ProfitCentr - рекламное агентство

Станок-качалка

Изготовление 13 типоразмеров станков-качалок предусматривает ГОСТ 5866-76. Основные их размеры и параметры приведены в таблицах ниже.

Показатель СК3-1,2-630 СК5-3-2500 СК6-2.1-2500 СК12-2,5-4000 СК8-3,5-4000 СК8-3,5-5600 СК10-3-5600
Номинал нагрузки (на устьевом штоке), кН 30 50 60 120 80 80 100
Номинал длины хода устьевого штока, м 1,2 3 2,1 2,5 3,5 3,5 3
Номинал крутящего момента (на выходном валу редуктора), кН*м 6,3 25 25 40 40 56 56
Число ходов балансира за 1 минуту 5-15 5-12
Редуктор Ц2НШ-315 Ц2НШ-450 Ц2НШ-750Б Ц2НШ-560
Габариты, мм, не более:
  длина 4125 7380 6480 7450 8450 8450 7950
  ширина 1350 1840 1840 2246 2246 2246 2246
  высота 3245 5195 4960 5730 6210 6210 5835
Масса, кг 3787 9500 8600 14145 14200 14245 14120

Показатель СКД3-1,5-710 СКД4-2,1-1400 СКД6-2,5-2800 СКД8-3-4000 СКД10-3,5-5600 СКД12-3,0-5600
Номинал нагрузки (на устьевом штоке), кН 30 40 60 80 100 120
Номинал длины хода устьевого штока, м 1,5 2,1 2,5 3,0 3,5 3,0
Номинал крутящего момента (на выходном валу редуктора), кН*м 7,1 14 28 40 56 56
Число ходов балансира за 1 минуту 5-15 5-14 5-12
Редуктор Ц2НШ-315 Ц2НШ-450 Ц2НШ-750Б Ц2НШ-560
Габариты, мм, не более:
  длина 4050 5100 6085 6900 7280 6900
  ширина 1360 1700 1880 2250 2250 2250
  высота 2785 3650 4230 4910 5218 4910
Масса, кг 3270 6230 7620 11600 12170 12065

Станок-качалка Максимум допустимой нагрузку на устьевой шток, кН Номинал длины хода устьевого штока, м Максимум допустимого крутящего момента на ведомом валу редуктора, кН*м Габариты (при установке балансира в горизонте), мм Масса комплекта, кг
длина ширина без ограждения высота
СК2-0,6-250 20 0,3; 0,45; 0,6 2,5 3150 1150 2000 1600
СК3-1,2-630 30 0,6; 0,75; 0,9; 1,05; 1,2 6,3 4200 1350 3300 3850
СК4-2,1-1600 40 0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1 16 5900 1700 4800 7200
СК5-3-2500 50 1,3; 1,8; 2,1; 2,5; 3,0 25 7400 1850 5550 9900
СК6-2,1-2500 60 0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,1 25 6550 1850 5100 9600
СК8-3,5-4000 80 1,8; 2,1; 2,5; 3,0; 3,5 40 8500 2250 6650 15100
СК12-2,5-4000 120 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,5 40 7500 2250 6400 14800
СК8-3,5-5600 80 1,8; 2,1; 2,5; 3,0; 3,5 56 8500 2250 6650 15600
СК10-3-5600 100 1,5; 1,8; 2,1; 2,5; 3,0 56 8000 2250 6550 15450
СК10-4,5-8000 100 2,3; 2,7; 3,3; 3,9; 4,5 80 10550 2600 9000 24900
СК12-3,5-8000 120 1,8; 2,1; 2,5; 3,0; 3,5 80 9550 2600 8500 24800
СК15-6,0-12500 150 3,0; 3,5; 4,5; 5,2; 6,0 125 13200 3100 11500 34800
СК20-4,5-12500 200 2,3; 2,7; 3,3; 3,9; 4,5 125 11700 3100 10700 34500

Каждому типу станка-качалки характерен максимум допускаемых нагрузок на устьевой шток, длина хода устьевого штока и крутящий момент на кривошипном валу редуктора, число двойных ходов балансира за 1 минуту.

Иностранные станки-качалки с обычным конструктивом производятся по спецификации 11Е стандарта АНИ. Диапазон показателей:

  • грузоподъемность от 2 до 20 тонн;
  • длина хода 500-600 мм;
  • крутящий момент до 12000 кг*м.

В РФ большее всех известны фирмы “Lufkin” (США) и “Indystrial CA” (Румыния).


Fig87

Состав станка-качалки:

  • рама (поз.13);
  • подставка под редуктор и поворотная плита (поз.12);
  • стойка (поз.3);
  • балансир (поз.2) с головкой;
  • опора траверсы (поз.15);
  • 2 шатуна (поз.4);
  • 2 кривошипа (поз.5) с противовесами (поз.14) (при комбинированном или кривошипном уравновешивании);
  • редуктор (поз.6);
  • тормоза (поз.16);
  • клиноременная передача (поз.7, 8);
  • электродвигатель (поз.9);
  • подвеска устьевого штока (поз.1) с канатом;
  • ограждение (поз.11) кривошипно-шатунного механизма.

Рама из профильного проката выполнена в виде 2 полозьев, которые соединены между сосбой поперечными связями. Стойка изготовлена из профильного проката на 4 опорах.

Балансир выполнен из профильного металлопроката двутаврового сечения; двубалочной или однобалочной конструкции. Головка балансира - имеет возможность поворота или откидывания вверх. Для фиксации головки балансира в рабочей позиции в шайбе головки выполнен паз, в который заходит клин защелки.

Опора балансира - ось, 2 конца которой смонтированы в роликоподшипниках сферической конструкции. В середине от квадратного сечения приварена планка, соединяющая опору балансира с балансиром.

Траверса имеет прямой профиль, выполняется из проката и соединяет балансир с 2-мя параллельно работающими шатунами.

Опора траверсы через шарнир соединяет балансир с траверсой. Средняя часть оси смонтирована в роликоподшипнике сферической конструкции, корпус которого на болтах крепится к нижней полке балансира.

Шатун представляет собой стальную трубную заготовку, на одном из концов которой вваривается верхняя головка шатуна, а на втором - башмак. Палец верхней головки шатуна через шарнир соединяется с траверсой. Палец кривошипа, имеющий конусную поверхность, вставляется в отверстие кривошипа и притягивается гайками.

Кривошип является ведущим звеном преобразующего механизма станка-качалки и имеет ряд отверстий для корректировки длины хода устьевого штока. На кривошипе монтируются противовесы, имеющие возможность перемещения.

Конструкция тормоза — двухколодочная. Левая и правая колодки закреплены к редуктору. Используя стяжное устройство, колодки выполняют зажим тормозной шкив, который насажен на ведущем валу редуктора. Рычаг тормоза, насаженный на стяжной винт, размещен в конец рамы, за электрическим двигателем.

Поворотные салазки под электродвигатель позволяют выполнять быстрое натяжение и смену клиновых ремней. Исполнены они в форме рамы, укрепленной шарнирно на заднем конце опорной рамы станка-качалки.

Поперек поворотной плиты к ней закреплены на болтах 2 салазок, на которые монтируется электродвигатель. Раму с салазками можно поворачивать путём вращения ходового винта.

Приводом станка-качалки является электрический двигатель со скоростью вращения вала со значением из стандартного ряда: 750, 1000 и 1500 об/мин. Электродвигатель по конструкции - трехфазный короткозамкнутый, асинхронный с увеличенным пусковым моментом, исполнение - влаго и морозостойкое. На роторе электродвигателя монтируется втулка конусной конструкции, на которую насаживается ведущий шкив клиноременной передачи.

Подвеска устьевого штока (тип ПСШ) имеет грузоподъёмность 3000, 5000, 10000 кг, имеет в своём составке: верхнюю и нижнюю траверсы, 2 зажима каната и зажим устьевого штока. Чтобы установить в подвеску гидравлический динамограф, в неё вкручивают 2 винта, раздвигающих траверсы подвески.

Штоки сальниковые устьевые (ШСУ) требуются, чтобы соединить колонны насосных штанг и канатную подвеску станка-качалки.

У балансирного привода станка-качалки имеется недостаток - узел подвеса штанг совершает сложное перемещение, что приводит к росту динамических нагрузок на штанговую колонну. Чтобы уменьшить нагрузки используется станок-качалка без балансира, в котором балансир и шатун заменяются стальным канатом, обеспечивающим гибкую связь.

Приводная часть станка-качалки без балансира (включая редуктор) идентична балансирному. Конструктив кривошипа имеет V-образную форму, с углом 30°. На наклонной стойке, над устьем скважины, установлен ролик для гибкой подвески, соединенной с шатунами. Нижняя головка шатуна соединяется с кривошипом. Станки-качалки без балансира выдерживают нагрузку 30 и 60 кН, имеют длину хода от 450 до 5000 мм и передаваемы крутящий момент до 80 кН*м. Они отличаются меньшими габаритами и металлоемкостью по сравнению со станками-качалками оснащенными балансиром. Главный недостаток - низкая надежность гибкой связи.

Станки-качалки с одноплечным балансиром

Fig88

В связи с распространением на нефтепромыслах большого числа зарубежного оборудования встречаются станки-качалки фирмы “Lufkin” (США) типа МАРК с одноплечным балансиром, а также российского производства (привод ПШГНО 6—2,5, Уралтрансмаш, г. Екатеринбург). Особенностью данных приводов является применение кинематической схемы с одноплечным балансиром. Такая конструкция станков-качалок обусловлена рядом факторов. Эти станки-качалки имеют более оптимальный закон движения узла подвеса штанг, который позволяет несколько снизить динамические нагрузки воздействующие на штанговую колонну. Если сравнвать два станка-качалки с равными длинами и пропорциями кинематических звеньев, первый из которых стандартный станок-качалка, а другой - с одноплечным балансиром, то у одноплечного агрегата максимальные нагрузки в узле подвеса штанг окажутся несколько ниже (порядка 8—10 %). Одноплечный станок-качалка характеризуется также более пологой кривой скорости узла подвеса штанг, позволяющей значительно (около 35 %) уменьшить амплитуду колебаний штанг, и, как следствие, динамическую нагрузку на них, что увеличивает срок службы штанговой колонны. Рассмотрим последнее утверждение более детально.

Известно, что по причине упругих деформаций труб и штанг, после начала перемещения узла подвеса штанг наверх, плунжер будет неподвижен относительно цилиндра. После вытяжки штанг и сокращения труб, перемещение от узла подвеса штанг, который за это время успевает набрать какую-то скоросоть, передастся плунжеру. В следствие чего, плунжер резко срывается с места и оказывается под нагрузкой столба жидкости в трубах в форме импульса силы, т.е. образуется продольная свободная амплитуда колебаний системы "штанговая колонна - столб жидкой среды". У станков-качалок с одноплечным балансиром, если сравнивать со стандартными станками-качалками, точка подвеса штанг в момент начала движения плунжера успевает развить меньшую величину скорости, что позволяет значительно снизить диапазон колебаний штанг и снизить их динамическое нагружение.

Следует отметить, что у данных станков-качалок обратное направление вращения кривошипа, т.е. против направления движения часовой стрелки (устье слева), за счёт чего несколько уменьшаются динамические нагрузки.

Ещё одно преимущество подобных станков-качалок - их компактность и меньший вес, что делает более предпочтительным их применение при высоких нагрузках на шток.

Недостатками, которые препятствуют их широкому распространению являются:

  • малая боковая устойчивость, из-за большой высоты при малой ширине;
  • кривошипы с грузами располагаются в опасной близости от устья скважины, что усложняет их ремонт и техническое обслуживание;
  • при балансировке таких станков-качалок нужен большой вес кривошипных грузов, ведь вес кривошипа приложен к балансиру со стороны скважины относительно его стойки.

Станки-качалки с дезаксиальным кривошипно-шатунным механизмом

Fig89

Вместе с аксиальными (стандартными) кривошипно-шатунными механизмами (тип СК станка-качалки), в РФ производятся станки-качалки с дезаксиальной схемой (тип СКД). За рубежом (особенно в США) почти все станки-качалки производятся с небольшим дезаксиалом.

Дезаксиал n зависит от места расположения кривошипного центра (точка 0) по отношению к прямой В1В2, где В1 и В2 - максимальная верхняя и нижняя точки нахождения кривошипа. Если точка 0 находится на прямой В1В2, то механизм аксиальный (стандартной конструкции), если правее прямой В1В2, то механизм имеет отрицательный дезаксиал, если левее, то механизм имеет положительный дезаксиал. Главное их отличие в том, что у стандартного станка-качалки время хода точки подвеса штанг вверх и вниз имеет одинаковое значение. Поэтому аксиальные станки-качалки называются симметричными. Но нагружение точки подвеса штанг за промежуток хода вверх и вниз различается, что обусловлавливается работой штангового насоса. При движении вверх станок-качалка выполняет работу по подъёму штанговой колонны и столба жидкой среды, при движении вниз штанговая колонна перемещается под собственным весом, а вес столба жидкой среды передается на трубопроводы. Следовательно, если средняя скорость перемещения точки подвеса штанг при движении вверх будет меньше, чем при движении вниз, то это даст уменьшение ускорения, а значит, и динамических нагрузок, действующих на штанговую колонну при движении вверх, т.е. в период наибольшей нагрузки.

Исходя из данных соображений станки-качалки производят с небольшим отрицательным дезаксиалом, за счёт чего время движения вверх больше времени движения вниз. Значительный дезаксиал также нерационален, так как при этом произойдёт увеличение протечек через плунжер при движении вверх и появится возможность зависания колонны штанг в трубах при движении вниз из-за большей скорости опускания, особенно при ее эксплуатации в скважинах с наклонным профилем и скважинах с отложениями гидратов или парафина.


Не нашли нужную информацию? Воспользуйтесь поиском по сайту
SOCPUBLIC.COM - заработок в интернете!