор и двигатель нагружены положительным моментом для подъема колонн штанг и столба жидкости в НКТ. При ходе головки балансира вниз колонна штанг "тянет" балансир вниз следовательно редуктор и двигатель нагружены отрицательным моментом. Такой режим работы двигателя и редуктора является ненормальным и приходит к резкому снижению работоспособности как редуктора, так и двигателя. Изменение крутящего момента на кривошипном валу редуктора, а, следовательно, и на валу двигателя происходит по синусоиде и в неуравновешанном станке-качалке выглядит следующим образом (рис.16.1).
С целью выравнивания нагрузки на редуктор и двигатель, необходимо произвести процесс уравновешивания, заключающийся в том, что при ходе вниз редуктор и двигатель нагружаются до3полнительными уравновешивающими грузами, устанавливаемыми или на балансире (у СК малой грузоподъемности) или на кривошипах (у СК большой грузоподъемности).
Рисунок 16.1 График крутящего момента неуравновешенного СК
Величина уравновешивающих грузов главным образом определяется половиной веса столба жидкости и весом колонны штанг:
Так как при эксплуатации используются станки-качалки средней и большой грузоподъемности, то задача уравновешивания сводится к подсчету значения уравновешивающего момента и определения по специальным графикам места установки грузов на кривошипах и их количества. В правильно уравновешенном станке-качалке график изменения крутящего момента имеет следующий вид (см. рис.16.2).
Из графика видно, что даже в правильно уравновешенном станке-качалке не исключены значения отрицательных нагрузок возникающих в моменты изменения направления хода. Они обусловлены динамическими нагрузками.
Рисунок 16.2 График изменения крутящего момента уравновешенного СК
Место установки противовесов на кривошипах определяется по графикам, имеющимся в паспортах станков-качалок.
При подсчете мощности приводного двигателя, необходимо учитывать характер изменения крутящего момента, и по рекомендациям АзНИИ мощность определяется по величине средне-квадратичного значения крутящего момента. Но так как это довольно сложно выполнимо, предлагается подсчитывать мощность по формуле Ефремова Д. B:
Пример решения задачи
Исходные данные:
- глубина спуска насоса, м - 1350
- идеальная подача, м3/сут - 20,3
- насос – НВ1-32-25-15
- плотность жидкости, кг/м3- 1050
- вес столба жидкости, кН - 11,2
- вес колонны штанг, кН - 41,3
По диаграмме АзНИИ (рис.16.3-16.5) выбирается тип станка-качалки, для этого по горизонтальной оси, на точке соответствующей глубине спуска насоса 1350м восстанавливается перпендикуляр до пересечения с горизонтальной прямой, проведенной от точки соответствующей подаче насоса.
Полученная точка попадает в область применения станка-качалки типа СК8-3,5-4000, что соответствует применяемому типу насоса НВ1-32-25-15, а также максимальной нагрузке на балансир 54 кН.
Параметры выбранного станка-качалки следующие:
- максимальная нагрузка в точке подвеса штанг, кН - 80
- максимальная длина хода полированного штока, м - 3,5
- максимальный крутящий момент на валу редуктора, кНм - 40
После выбора станка-качалки, исходя из режима эксплуатации подсчитывается значение уравновешивающего момента:
На графике (рис.16.6-16.8) для СК8-3,5-4000 проводится горизонтальная линия, соответствующая значению уравновешивающего момента до пересечения с графиком и определяется расстояние от оси вращения кривошипного вала до центра тяжести кривошипных грузов. В данном случае по два на каждый кривошип на расстояние 120 см от центра вращения кривошипного вала.
По формуле Ефремова подсчитывается значение мощности для привода станка-качалки, хотя значение мощности получается сильно заниженным:
Контрольные вопросы
1. Как изменяется нагрузка в точке подвеса штанг в течении двойного хода?
2. Какое основное назначение уравновешивания станков-качалок?
3. Как изменяется крутящий момент на редукторе уравновешенного станка-качалки?
4. В чем сущность кривошипного уравновешивания станков-качалок?
5. Как определить место установки кривошипных грузов?
6. Как подсчитывается мощность двигателя станка-качалки?
7. Расшифруйте условное обозначение СК.
8. Как выбирают тип СК?
9. Чем отличается работа аксиального и дезаксиального СК?
10. Виды уравновешивания, их область применения.