Станки-качалки: виды, устройство, принцип работы. Станка качалки редуктор


 

Редуктор станка-качалки применяется в приводах станков-качалок штанговых скважинных установок. Редуктор содержит корпус (1), в котором на подшипниковых опорах установлены ведущий (2), промежуточный (3) и ведомый (4) валы. На ведущем валу выполнены две шестерни (5, 6) с одинаковым числом зубьев, на промежуточном валу закреплены два зубчатых колеса (7, 8) с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями ведущего вала, и выполнены две шестерни (9, 10) с одинаковым числом зубьев. На ведомом валу закреплены два зубчатых колеса (11, 12) с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями промежуточного вала. Полезная модель направлена на увеличение срока службы редуктора. Для решения этой задачи, зубья зубчатых колес и шестерней выполнены арочными по их длине. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель применяется в приводах станков-качалок штанговых скважинных установок, используемых для добычи нефти из скважин при помощи штанговых глубинных насосов.

Известен редуктор, содержащий корпус, в котором на подшипниковых опорах установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы, при этом на ведущем валу выполнены две шестерни с одинаковым числом зубьев, на промежуточном валу закреплены два зубчатых колеса с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями ведущего вала, и выполнены две шестерни с одинаковым числом зубьев, на ведомом валу закреплены два зубчатых колеса с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями промежуточного вала [Нефтепромысловое оборудование: Справочник / под ред. Е.И.Бухаленко, 2-е изд. 1990 г. стр.58-59] - прототип.

Редуктор станка-качалки предназначен для уменьшения частоты вращения, передаваемой от электродвигателя кривошипам. Зубчатые передачи редуктора испытывают воздействие больших знакопеременных нагрузок, вызванных вращением больших масс кривошипа и противовеса, насаженных на ведомый вал редуктора. В известном редукторе используются шевронные зубчатые колеса с зацеплением Новикова. Венец шевронного колеса представляет собой два соединенных вместе косозубых колеса с противоположными по направлению линиями зубьев. Косозубые колеса лучше, чем прямозубые противостоят действующим на них изгибающим моментам. Однако, при расчете на прочность косые зубья, как и прямые, в тангенциальном сечении представляют собой прямые брусья, которые плохо противодействуют поперечным силам и изгибающим моментам. Поэтому способность косозубых колес противостоять знакопеременным изгибающим моментам ограничена.

Передачи Новикова, благодаря большой площади контакта, обладают повышенной контактной прочностью по сравнению с эвольвентными передачами. Однако прочность на изгиб у передач Новикова ниже, чем у эвольвентных зубчатых передач.

Кроме того, передачи Новикова очень чувствительны к перекосам осей и изменениям межосевого расстояния. Поэтому они требуют высокой точности изготовления корпусов, подшипниковых опор и валов, а также высокой жесткости опор и валов. Следствием этого является высокая трудоемкость изготовления и стоимость редуктора. А перекосы осей и отклонения межосевого расстояния, вызванные неточностью изготовления, износом деталей, температурными деформациями и деформациями от воздействия нагрузок, приводят к нарушению условий работы передачи Новикова и, как следствие, - к снижению срока ее работы.

Все вместе, указанные недостатки приводят к тому, что, несмотря на высокую трудоемкость его изготовления, известный редуктор имеет незначительный срок службы.

Предлагаемая полезная модель направлена на увеличение срока службы редуктора. Для решения этой задачи в редукторе, содержащем корпус, в котором на подшипниковых опорах установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы, при этом на ведущем валу выполнены две шестерни с одинаковым числом зубьев, на промежуточном валу закреплены два зубчатых колеса с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями ведущего вала, и выполнены две шестерни с одинаковым числом зубьев, на ведомом валу закреплены два зубчатых колеса с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями промежуточного вала, согласно полезной модели, зубья зубчатых колес, закрепленных на ведомом валу, и зубья находящихся с ними в зацеплении шестерней промежуточного вала выполнены арочными по их длине.

Кроме того, зубья зубчатых колес, закрепленных на промежуточном валу, и зубья находящихся с ними в зацеплении шестерней ведущего вала также выполнены арочными по их длине.

При этом шестерни выполнены, а зубчатые колеса закреплены на своих валах симметрично относительно общей плоскости симметрии, расположенной перпендикулярно к осям валов и проходящей по середине их длины.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображен конструкция редуктор станка-качалки, вид спереди; на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1; на фиг.3 - вид Б по фиг.1.

Редуктор содержит корпус 1, в котором на подшипниковых опорах установлены ведущий 2, промежуточный 3 и ведомый 4 валы. На ведущем валу выполнены две шестерни 5, 6 с одинаковым числом зубьев. На промежуточном валу закреплены два зубчатых колеса 7, 8 с одинаковым числом зубьев, которые находятся в зацеплении с шестернями 5, 6 ведущего вала. Кроме того, на промежуточном валу выполнены две шестерни 9, 10 с одинаковым числом зубьев. На ведомом валу закреплены два зубчатых колеса 11, 12 с одинаковым числом зубьев, которые находятся в зацеплении с шестернями 9, 10 промежуточного вала. Зубья всех зубчатых колес и шестерней выполнены арочными по их длине (по ширине венца).

Ведущий вал через насаженный на него шкив (не показан) соединен с валом электродвигателя. Вращение от ведущего вала через зубчатые передачи 5-7 и 6-8 передается на промежуточный вал, а с последнего через зубчатые передачи 9-11 и 10-12 - на ведомый вал. На ведомом валу закреплен кривошип (не показан), который через шатун качает балансир станка-качалки.

Зубчатые колеса с арочными зубьями, благодаря тому, что их зубья в тангенциальном сечении имеют форму арки, обладают значительно большей нагрузочной способностью, чем косозубые и шевронные колеса. Арочные зубья входят в зацепление плавно, без ударных нагрузок, что особенно важно при знакопеременных нагрузках. Это значительно повышает долговечность работы зубчатой передачи. Вследствие того, что зуб имеет эвольвентный поперечный профиль, снижаются требования к точности изготовления и жесткости валов и опор редуктора. Это позволяет снизить трудоемкость изготовления и стоимость редуктора.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет увеличить срок службы редуктора и снизить трудоемкость его изготовления и стоимость. Предлагаемый редуктор по габаритным и присоединительным размерам полностью унифицирован с редуктором Ц2НШ и может быть установлен вместо него без какой-либо переделки привода станка-качалки.

1. Редуктор станка-качалки, содержащий корпус, в котором на подшипниковых опорах установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы, при этом на ведущем валу выполнены две шестерни с одинаковым числом зубьев, на промежуточном валу закреплены два зубчатых колеса с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями ведущего вала, и выполнены две шестерни с одинаковым числом зубьев, на ведомом валу закреплены два зубчатых колеса с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении с шестернями промежуточного вала, отличающийся тем, что зубья зубчатых колес, закрепленных на ведомом валу, и зубья находящихся с ними в зацеплении шестерней промежуточного вала выполнены арочными по их длине.

2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что зубья зубчатых колес, закрепленных на промежуточном валу, и зубья находящихся с ними в зацеплении шестерней ведущего вала выполнены арочными по их длине.

3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что шестерни выполнены, а зубчатые колеса закреплены на своих валах симметрично относительно общей плоскости симметрии, расположенной перпендикулярно к осям валов и проходящей посередине их длины.

poleznayamodel.ru

Редуктор - станка-качалка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Редуктор - станка-качалка

Cтраница 1

Редуктор станка-качалки заливают машинным маслом до уровня верхнего крана. Масло в редукторе на летнее время заливается летним маслом, а осенью меняется на масло зимнее. Остальные детали станков-качалок смазываются консистентной смазкой.  [1]

Редуктор станка-качалки представляет собой совокупность двух пар цилиндрических шевронных зубчатых передач, выполненных с зацеплением Новикова.  [2]

Редуктор станка-качалки заливают машинным маслом до уровня верхнего контрольного крана. Во время работы станка-качалки уровень масла должен находиться между верхним и нижним контрольными краниками. Масло в редукторе рекомендуется менять раз в 6 месяцев. Остальные детали станков-качалок смазывают консистентной смазкой.  [3]

На оси редуктора станка-качалки укреплены два якоря, которые при ее работе поочередно, через каждую половину оборота, замыкают магнитную цепь трансформатора - датчика крайних положений. Установка отрегулирована так, что магнитная цепь датчика замыкается в моменты двух крайних положений: когда полированный шток находится вверху и внизу. При замыкании магнитной цепи в линию связи подается импульс переменного напряжения, который используется для отметки крайних положений и запуска развертки динамограммы.  [4]

Вращение приводного вала редуктора станка-качалки при помощи зубчатых колес передается кривошипному валу. Другой конец каждого шатуна также шарнирно соединен с балансиром. При вращении кривошипов балансир приводится шатунами в качательное движение и, следовательно, головка балансира, к которой подвешены штанги с плунжером, тоже будет качаться, заставляя штанги, а вместе с ним и плунжер глубинного насоса перемещаться вверх и вниз.  [5]

При текущем ремонте редуктора станка-качалки его частично разбирают, проверяют состояние валов, вала-шестерни, шкива, крышек подшипников; проверяют и при необходимости заменяют изношенные подшипники; регулируют осевой зазор подшипников качения; заменяют изношенные манжеты, уплотни-тельные кольца, прокладки; исправляют шпоночные пазы валов и зачищают зубья шестерен; заменяют изношенные крепежные и стопорные детали; после сборки и смены смазки регулируют легкость вращения редуктора.  [6]

Перед пуском станка-качалки необходимо убедиться в том, что редуктор станка-качалки не заторможен, ограждения установлены и в опасной зоне нет людей.  [7]

Иногда ограждение представляет одно конструктивное целое с механизмом, например редуктор станка-качалки, ротор и др. Это наилучшее решение вопроса, так как исключается пуск оборудования без ограждения. Последнее условие достигается также блокировкой ограждения с пусковым устройством оборудования. Блокировкой предотвращается пуск оборудования при снятом, неисправном или неправильно установленном ограждении.  [8]

Все опоры осей и валов, за исключением кривошипного вала редуктора станка-качалки СКН-7, выполнены на подшипниках качения.  [9]

Расчет конструкции штанговой колонны завершается определением максимального крутящего момента на валу редуктора станка-качалки.  [10]

В приложении приведены образцы технологической документации с заполненными графами для сборки редуктора станка-качалки.  [11]

Расчет конструкции штанговой колонны завершается определением максимального крутящего момента на валу редуктора станка-качалки.  [12]

С помощью стойки 4 датчик крепится под гайку стяжного болта главного подшипника редуктора станка-качалки.  [14]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Станки-качалки: устройство, эксплуатация, характеристики

Содержание статьи:

В нефтедобывающей отрасли эффективность во многом зависит от типа применяемого оборудования. Для полноценной комплектации и эффективной добычи необходим станок-качалка. Это оборудование является неотъемлемой частью нефтедобывающего комплекса.

Конструктивные особенности

Конструктивные элементы

Конструктивные элементы

Станки-качалки предназначены для передачи поступательного движения глубинному штанговому насосу, расположенному на дне скважины. Для уменьшения затрат на энергию оборудование должно обладать уникальной кинематической схемой. Дополнительным условием является применение современных комплектующих и компонентов.

Для анализа функциональности и особенности работы необходимо ознакомиться с конструкцией, которой обладает станок-качалка. Он состоит из силовой установки, вращательное движение от которой поступает на ведущий вал редуктора. На нем расположен кривошип с системой противовесов. Для связи кривошипа с балансиром предусмотрены шатуны и траверсы. В свою очередь, балансир установлен на опорной стойке. Для уменьшения затраты энергии на торцевой части балансира расположена откидная головка.

Правильно установленный станок имеет следующие эксплуатационные качества:

  • высокий показатель КПД. Обусловлен системой противовесов, которые позволят оптимизировать затраты энергии;
  • надежность. Станок качалка способен работать продолжительное время. Главное — обеспечивать должный уровень смазки подвижных механизмов;
  • сложность установки. Для нормальной эксплуатации станки-качалки необходимо устанавливать на обустроенные опорные платформы. Чаще всего их изготавливают методом заливки бетонной смесью.

Наряду с этой конструкцией в нефтедобывающей отрасли применяется безбалансировочное оборудование. Эти модели отличаются относительно небольшими размерами и массой, но при этом обладают более низким показателем КПД. Чаще всего устанавливаются в труднодоступных районах или местах, где обустройство полноценного фундамента затруднено.

В качестве привода чаще всего используются электродвигатели, скорость вращения вала которых не превышает 1500 об/мин. Изменение этого параметра выполняется с помощью коробки передач или ее клиноременного аналога.

Основные характеристики

Внешний вид

Внешний вид

Каждый станок качалка обладает индивидуальными параметрами, которые зависят от требуемых эксплуатационных свойств. Однако наряду с ними данный тип оборудования имеет общие технические характеристики. Для анализа качества станка рекомендуется ознакомиться с ними.

Все станки-качалки должны обладать достаточно высокой производительностью. Она определяется движением штока и его интенсивностью. Помимо этого, следует учитывать эксплуатационные качества: ремонтопригодность, размеры, общую массу и сложность обслуживания. Это является важным, так как зачастую станок качалка устанавливается вдали от населенных пунктов, что затрудняет ремонт в случае возникновения поломки.

Перечень основных технических характеристик:

  • максимально допустимый показатель нагрузки на устьевом штоке. Он может варьироваться от 30 до 100 кН;
  • длина хода штока. Обычно она составляет от 1,2 до 3 м;
  • крутящий момент вала выходного редуктора. Он влияет на интенсивность движения штока и может быть равен от 6,3 до 56 кНм;
  • число ходов балансира варьируется от 1,2 до 15 в минуту.

Станок-качалка может иметь различный показатель массы, который зависит от размеров его составных элементов. В среднем вес конструкции составляет от 3,8 до 14 тонн. При этом габариты варьируются от 4,125*1,35*3,245 м до 7,95*2,25*5,83 м. Для повышения безопасности эксплуатации станок качалка комплектуется блоком управления, который предотвращает самопроизвольный запуск электродвигателя в случае отключения энергии. Это же помогает избежать аварийных ситуаций при механических поломках компонентов.

Станки-качалки могут регулироваться по нескольким параметрам, определяющими из которых является длина хода штока, а также число колебаний балансира. В каждой модели способы регулировки различны.

Особенности эксплуатации

Станок качалка на бетонном фундаменте

Станок качалка на бетонном фундаменте

Современный станок качалка относится к классу сложного оборудования и состоит из множества компонентов. Поэтому его эксплуатация подразумевает детальное изучение устройства, основных параметров оборудования и неукоснительное соблюдение техники безопасности.

Прежде всего необходимо сделать корректную установку оборудования. При этом учитывается не только его масса и габариты, но и характеристики грунта. В некоторых случаях для модели с небольшим весом достаточно обустроить свайный фундамент. Но чаще всего необходимо устанавливать железобетонную плиту, которая равномерно распределит вес оборудования.

Основные правила эксплуатации:

  • рабочий персонал должен пройти инструктаж по технике безопасности, детально узнать характеристики и устройство станка;
  • выполнение профилактических мероприятий по поддержанию установки в нормальном состоянии;
  • в случае возникновения аварийной ситуации оборудование должно быть отключено, работа прекращена;
  • устранением неполадок могут заниматься только квалифицированные специалисты.

При соблюдении этих правил станок-качалка прослужит длительное время и при этом сохранит свои изначальные эксплуатационно-технические свойства.

Для наглядного ознакомления с принципом работы рекомендуется посмотреть видеоматериал, в котором показаны станки-качалки:

stanokgid.ru

Вопрос 4.33. Редукторы станков-качалок — Мегаобучалка

 

Редуктор предназначен для уменьшения частоты вращения, пе­ редаваемой от электродвигателя кривошипам станка-качалки. При­ меняется в станках-качалках и других механических приводах штан­ говых скважинных насосов.

 

Редуктор (рис. 4.47) -двухступенчатый, с цилиндрической шев­ ронной зубчатой передачей зацепления Новикова. Быстроходная сту­ пень - раздвоенный шеврон, тихоходная ступень - шевронная с ка­ навкой.

 

Ведущий и промежуточные валы установлены на роликоподшип­ никах радиальных с короткими цилиндрическими роликами, одно­ рядными; ведомый вал - на роликоподшипниках сферических двух­ рядных. На концах ведущего вала насажены ведомый шкив клиноре-менной передачи и шкив тормоза. На оба конца ведомого вала наса­ жены кривошипы.

 

Корпус редуктора с разъемом по осям валов образует масляную ванну.

 

Смазка зацепления - картерная, окунанием. Смазка опор проме­ жуточного и ведомого валов - принудительно картерная, быстроход­ ного - картерная.

 

Корпус снабжен двумя контрольными пробками, для контроля за уровнем масла в редукторе и дыхательным клапаном.

 

Редукторы типа Ц2НШ устанавливают на станках - качалках ГОСТ 5866-66.

 

На станках - качалках типа СКР выпускаемых ОАО «Редуктор» по ОСТ 26-16-08-87 (См. табл. 2.9[6]) установлены современные трех­ ступенчатые редукторы типа ЦЗНК см. рис 4.48.

 

Основные достоинства и особенности редуктора следующие:

 

1. Передаточные числа могут меняться, составляя 63,90 и 125, что позволяет снизить частоту качаний балансира до 1,7 в минуту.

 

2.Возможность изменения передаточного числа путем замены зуб­ чатой пары входной ступени использованием комплекта зубчатых пар, что осуществляется достаточно быстро и позволяет на работающем

 

- 1 9 6 -

 

Рис. 4.47 . Редуктор типа Ц2НШ:

1 - ведущий вал; 2 - крышка подшипника,; 3 - промежуточный вал; 4 - ведомый вал; 5 - стакан подшипника

 

станке-качалке устанавливать необходимое число качаний в зависи­ мости от текущего дебита скважины.

 

3. Применение вместо шевронной зубчатой передачи, трудоемкой

 

в изготовлении и ремонте, термоулучшенной крупномодульной ко-созубой передачи с упорными кольцами, защищенной Российским патентом, в которой используется зацепление Новикова с патенто­ ванным в США исходным контуром, обладающей более высокой на­ грузочной способностью.

 

4. Ведомый вал в редукторах с номинальным моментом до 16 кНм монтируется на подшипниках качения, что отражается в шифре буквой

 

- 1 9 7

 

Рис. 4.48. Редуктор типа ЦЗНК

 

«К», например, ЦЗНК-355К. В более мощных редукторах ведомый вал может монтироваться на 4 опорах для более равномерного рас­ пределения нагрузки. В качестве опор применены подшипники сколь­ жения, более дешевые, простые при сборке-разборке и надежные в эксплуатации. Такие редукторы получают в шифре букву «С», на­ пример, ЦЗНК-450С. Смазка этих подшипников осуществляется вра­ щением колес по каналам в плоскости разъема подшипников. На дру-

 

- 1 9 8 -

 

 

Рис. 4.49. Трехступенчатый коническо - цилиндрический редуктор Ц2НШ-315

 

гих валах применены стандартные подшипники качения, смазывае­ мые барботажным способом. Для разгрузки подшипников от осевой нагрузки в выходной и промежуточной передачах введены упорные гребни.

 

Для станков-качалок с одноплечим балансиром типа Mark II ре­ дукторы имеют увеличенный диаметр выходных валов, установлен­ ных на подшипниках качения.

 

5. Масса редукторов ЦЗНК при равных нагрузочных характерис­ тиках до 25-30% меньше по сравнению с редукторами Ц2НШ.

 

- 1 9 9 -

6. Возможность применения электродвигателей с меньшей мощ­ ностью, чем в станках-качалках типа СК, позволяет снизить потреб­ ление электроэнергии.

 

Конструктивная схема трехступенчатого коническо - цилиндри­ ческого редуктора Ц2НШ-315 показана на рис. 4.49:

 

megaobuchalka.ru

типы, принцип работы, технические характеристики станков СК, СКД, ПШГН, СКДР

В добыче нефти с большой глубины используется специальное насосное оборудование, которое называется станками-качалками. Привод этих аппаратов находится на поверхности земли, над эксплуатируемыми скважинами, а управление осуществляется оператором. Функцию добычи нефти в агрегатах выполняют специальные насосы плунжерного типа. Нефтяной станок-качалка является незаменимым аппаратом, без которого трудно и представить интенсивную разработку глубинных месторождений.

Назначение и работа станков-качалок

станок-качалкаЧаще всего для освоения месторождения нефти применяются распространённые штанговые насосы с приводами. Эти агрегаты позволяют откачивать содержание скважин даже при большом, глубоком промерзании верхнего пласта земли. Станки – качалки с одноплечным балансиром относятся к оборудованию индивидуального вида и применяются для добычи нефти из-под земли в обычных и особых условиях.

Любая существующая инфраструктура добычи нефти нацелена на поднятие её с глубины на поверхность, а принцип работы станка-качалки со штанговым насосом напоминает действие медицинского шприца. Неотъемлемой частью любого станка-качалки является колонна, которую составляют компрессионные трубы. По этим трубам происходит подъём на поверхность и подача в резервуары нефти.

Если рассмотреть технологию организации добычи нефти, то весь процесс от начала до конца действий можно разделить на отдельные этапы:

  • бурение скважин;
  • установка трубных колонн;
  • обсадка колонн;
  • установка качалок и пуск их в работу.

устройство станка-качалкиГлубина бурения обычно достигает нескольких километров, но наиболее часто встречающиеся горизонты залегания нефти – это примерно 1500 метров под поверхностью и более. Иные скважины в глубину достигают и 4000 метров, но это уже колонны-рекордсмены нефтедобычи. Основой нефтедобывающей инфраструктуры являются колонны, собираемые из обсадных труб и активная часть каждого отдельного станка – его насос.

Чтобы понять принцип действия плунжерного насоса станка-качалки, нужно разобраться в роли и назначении отдельного станка в структуре всей трубопроводной сети добывающего комплекса. Качалка для нефти – это приводной механизм насоса, которая своим возвратно-поступательным движением, напоминающим качели, приводит в действие плунжерную пару насосного устройства. Оптимальная цикличность действия механизма качалки позволяет нефтяному ресурсу на глубине залегания концентрироваться у фильтра скважины, что способствует эффективности процесса добычи. Вся конструкция станка предусматривает минимизацию износа его отдельных элементов, установка рассчитана на безупречное действие в течение длительного срока эксплуатации.

Устройство качалки

как устроен станокПри изучении устройства станка-качалки необходимо начать с установочной базы. База – это то, из чего состоит основа аппарата. Монтаж станка производится на заранее подготовленную бетонную основу, фундамент. Здесь же расположена платформа и её стойка вместе со станцией управления, в которой находится кабина оператора.

После того, как все организационные работы по установке платформы завершены, на неё навешивается массивный балансир, который уравновешивает специальную головку с канатным подвесом. Энергетическим приводом станка является мощный электродвигатель, который через редуктор станка-качалки передаёт усилие на балансир. Двигатель размещается иногда снизу под платформой, но такой вариант используется крайне редко, так как он связан с недостаточной безопасностью эксплуатации оборудования.

Через кривошип с шатуном электродвигатель воздействует на балансир, благодаря чему вращение вала двигателя преобразуется в цикличное поступательное движение элементов глубинного насоса.

Пункт управления станком-качалкой изготавливается в коробчатом виде, он содержит всё необходимое электротехническое оборудование комплекса. В станции, в непосредственной близости от управляющего реле, расположен и механический тормоз ручного типа.

Виды станков

Семейство нефтяных качалок представлено на отечественном рынке оборудования большим количеством модификаций. У всех видов станков практически один и тот же принцип работы, но есть и существенные отличия. Наиболее популярны среди нефтяников станки с балансирами, которые относятся к классическому типу добывающего оборудования. В этих станках предусмотрен механизм задней фиксации шатуна и редуктор расположен на одной раме с электродвигателем и балансиром.

Альтернативой классическим станкам являются такие типы станков-качалок, как гидравлические штанговые насосы, закрепляемые на фланце арматуры скважины в самом верху. Штанговые насосы имеют то преимущество перед станками классического типа, что они не требуют при своей установки сооружения мощного фундамента. Особенно важно это свойство штанговых насосов для случаев разработки месторождений в вечной мерзлоте, где заливка любого качественного фундамента сопряжена с большими трудностями. Свайная же установка классических станков не оправдана по экономическим соображениям.

Другой особенностью гидравлических насосов является возможность плавно, бесступенчато регулировать длину обсадной колонны. Благодаря этому появляется возможность точного подбора эксплуатационного режима скважины.

Основные характеристики качалок

Чтобы выбрать более подходящие станки для разработки месторождения нефти, нужно сделать анализ широкого спектра эксплуатационных и технических характеристик всех видов этого оборудования.

При оценке важнейших характеристик станка-качалки обязательно учитывают:

  • рабочую штоковую нагрузку;
  • максимальный ход плунжера;
  • габариты редуктора;
  • величину крутящего момента выходного вала;
  • частоту качаний.

Определяющим параметром станка является мощность его электродвигателя. На установках классического типа для работы насосных станций достаточна мощность электродвигателя в 25 кВт. Но следует ещё учитывать тип используемых ремней для передачи вращения от двигателя на редуктор, диаметры шкивов ремённой передачи и конструкцию механизма торможения.

Даже если все эксплуатационные параметры рассматриваемого станка устраивают покупателя, ему следует ещё учесть и габариты оборудования. Ведь размеры иногда играют определяющую роль – это те случаи, когда приходится транспортировать станки на большие расстояния в условиях различных климатических и региональных зон страны. Габаритные размеры в большой степени решают вопрос, можно ли произвести установку данного оборудования в конкретной ситуации, в конкретных условиях разрабатываемого месторождения нефти.

Обычно масса станка не превышает 10 т, а его габариты по длине и ширине составляют 7Х2,5 м.

Интересные статьи:

Какой выбрать ручной листогибочный станок для металла?

Какой купить станок для резки арматуры?

Какую купить углевыжигательную печь?

Отдельные модели станков

Специалисту, занимающемуся заказами оборудования для нефтедобычи, необходимо хорошо ознакомиться с отдельными его моделями и их главными характеристиками. Несмотря на то, что каждый такой аппарат рассчитан на долгие годы работы, уже существующие промыслы время от времени производят модернизацию оборудования, закупая более современные его виды. Рассмотрим некоторые модели станков-качалок, сравнивая их характеристики и особенности.

Качалки СК

качалка СКРаспространённая в нефтедобывающей отрасли станок- качалка СК представляет собой скважинный насос с отдельным приводом. Насос при работе опускается в обсадную трубу скважины, и с ним соединён специальный шток привода. Шток составляется из колонны отдельных штанг, обеспечивая тем самым требуемую длину.

Как и в других классических вариантах добывающего насосного оборудования, вращение электродвигателя станка преобразуется с помощью кривошипа в поступательное движение штанговой колонны. Два исполнения станков-качалок СК изготавливаются со своим отдельным количеством типоразмеров. Аппараты СК имеют семь типоразмеров, а СКД – шесть.

Главные отличия станков-качалок СКД от СК заключаются в следующем:

  • несимметричность кинематической преобразовательной схемы и более высокое преобразующее кинематическое соотношение;
  • уменьшенные габаритные размеры;
  • расположение редуктора прямо на станочной раме.

В установках СК используются трёхфазные электрические двигатели асинхронного типа с влагостойким исполнением в искробезопасном корпусе. В зависимости от модификации станка в нём могут применяться двигатели мощностью от 4 до 40 кВт.

Механизм тормоза станка включает в себя две колодки, правую и левую, он предназначен для фиксирования станка в нужном положении в момент его остановки.

Качалки СКДР

качалки СКДРБолее усовершенствованная модель семейства СК – станок-качалка СКДР. Аппарат развивает тяговое усилие в 60 кН при длине штока от 1,2 до 3 м. Редуктор, используемый в аппарате, имеет типоразмер Ц2НШ-450-28 или Ц3НШ-450-28.

Станки СКДР используются для откачки нефти из скважины со штоковой нагрузкой до 80 000 Н. Они разработаны с учётом последних достижений отечественного и зарубежного машиностроения. Главные элементы кинематики станков изготовлены с учётом всех требований ГОСТов на нефтедобывающее оборудование.

Частота качаний установки СКДР регулируется в диапазоне от 1,7 до 11,8 в мин и зависит от передаточного числа установленного редуктора на раме станка. Мощность двигателя качалки может составлять от 5,5 до 22 кВт в зависимости от передаточного числа редуктора.

Общая масса агрегата СКДР составляет 13 100 кг, а его габариты равны 7200х6350х 3100 мм.

Качалки ПШГН

Приводная часть глубинного нефтяного насоса шагового типа или станок-качалка ПШГН через систему штанг передаёт движение головки на насосный плунжер, расположенный глубоко в обсадной трубе скважины. Головка балансира аппарата соединяется со штоком насоса с помощью тросовой подвески.

По производительности качалка ПШГН может регулироваться путём увеличения или уменьшения числа качаний в минуту, амплитуды этих качаний и размеров насосного плунжера. Чтобы произвести регулировку длины хода штока, необходимо выполнить перестановку пальцев кривошипно-шатунного механизма в другие отверстия.

Как и все предыдущие нефтяные качалки, разновидность ПШГН не является отдельным их видом, а представляет собой разновидность главного механизма установки для добычи нефти.

Обслуживание нефтяных качалок

Специальный персонал нефтедобывающего предприятия выполняет обслуживание станка-качалки. Для удобства его работы конструкторами предусмотрены различные вспомогательные устройства и механизмы. При обслуживании балансира с траверсой и кривошипа на установке устроена специальная площадка, снабжённая системами привода. Операторы, располагаясь на этой площадке, производят управление балансировкой и уравновешиванием станка, проверяют крепление всех узлов кривошипно-шатунного механизма.

обслуживание станка-качалки

Вся кинематика системы привода нефтедобывающей качалки сконструирована для того, чтобы головка станка и кривошип совершала движение в оптимальном ритме и этот режим можно бы было легко перенастраивать.

Функции операторов станков и обслуживающего персонала необходимо разделять. Технический персонал занимается обслуживанием нефтяных насосов во время их интенсивной эксплуатации, в их обязанности входит слежение за рабочими показателями всех механизмов станции и техническое обслуживание насосного оборудования. В случае необходимости они производят и ремонт станков-качалок. Особенно важно в их работе создавать благоприятные режимы функционирования узлов и механизмов станка в моменты возникновения в нём максимальных, пиковых нагрузок.

В функции же операторов установок входят обязанности по регулированию самого процесса выкачки нефтяных ресурсов из глубины месторождения, по установке оптимальных режимов работы станка на каждом периоде освоения запасов углеводородов.

Заключение

Промышленные предприятия, изготавливающие станки-качалки, непрерывно совершенствуют своё нефтедобывающее оборудование. Но кардинальных вариантов переделок существующих станков в ближайшее время не предвидится. Это говорит о том, что классическая схема, заложенная в станки много лет назад, оказалась очень удачной и не имеет существенных недостатков.

К тому же оборудование нефтегазовых добывающих комплексов долговечно, его замены происходят очень редко и неохотно со стороны учредителей крупных компаний. Немалую роль в этом играет и высокая цена станка-качалки. Большей частью обновляются лишь отдельные узлы станков, устаревшие физически или морально.

Постепенно весь парк станков-качалок уступает свои позиции в пользу нового вида оборудования – гидравлических аппаратов. Это способствует оптимизации рабочего процесса добычи нефти, усовершенствованию всей инфраструктуры существующих и строящихся комплексов. Эксплуатационные затраты при этом снижаются без снижения качества добываемой нефти.

namillion.com

Редуктор станка-качалки

 

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: редуктор содержит корпус, две ступени, одна из которых планетарная. Последняя включает неподвижные центральные колеса с внутренним зацеплением, центральное колесо с внешним зацеплением и водило с сателлитами. Центральное колесо с внешним зацеплением связано с зубчатым колесом другой ступени, водило - с выходным валом. Связь центральных колес и водила соответственно с корпусом, зубчатым колесом и выходным валом осуществлена посредством зубчатых муфт. Выходной вал установлен на подшипниках качения, смонтированных в стаканах. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к технологическому оборудованию штанговой глубиннонасосной установки.

Известен пятиступенчатый конически-цилиндрический редуктор привода качания штангового насоса станка-качалки [1] Для изменения частоты качания балансира кривошипно-шатунного механизма станка-качалки в корпус редуктора встроена коробка скоростей, блок шестерен которой установлен на промежуточных валах быстроходной ступени. Собственно редукторная часть состоит из двух ступеней с косозубыми шевронными колесами. Передача от коробки скоростей и редукторной части осуществляется посредством пары шестерен, одна из которых сидит на ведомом валу коробки скоростей, а другая на ведущем валу редуктора. Однако, сокращение числа качаний связанное с убывающим со временем напором скважины на практике требуется достаточно редко, как правило, не более одного раза в год. С этой точки зрения конструкция является необоснованно сложной и поэтому практического применения не получила. Известен также двухступенчатый редуктор привода кривошипно-шатунного штангового насоса станка-качалки конструкции фирмы Лафкин (США) [2] (Устройство принято за прототип). Являясь основным узлом привода гарантирующим надежность и долговечность станка-качалки редуктор оснащен шевронными эвольвентными зубчатыми колесами и в зависимости от типоразмера рассчитан на 2, 4, 6, 8 тм с передаточным отношением в пределах 30-40. Для увеличения передаточного числа и изменения частоты качания балансира привод снабжен двумя последовательно установленными с редуктором шкиво-ременными передачами. В этом редукторе благодаря оптимальному подбору передаточного числа увеличены диаметры промежуточного и выходного вала, при этом последний является одновременно шейкой кривошипа. В опорах ведомого вала применяются подшипники скольжения, а в опорах ведущего и промежуточного цилиндрические роликовые, что обеспечивает их плавающую в осевом направлении установку. Однако, практика эксплуатации все более глубоких нефтеносных пластов ставит задачу создания редукторов с вращающим моментом на выходном валу до 20.000 кгм. С учетом этих требований в известной типовой конструкции следует отметить следующие недостатки: 1. Прогиб валов от знакопеременных нагрузок кривошипно-шатунного механизма передается непосредственно на зубья шевронных колес, вызывая нарушение постоянства контактных линий в зацеплении и связанный с этим повышенный износ зубьев. 2. Несмотря на большой коэффициент перекрытия, недостатком шевронного зацепления являются осевые циклические смещения плавающих валов, что приводит к возникновению контактной коррозии в опорах между подшипником и его корпусом. 3. Установка выходного вала в подшипниках скольжения требует дополнительных специальных средств, обеспечивающих поступление жидкой смазки в ненагруженную зону подшипника. 4. Знакопеременные нагрузки от кривошипов и шатунов приводят к релаксации напряжений в крепежных болтах соединяющих корпус редуктора с крышкой и приводит со временем к раскрытию их стыка, недопустимого в условиях эксплуатации. 5. Кроме того, требуемое увеличение нагрузочной способности редуктора связано с ростом материалоемкости, габаритов, использовании в конструкции более тяжелых подшипниковых узлов. При этом усложняются условия монтажа и обслуживания. Указанные недостатки стимулировали поиск новых технических решений. Предложенное техническое решение направлено на решение задачи по увеличению нагрузочной способности редуктора без изменения его установочных размеров. Эта задача решается посредством разделения кинематики исполнительного и передаточного механизма, что исключило неблагоприятное влияние деформации кривошипного механизма на зубчатые зацепления, а именно: согласно изобретению в редукторе станка-качалки, содержащем корпус, валы с зубчатыми колесами и подшипниковые опоры, в осевой расточке ступицы зубчатого колеса соосного с выходным валом выполнен зубчатый венец, который связан с зубчатым венцом одетого на вал плавающего двухвенцового центрального колеса внешнего зацепления, второй венец которого связан с сателлитами планетарной передачи, подвижное водило которой связано с выходным валом посредством промежуточной зубчатой полумуфты, при этом опорные подшипники ступиц зубчатого колеса и водила размещены в расточках корпуса. Кроме того, опорные подшипники качения шеек выходного вала установлены в стаканах, размещенных в расточках корпуса, разъемные части которого зафиксированы от возможности раскрытия стыка прецизионными штифтами соединяющими эти части с фланцами вышеназванных стаканов; неподвижное центральное колесо внутреннего зацепления планетарной ступени установлено в зацеплении с зубчатым венцом на фланце одного из стаканов подшипника выходного вала, при этом один из подшипников водила установлен в расточке этого стакана; промежуточная зубчатая полумуфта, центральные колеса внутреннего и внешнего зацепления и сопрягаемые с их осевыми расточками детали выполнены с совмещенными кольцевыми канавками, в которых размещены закладные, фиксирующие от осевого смещения вышеназванных деталей гибкие элементы, выполненные, например, в виде прутков из катанки, размещенных в этих канавках, при этом концы прутков закреплены в начале и конце навивки. Технический результат выражается в особенности передачи реактивного силового потока на зубчатые колеса выходного вала со стороны кривошипно-шатунного механизма. Установка зубчатого колеса и водила с сателлитами в корпусе независимо от выходного вала практически устраняет воздействие прогиба вала на зубчатые зацепления. А планетарная передача размещенная в тех же габаритах корпуса по существу является дополнительной ступенью и обуславливает увеличение передаточного числа в 6-4 раза. При этом отпадает необходимость установки одной ременной передачи, а также применения сложных в изготовлении шевронных колес, требующих химико-термического упрочнения и отделочных операций. Это позволяет сделать вывод о нетрадиционном решении разработки устройства, его новизне, изобретательском уровне и не вызывает проблем реализации в условиях серийного производства машиностроительного предприятия. Сведения подтверждающие возможность осуществления изобретения поясняется чертежом, на котором представлено сечение редуктора в плоскости разъема корпуса с крышкой. Редуктор содержит разъемный корпус 1 с выходным валом 2 и промежуточным валом 3 с шестерней 4, установленных соответственно на подшипниках качения 5 и 6. Подшипники 5 смонтированы в стаканах 7, 8. В расточке ступицы зубчатого колеса 9, соосного выходному валу 2, выполнен зубчатый венец 10. Зубчатое колесо 9 установлено в корпусе 1 на подшипниках 11. На шлицевой шейке 12 выходного вала 2, через промежуточную зубчатую полумуфту 13, коаксиально валу 2 установлено подвижное водило 14 с сателлитами 15, которые связаны с венцом ступицы зубчатого колеса 9 двухвенцовым плавающим колесом внешнего зацепления 16. Неподвижное центральное колесо внутреннего зацепления 17 планетарной передачи установлено в зацеплении с зубчатым венцом стакана 8. Подшипниковая опора 18 водила 14 размещена в расточке корпуса 1, а опора 19 в расточке стакана 8. На консольных шейках 20 вала 2 смонтированы кривошипы 21 шатуна балансира 22 станка качалки. Для фиксации в осевом направлении водила 14, неподвижного центрального колеса 17 и двухвенцового центрального колеса 16 в сопрягаемых зубчатых венцах выполнены кольцевые канавки, в которые заложен фиксирующий элемент 23, выполненный из катанки, при этом концы прутков закреплены в начале и конце навивки. Для предотвращения раскрытия стыка, разъемные части корпуса 1, кроме крепежных болтов, дополнительно зафиксированы прецизионными штифтами 24 через фланцы стаканов 7 и 8. Редуктор работает следующим образом. При вращении промежуточного вала 3 от шестерни 4 крутящий момент передается последовательно на зубчатое колесо 9 вала 2 и через двухвенцовое центральное колесо внешнего зацепления 16 на сателлиты 15. Сателлиты 15 обкатываются по венцу внутреннего зацепления колеса 17 и передают вращение водилу 14. И, наконец, водило 14 через промежуточную зубчатую полумуфту 13 передает крутящий момент выходному валу 2, при этом он выполняет функции шейки кривошипа кривошипно-шатунного механизма качания балансира. Таким образом осуществляется пониженная передача. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 301428, кл. E 21 B 43/00, 21.07.66 г. 2. Проспект фирмы "Лафкин" (Копия) на 6 листах.

Формула изобретения

1. Редуктор станка-качалки, содержащий корпус, две ступени, имеющие валы с зубчатыми колесами и подшипниковые опоры, отличающийся тем, что одна из ступеней выполнена планетарной и включает неподвижное центральное колесо с внутренним зацеплением, связанное с корпусом, центральное колесо с внешним зацеплением, установленное на выходном валу с возможностью свободного вращения и связанное с установленным на том же валу зубчатым колесом, и несущее для зацепления с центральными колесами сателлиты водило, связанное с выходным валом, а связи центральных колес и водила соответственно с корпусом, зубчатым колесом и выходным валом выполнены в виде зубчатых муфт. 2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что опорные подшипники качения шеек выходного вала установлены в стаканах, размещенных в расточках корпуса, разъемные части которого зафиксированы от возможности раскрытия стыка прецизионными штифтами, соединяющими эти части с фланцами стаканов. 3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что полумуфта зубчатой муфты, связывающей неподвижное центральное колесо с корпусом, выполнена на фланце одного из стаканов подшипника выходного вала, а один из подшипников водила установлен в расточке этого же стакана. 4. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что сопрягаемые полумуфты каждой зубчатой муфты выполнены с совмещенными кольцевыми канавками, в которых размещены закладные фиксирующие от осевого смещения указанных деталей гибкие элементы, выполненные, например, в виде прутков из катанки, размещенные в этих канавках, при этом концы прутков закреплены в начале и конце навивки.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Станки-качалки | Редуктора

Данный станок – качалка предназначен для индивидуального механического привода штангового насоса нефтяной скважины, с нагрузкой на сальниковом штоке не более 40 кН.

Вид климатического исполнения У1, Т1, УХЛ1 по ГОСТ 15150-69.

Пример условного обозначения станка – качалки при заказе для исполнения с длиной хода сальникового штока 2,1м., числом качаний 1,1 в мин., передаточным числом редуктора 125, номинальной мощностью двигателя 3,0 кВт, синхронной частотой вращения вала двигателя 750 об/мин, климатического исполнения У1: СКР4-2, 1-1, 1-125-3,0-750 У1 ТУ2 ИБГУ-02-04То же с числом качаний сальникового штока 2,0 в мин., с передаточным числом редуктора 90, номинальной мощностью двигателя 5 кВт, синхронной частотой вращения вала двигателя 1000 об/мин: СКР4-2, 1-2, 0-90-5, 5-1000У1 ТУ2-ИБГУ-02-94

 

 

Тяговое усилие на штоке, кН (т) 40 (4) Редуктор Ц3НК-355К
Длина хода штока, м 0,9…2,1 Масса редуктора, кг 980
Момент на выходном валу, кНм 16 Передаточное число редуктора (Uн) 125;90;63
Мощности двигателя, кВт при Uн 1259063
3…5,53…7,54…11
Диаметры шкивов, мм: двигателяредуктора
560;710125;180;224
Диапазон частот качаний в минуту при Uн 1259063
1,1…4,81,5…6,72,1…9,5
Габаритные размеры, мм: длинавысоташирина
592047551600
Объем масла, л 40 Масса, т 5,2

Примечание: СКР и СКДР – станки-качалки балансирного типа; СКДР – одноплечие, типа MARK II; Ц3НК-450К – с выходным валом на подшипниках качения, реверсивный; Ц3НК-450С – с выходным валом на подшипниках скольжения; Ц3НК-450М – с усиленным выходным валом на подшипниках качения, реверсивный.

www.xn--d1abqqgaeoh9i.xn--p1ai