Схемы поршневых насосов
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.49. Трехступенчатый коническо - цилиндрический редуктор Ц2НШ-315
гих валах применены стандартные подшипники качения, смазываемые барботажным способом. Для разгрузки подшипников от осевой нагрузки в выходной и промежуточной передачах введены упорные гребни.
Для станков-качалок с одноплечим балансиром типа Маrk II редукторы имеют увеличенный диаметр выходных валов, установленных на подшипниках качения.
5. Масса редукторов ЦЗНК при равных нагрузочных характеристиках до 25-30% меньше но сравнению с редукторами ЩШ11.
-199-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
6. Возможность применения электродвигателей с меньшей мощностью, чем в станках-качалках типа СК, позволяет снизить потребление электроэнергии.
Конструктивная схема трехступенчатого коническо - цилиндрического редуктора Ц2НШ-315 показана на рис. 4.49:
Вопрос 4.34. Основные типы балансирных станков-качалок
Стандартом 1966 г. было предусмотрено 20 типоразмеров станков-качалок (СК) грузоподъемностью от 1,5 до 20 т. Типовая конструкция СК представлена на рис. 4.51. Впервые в стране был начат выпуск приводов, в которых редуктор был поднят и установлен на подставке.
При создании размерного ряда учитывалась унификация узлов и элементов с той целью, чтобы свести к минимуму разнообразие быстроизнашивающихся узлов и тем самым упростить изготовление, ремонт, обслуживание и снабжение оборудования запасными элементами. Для этого из 20 типов станков-качалок 9 - были выполнены как базовые, а остальные 11 - в виде их модификаций. Модификации заключались:
1)в изменении соотношений длин переднего и заднего плеч балансира путем замены головки балансира или всего балансира, что приводило к изменению грузоподъемности и длины хода станка-качалки;
2)в применении редуктора с другим крутящим моментом;
3)в одновременной замене балансира и редуктора.
Фактически в серийный выпуск пошли только 9 - моделей, включая 7 базовых и 2 модифицированных. Условное обозначение на примере 4СКЗ-1,2-700 расшифровывается следующим образом:
4СК - станок - качалка 4 - базовой модели; 3 - допускаемая нагрузка на головку балансира 3 т;
1,2 - наибольшая длина хода точки подвеса штанг 1,2 м; 700 - допускаемый крутящий момент на редукторе 700 кг · м.
Основные параметры и размеры станков - качалок выпускаемых по разным стандартам приведены в таблицах 2.1...2.12 [6].
Станки - качалки по ГОСТ 5866-76.
Из намечавшихся к выпуску 30 типоразмеров производством было освоено 7 моделей представленных в таблице 2.3. [6]. Конструкции станков - качалок по данному стандарту принципиально не отличаются от предыдущих типов.
Станки-качалки СК5-3-2500 и СК6-2,1 -2500 отличаются друг от друга длиной переднего плеча балансира; СК8-3.5-4000 и СК8-3.5-5600 различаются типоразмером редуктора и мощностью электродвигателя.
-200-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.50. Схема станка - качалки по ГОСТ 5866-66
Основным изготовителем всех станков-качалок, выпускавшихся в соответствии с ГОСТ 5866, был завод «Бакинский рабочий». В последние годы оборудование, соответствующее государственному стандарту 1976 г. стали выпускать другие заводы: Нефтепроммаш (г. Ахтырка, Сумская обл.): СКЗ-1,5-710; СК9-3,5-5500; СК12-3.0-5500; СК15-5-9-500 и Тяжмашимпекс (г. Киев): СКЗ-1.5-710; СК12-3.0-5500.
Станки - качалки по ОСТ 26-16-08-87.
Указанным отраслевым стандартом впервые в нашей стране (тогда СССР) был предусмотрен выпуск станков-качалок дезаксиально-го типа 6 размеров (рис. 4.51, 4.52).
Стандартом предусмотрено два вида исполнения - с установкой редуктора на раме или на тумбе. Таким образом, образуется 12 моделей приводов (табл. 2.5).
-201-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.51. Схема станка - качалки типа СКД с редуктором на раме и кривошипным уравновешиванием
Принципиальное отличие дезаксиальных станков-качалок от ранее применявшихся у нас исключительно аксиальных в том, что де-заксиальные станки-качалки обеспечивают разное время хода штанг вверх и вниз, тогда как аксиальные - одинаковое. Поскольку разница в кинематике конструктивно обеспечивается элементарными средствами, т.е. тем или иным расположением редуктора относительно балансира и не требует специальных изменений конструкции, то станкикачалки по рассматриваемому отраслевому стандарту не отличаются от аналогичных по Госстандарту.
Условное обозначение рассмотрим на примере СКДТЗ-1,5-710: СК - станок-качалка;
Д- дезаксиальный;
Т- редуктор установлен на тумбе;
3 - номинальная нагрузка на устьевой шток Зт;
1,5 - максимальная длина хода устьевого штока 1,5м; 710 - номинальный крутящий момент на ведомом валу редуктора 710кг ·м.
Тихоходные станки - качалки. С ростом числа малодебитных скважин (с дебитом менее 5 м3/сут) все острее вставала проблема их оптимальной эксплуатации.
-202-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.52. Схема станка - качалки типа СКДТ с редуктором на тумбе, с кривошипным уравновешиванием
Использование периодической эксплуатации связано с целым рядом существенных неблагоприятных факторов, в числе которых: неравномерная выработка пласта, неэффективное использование наземного и подземного оборудования, недостаточный межремонтный период по сравнению с непрерывно функционирующими скважинами, затруднения, возникающие в зимнее время и др.
Была разработана конструкция тихоходного станка-качалки с увеличенным передаточным числом за счет введения в трансмиссию дополнительной ременной передачи, что позволяло снижать частоту качаний балансира до 0,8...1,7 в минуту.
Для этого между электродвигателем и редуктором монтируется промежуточный вал с соответственно малым и большим по диаметру шкивами, установленными консольно. Компоновка промежуточного вала может быть вертикальной и горизонтальной (рис. 4.53)
В последнем случае раму станка-качалки приходится немного наращивать на величину межосевого расстояния дополнительной ременной передачи. Такой вариант применяется на станке-качалке 7СК8-3.5-4000Ш
-203-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.53. Схема тихоходного станка – качалки с дополнительной ременной передачей
Конструктивное решение с дополнительной передачей отличается простотой, позволяет применять его к любому станку-качалке и допускает изготовление необходимых деталей силами добывающих предприятий.
Другим решением стало применение в приводе мотор-редуктора с передаточным числом i = 2,3. Если станок-качалка типа 7СК8-3,5-4000Ш имеет число качаний п = 3,8...12, то с мотор-редуктором - до 2,5. При этом для работы вместо двигателя мощностью в 30 кВт используется двигатель мощности 18,5 кВт.
Тихоходные станки-качалки с трехступенчатым редуктором (рис. 4.54) разработаны АзИНМАШем.
Компоновка трансмиссии такого станка-качалки отличается отсутствием ременной передачи, что компенсируется применением трехступенчатого редуктора с передаточным числом г = 165, Редуктор непосредственно, с помощью муфты, соединяется с электродвигателем. При этом приходится применять угловую передачу, поэтому редуктор имеет коническо-цилиндрическую конструкцию с быстроходной конической ступенью.
Отсутствие ременной передачи не позволяет регулировать частоту хода балансира, поэтому в описываемом варианте предусматривается применение регулируемого многоскоростного асинхронного электродвигателя, который за счет изменения схемы подключения может обеспечить частоту вращения вала 495, 745, 9.90 и 1485 об/мин. Соответственно получают 3; 4,5; 6 и 9 качаний балансира в минуту,
-204-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.54. Схема станка - качалки с трехступенчатым коническо-цилиндрическим редуктором
причем резко сокращается время перевода СШНУ на другой режим работы по сравнению со сменой шкивов.
Отсутствие ременной передачи, которая в обычных механизмах предохраняет оборудование от поломок при перегрузках потребовала в данном случае другого конструктивного решения. Муфта, соединяющая двигатель с редуктором, снабжена срезным штифтом, заключенным в резиновую оболочку, которая смягчает пусковой момент.
При заклинивании плунжера скважинного насоса или поломках в кинематической цепи штифт срезается, предохраняя электродвигатель от перегрузки.
Вопрос 4.35. Канатная подвеска станка качалки
Канатная подвеска (рис. 4.55) состоит из нижней траверсы 2, в которую вварены две втулки; клиновидных зажимов 10 для крепления концов каната 7; нажимной гайки 1; подъемных винтов 3 с конусной заточкой в верхней части и отверстием для вставки ворота (нижние концы винтов имеют нарезку, которой они ввинчиваются в отверстие с нарезкой в нижней траверсе); верхней траверсы 5 с вваренной
-205-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.55. Канатная подвеска устьевого штока
в нее втулкой 4; клиновидных плашек б для зажима сальникового штока 8; зажимной гайки 9 с отверстиями для вставки ворота при креплении сальникового штока. В верхней траверсе расположены отверстия для пропускания концов каната и конусные выточки для упора конусной части винтов.
При подвеске колонны насосных штанг к головке балансира станка-качалки выбирают необходимую длину каната, концы которого обрубают и вводят сначала в отверстие верхней траверсы, а затем во втулки нижней траверсы таким образом, чтобы они немного выступали из втулок. После этого канат закрепляют, нажимая на клиновидные зажимы нажимной гайки.
Верхнюю часть канатной подвески надевают на блок балансира станка-качалки, а траверсу соединяют с сальниковым штоком, захватывая его плашками.
-206-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
После сборки установки включают станок-качалку и проверяют работу насосов. Затем, останавливая качалку, к тройнику-сальнику присоединяют нагнетательную линию.
Вопрос 4.36. Монтаж станка-качалки
В нашей стране применяют в основном редукторные станки-качалки. Их устанавливают на фундаменты, которые делятся на три группы:
-бутобетонные или бетонные;
-из бетонных труб;
-металлические постаменты различных конструкций.
Бутобетонные фундаменты для станков-качалок нормального ряда сооружают с использованием деревянной опалубки; стены цоколя выкладывают из бутового камня.
Перед монтажом станка-качалки проверяют комплектность поставки узлов и крепежного материала (болтов, гаек, шайб). Доставленные к месту монтажа узлы станка-качалки располагают с учетом последовательности сборки. Монтаж начинается с установки рамы на фундамент затаскиванием ее по уложенным накатам из труб или краном, смонтированным на тракторе.
После установки рамы выверяют ее положение относительно центра скважины и горизонтальность в продольном и поперечном направлениях.
При наличии на скважине вышки или мачты монтаж стойки и балансира можно выполнять при помощи подъемника, в других случаях - грузоподъемными средствами. Перед установкой балансира проверяют горизонтальность верхней плиты стойки в двух направлениях и крепление к раме. Балансир поднимают и устанавливают на плиту стойки вместе с его опорой. При этом продольная ось балансира должна совпадать с продольной осью симметрии станка, а плоскость качания балансира - быть перпендикулярной к плоскости основания. Правильность положения балансира относительно центра скважины проверяют отвесом, прикрепленным к центру траверсы канатной подвески.
Небольшие отклонения устраняют перемещением балансира при помощи регулировочных болтов. Закрепляя балансир, поднимают траверсу с двумя шатунами и ее опорой для присоединения к балансиру. Верхние головки должны свободно вращаться на пальцах во втулках траверсы. Пальцы должны быть надежно застопорены в верхних головках шатунов. После сборки тормозного устройства проворачивают шкив редуктора до установки кривошипов в горизонтальное положение и затормаживают их. На кривошипы устанавливают противовесы и закрепляют их болтами с гайками и контргайками.
-207-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Нижние головки шатунов присоединяют к кривошипам и закрепляют их в определенном положении, затягивая гайку специальным патронным ключом. Гайки после крепления шплинтуют. Расстояние между шатунами и кривошипами с обеих сторон станка должно быть одинаковым. После проверки параллельности продольных осей кривошипов и совпадения наружных поверхностей шкивов редуктора и электродвигателя надевают клиновые ремни. Натяжение ремней регулируют, поднимая или опуская поворотные салазки. По окончании сборки и проверки ее качества устанавливают фундаментные шпильки, концы которых должны выступать над верхней плоскостью рамы для установки гайки и контргайки. При заливке цементного раствора под раму станка-качалки фундаментные болты затягивают после затвердения раствора.
По окончании монтажа электрооборудования, ограждения кривошипа и площадки с лестницей для обслуживания электродвигателя, а также проверки смазки в подшипниках и в редукторе разрешается выполнить пробный пуск .станка-качалки и обкатку на холостом ходу в течение 3 ч.
В процессе обкатки проверяют вертикальность движения шатунов, точки подвеса штанг, величину торцевого и радиального биения шкивов, наличие шума и стуков в узлах. При удовлетворительной работе и отсутствии дефектов присоединяют штанги скважинного насоса и включают станок под нагрузкой.
Вопрос 4.37. Техника безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосами
Основные положения техники безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосными установками - ограждение движущихся частей станка-качалки и правильное выполнение требований при ремонте. С внедрением однотрубной системы сбора и транспорта продукции нефтяных скважин серьезные требования предъявляются к оборудованию устья скважины. При сравнительно высоких устьевых давлениях (2,0 МПа и выше) оборудование должно иметь достаточный запас прочности. Необходимо эксплуатировать только стандартное оборудование устья скважин, опробованное и принятое к серийному производству, в частности, устьевые сальники с самоустанавливающейся головкой типа СУ С1-73-25, рассчитанные на рабочее давление 2,5 МПа, и СУС2-73-40 - на давление 4,0 МПа.
При монтаже и эксплуатации станков-качалок предъявляются следующие основные требования техники безопасности:
1. Станок-качалку необходимо монтировать под руководством опытного бригадира или мастера при помощи монтажных приспособлений или крана