Безбалансирный станок качалка СКБ6-2,5-2800. Привод штанговой насосной установки типа ПКНШ 580-6,0-56 с модернизацией вращающего механизма-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Безбалансирни станки-качалки ПНКШ (из кривошипно-шкивним превращающим механизмом) используются для повода подпружного штангового насоса при откачивании воды пласта из скважин дегазаций, которые бурятся из поверхности земли в угольный пласт с целью вытягивания метана. Откачивание воды проводится с помощью объемного штангового подпружного насоса, который спускается в скважину, при этом поводом, который обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжера насоса, является станок-скалка, устанавливаемый на поверхности.
Назначение станка-качалки: превратить вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное движение траверса и дальше через колонну штанг, опущенную в скважину, передать это движение плунжеру насоса.
Указанный способ откачивания жижкости из скважин является наиболее экономическим и широко применяется в мировой практике для дегазации угольных пластов. При этом экономические показатели тем выше, чем ниже эксплуатационные расходы, связанные с работой станка-качалки, которые в свою очередь зависят от совершенства конструкции станка-качалки.
Назначение повода - предоставление плунжеру скважинного штангового насоса возвратно-поступательного движения с помощью колонны насосных штанг.
Отличительной особенностью безбалансирного кривошипно-шкивного повода ПНКШ является оригинальная конструкция механизма, который превращает вращательное движение кривошипов, установленных на ведомом валу редуктора, в возвратно-поступательное движение ходового траверса, который является исходным звеном повода.
Суть этого превращающего механизма заключается в том, что кривошипы 2 обеспечены натяжными шкивами 3 с их канатами, которые огибаются, 5, нижние концы которых шарнирно присоединены к стойке 1 (раме) в точке А, а к верхним, переброшенным через направляющие шкивы 4, расположенные в верхней части стойкие 1 (стреле), подвешен ходового траверса 6, при этом ветки канатов, которые отходят от натяжных шкивов, расположены V- подобно (под углом g). Особенностью данного превращающего механизма является и то, что он, в отличие от других кривошипных механизмов с гибким звеном, способный, при определенных геометрических соотношениях звеньев, генерировать возвратно-поступательные движения, с асимметричным (дезаксиальним) циклом.
Работает повод таким образом. Кривошипы 2, осуществляя вращательное движение по направлению, указанному стрелкой, своими натяжными шкивами 3 влияют на канаты, которые огибают их, 5. Поскольку одни концы этих канатов закреплены неподвижно, то другие, переброшенные через направляющие шкивы, вместе с ходового траверса 6 осуществляют возвратно-поступательные движения, приводя в действие с помощью колонны штанг, которая находится на глубине, скважинный штанговый насос. При этом, угол g между V-подобно расположенными ветками канату за каждый цикл работы повода меняет свое значение от большего к меньшему при поступи ходовой траверсов вверх и, наоборот, от меньшего к больше при поступи ее вниз.
Такое изменение кута между V- подобно расположенными ветками каната, наличие оптимального дезаксиалу предоставляет значительное позитивное влияние на характер изменения крутного момента на кривошипе, который создается скважинной нагрузкой, которая действует на ходового траверса повода, приближая закон изменения этого момента, к синусоидальному более полному погашению (уравновешиванию), которое поддается, его кривошипным уравновешиванием, которое изменяется за цикл строго по синусоиде. В результате этого остаточный после уравновешивания крутний момент воспринимается редуктором в поводах ПНКШ, при прочих равных условиях, снижается более, чем на четверть, а во многих случаях и на треть, не только по отношению к своему предшественнику, безбалансирному кривошипному поводу типа СБМ, но еще в большей степени по отношению к обычным (стандартных) балансирным станкам-скалкам.
Из сказанного следует, что удельная длина хода, который придется на каждый кН۬۬۬۬ м момента на редукторе, в поводах ПНКШ, при прочих равных условиях, приблизительно у 1,5 раза больше, чем в обычных (стандартных) балансирных станках-скалках. Это обстоятельство, а также компактность кривошипно-шкивного превращающего механизма, позволяет, при той же мощности, по моменту редуктора, реализовать долго ходовые поводы типа ПНКШ с длиной хода к 6м, при этом горизонтальные габариты этих станков не превышают габариты балансирных станков-скалок с длиной хода в полтора раза меньшего.
Значительное снижение и выравнивание крутного момента, на редукторе, практическое отсутствие негативных его значений ведет к существенному снижению эффективной мощности электродвигателя и к одновременному повышению к.п.д. и cos j его работы.
При одинаковой нагрузке на редукторе и одинаковой скорости откачивания (то есть при произведении S n=const) поводы ПНКШ, имея при этом значительно большую длину хода, потребляют электроэнергии приблизительно у 1,5 раза меньше, чем обычные балансирные станки-скалки, при этом 30-35% экономия электроэнергии достигается за счет совершенства повода, что позволяет обеспечить высшую степень уравновешивания, и 10-15% - за счет увеличения длины хода, который повышает коэффициент подачи насосной установки и что снижает динамическую составляющую в скважинной нагрузке. Приведены здесь данные подтверждаются измерениями на нефтепромыслах.
Повод имеет высокую технологичность регулирования и обслуживания, включая:
- механизированное отведение стрелы от устья скважины, при необходимости выполнения подземного ремонта скважины, при этом величина отведения составляет больше 1 м;
- мгновенное торможение повода и дальнейшее механическое стопорит, который обеспечивает безопасное выполнение работ при обслуживании механизмов;
- удобный доступ к механизму натяжения клиновых пасов;
- изменение длины хода (перестановка натяжного шкива), перемещения противовесов осуществляется с помощью приспособлений, которые входят в комплект снабжения.
Для установки поводов не требуется сплошного и высокого фундамента, который убыстряет и удешевляет работы по их установке, а сами поводы менее чувствительны к неравномерному оседанию фундамента (свай).
Гораздо меньше габариты, по сравнению с другими кривошипными поводами, позволяют рационально использовать ПНКШ в ограниченных условиях морских площадок и при кустовом расположении скважин.
Ниже приводится номенклатурный ряд поводов ПНКШ, способных обеспечить подъем жидкости при любых условиях эксплуатации и при самых низких энергетических расходах и самым длительным межремонтным периодом работы, по сравнению с другими кривошипными приводами.

Рассматриваемый в дипломном проекте станок-качалка безбалансирного типа получил широкое распространение. Этот станок владеет такими положительными качествами как: значительная мощность при небольших габаритах, плавность работы, легкость регулирования и другие.
Эти станки-качалки имеют ряд функциональных блоков, а именно:
1) приводной двигатель с ременной передачей;
2) механизм превращения оборотного движения в возвратно-поступательный, которое складывается:
а) редуктора;
б) кривошипов с противовесами;
в) кованых шкивов;
г) траверсов;
3) механизм передачи возвратно-поступательного движения на колонны насосных штанг.
Механизм передачи возвратно-поступательного движения состоит из стального каната, траверсы, который качается отводных шкивов, траверса подвеса насосных штанг. Этот узел кроме основной и ряд дополнительных функций; смягчает работу привода, частично гасит пиковую нагрузку; снижает вибрацию, при работе станка-качалки. Однако он имеет весьма слабое звено - стальной канат, который постепенно изнашиваясь сокращает межремонтный период установки и требует постоянного и тщательного присмотра за его целостностью.
Последние 10 лет ведущие иностранные фирмы, которые занимаются производством поводов глубинных штанговых насосов широко применяют бельтинговой передачи, которые передают возвратно-поступательное движение от кривошипа к колонне насосных штанг.
Бельтинг (от англ. belting- приводний ремень), тяжелая, очень плотная и крепкая ткань, изготовленная в виде приводных ремней. Используется для транспортных лент и прорезинених многослойных приводних ремней. Изготовляется полотняным переплетением из крученой хлопчатобумажной пряжи, а более более крепкие сорта Б - с использованием химических волокон (лавсанне волокно).
Сущность модернизации – заключается в исключении из конструкции станка-качалки стального каната и обводных шкивов и замене их белтинговой передачей рисунок 4.3 (с разрезом барабану).
Преимущества: значительно высшая надежность; увеличение межремонтного цикла; улучшение условий работы за счет дополнительного снижения вибрации; уменьшение количеству ТО; упрощение конструкции, уменьшения массы (700-800кг), удешевление в изготовлении и в эксплуатации.