Привод станков-качалок



Привод станков-качалок
Привод станков-качалок
Привод станков-качалок

 


Владельцы патента RU 2557813:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)

Изобретение относится к области эксплуатации станков-качалок, расположенных на небольших расстояниях. Между приводным двигателем и станками-качалками установлены центральная муфта включения, многоступенчатый центральный редуктор, угловые зубчатые редукторы, боковые муфты включения и карданные передачи. Три пары шестерен, простой трехзвенный планетарный механизм и шесть муфт переключения обеспечивают 18 передач в широком диапазоне передаточных чисел. Многоступенчатый редуктор обеспечивает надежный запуск в работу станков-качалок за счет высокого передаточного числа низших передач и выбор оптимальной частоты качания ШГН (штанговых глубинных насосов) за счет распределения передаточных чисел по широкому диапазону. Расширяются эксплуатационные возможности станков-качалок за счет улучшения уравновешенности их работы. 3 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области нефтедобычи.

Станки-качалки применяются для механизированного способа добычи нефти установками штангового скважинного насоса, который является самым распространенным способом эксплуатации скважин как в России, так и в других нефтедобывающих странах мира.

Известно устройство - станок-качалка (СК), который представляет собой преобразующий кривошипно-шатунный механизм с трансмиссией и двигателем, смонтированными на раме. Станок-качалка - это индивидуальный наземный механический привод через колонну штанг передающий возвратно-поступательное движение плунжеру штангового скважинного насоса (1. Бухаленко Е.И. и др. Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И. Бухаленко. - М.: Недра, 1990. - 559 с. 2. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 510 с.).

Известно, что СК (станки-качалки) могут быть балансирные и безбалансирные. Безбалансирные СК, в которых возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины пирамиде-опоре. Канатная подвеска (или цепь) прикрепляется к штангам, а другим концом к кривошипу редуктора. Безбалансирные СК уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе. Однако они не нашли широкого распространения. Разработаны гидравлические качалки, состоящие из длинного цилиндра и движущегося в нем поршня, соединенного непосредственно с колонной штанг (2. С. 388).

Балансирный СК имеет кривошипно-шатунный механизм, состоящий из балансира, установленного на стойке, шатунов, кривошипов и обеспечивает преобразование вращательного движения кривошипов в возвратно-поступательное движение головки балансира. Балансир на переднем плече имеет головку, к которой через канатную подвеску закрепляется колонна штанг. Заднее плечо посредством траверсы, через опору траверсы двумя шатунами соединено с кривошипами, на которых закреплены противовесы - контргрузы. Кривошипы закреплены на тихоходном валу редуктора. Для уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении контргруза, необходимо уравновешивание. Уравновешивание СК можно обеспечить размещением необходимого контргруза либо на заднем плече балансира, либо на кривошипе. В соответствии с этим различают балансирное (как правило, для СК малой грузоподъемности), кривошипное (для СК большой грузоподъемности) и комбинированное уравновешивание (2. С. 391). Существуют балансирные СК с гидропневматическим и пневматическим уравновешиванием, они сложнее в изготовлении, дороже и, несмотря на некоторое уменьшение габаритных размеров, более металлоемки. Трансмиссия СК состоит из редуктора и клиноременной передачи. Для привода применяют, как правило, электродвигатель, возможно использование двигателя внутреннего сгорания.

Однако применяемые в настоящее время балансирные СК имеют сложное устройство, большие габариты и массу, требуют значительные затраты на монтаж и эксплуатацию. Например, масса станков-качалок типа СК может достигать почти 35 тонн, а габаритные размеры: длина - 13,2 м, ширина - 3,1 м, высота - 11,5 м (2. С. 387, таблица Х.5) для СК15-6-12500, где 15 - грузоподъемность станка-качалки в тоннах, 6 - максимальный ход в метрах и 12500 - наибольший крутящий момент на валу редуктора в кгс·м (2. С. 385). Высота - 11,5 м почти в два раза больше хода - 6 м. Габариты и масса СК увеличены из-за того, что ось балансира расположена на значительном расстоянии от центра скважины. Клиноременная передача ограничивает эксплуатационные возможности СК, так как имеет небольшой диапазон передаточных чисел (отношение передаточного числа низшей передачи к высшей), невысокую долговечность, необходимость систематической регулировки натяжения ремней. Эксплуатационные характеристики каждой модели СК ограничены.

Лучшими эксплуатационными характеристиками должны обладать СК по патентам RU №:2450161; 2488023; 2506455; 2506457 (Авторы В.И. Некрасов, В.В. Новоселов и др.). Они должны обеспечить снижение затрат на изготовление и эксплуатацию СК за счет упрощения и совершенствования его конструкции, приводящей к существенному снижению габаритов и массы СК. Габариты и масса СК снижаются за счет меньшей высоты стойки, перемещение колонны штанг скважинного насоса обеспечивается компактным телескопическим механизмом малой металлоемкости, который позволяет в широких пределах изменять ход насоса за счет применения как различного числа звеньев телескопа, так и изменения их длины; а также замены сложного, громоздкого привода, расположенного на расстоянии от центра скважины и вытягивающего наконечник колонны штанг на выталкивающий, расположенный над центром скважины. Коробка передач обеспечивает возможность изменения эксплуатационных характеристик за счет варьирования скорости движения плунжера штангового скважинного насоса.

Рассмотренные СК имеют индивидуальный привод, который не в полной мере обеспечивает уравновешенный режим их работы. Уравновешенность режима работы проверяют по показаниям амперметра. Уравновешенность удовлетворительная, если разность между показаниями амперметра при ходе вверх и вниз не превышает +-10% от полусуммы двух максимальных значений силы тока за цикл (Справочник мастера по добыче нефти, ПРС, КРС. Справочное пособие. - Сургут: Рекламно-издательский информационный центр «Нефть Приобья», ОАО «Сургутнефтегаз»; 2001. - 380 с. - С. 81). Нагрузка на приводной двигатель и узлы СК существенно меняется при изменении направления движения плунжера ШГН (штангового глубинного насоса), который вместе с колонной труб может достигать 8 тонн.

Для достижения хорошей уравновешенности режима работы СК целесообразно объединить несколько СК в одну систему, сместив циклы работы каждого СК по времени относительно других, так чтобы ход вверх одного СК совмещался с ходом вниз другого СК.

Для этой цели возможно использование технических решений на основе патентов RU2025304, RU2006381, RU2021911, RU2047506, RU2050290 и др. с использованием двухвальной несоосной коробки передач (КП) и простого трехзвенного планетарного механизма (ПМ), но без передач заднего хода (Авторы В.И. Некрасов и др.).

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей станков-качалок за счет улучшения уравновешенности их работы.

Технический результат достигается за счет объединения нескольких СК в единую согласованную систему.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что привод станков-качалок содержит приводной двигатель, редуктор и станки-качалки, при этом между приводным двигателем и станками-качалками установлены центральная муфта включения, многоступенчатый центральный редуктор, угловые зубчатые редукторы, боковые муфты включения и карданные передачи, многоступенчатый центральный редуктор содержит несоосную двухвальную коробку передач с тремя парами взаимозацепленных шестерен и простой трехзвенный планетарный механизм, состоящий из солнечной шестерни, водила с сателлитами и эпициклического колеса, на входном и вторичном валах коробки передач свободно установлены по блоку из двух шестерен и одной шестерне, между ними закреплены зубчатые венцы с трехпозиционными муфтами переключения, одна из них закреплена на трубчатом выходном валу коробки передач, свободно установленном на вторичном валу, на котором закреплены солнечная шестерня планетарного механизма и три зубчатых венца: на переднем торце с трехпозиционной муфтой переключения, в средней части с двухпозиционной муфтой, на выходе вала с трехпозиционной муфтой на выходной вал редуктора; водило трубчатыми валами соединено с зубчатыми венцами, расположенными рядом с зубчатыми венцами солнечной шестерни, зубчатый венец корпуса эпициклического колеса расположен между зубчатым венцом трубчатого выходного вала водила и зубчатым венцом стенки корпуса редуктора, на котором установлена двухпозиционная муфта.

На фиг. 1 показана упрощенная схема привода четырех СК (станков-качалок).

На фиг. 2 приведена кинематическая схема 18-ступенчатого вально-планетарного центрального редуктора, состоящего из несоосной двухвальной КП (коробки передач), имеющей три пары шестерен, свободно установленных на валах, простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма) и шести муфт переключения передач. В нижней части центрального редуктора в окружностях показаны номера пар шестерен для таблицы лучевой диаграммы на фиг. 3.

На фиг. 3 приведена лучевая диаграмма передаточных чисел, обеспечиваемых центральным редуктором на фиг. 2. На лучевой диаграмме величины передаточных чисел (U) отражены неравномерной шкалой вверху средней горизонтали. В нижней части этой горизонтали приведена равномерная шкала величины передаточных чисел в логарифмическом масштабе (lgU), при этом луч, характеризующий величину передаточного числа, не изменяет своей величины. Точка 0 на нижней горизонтали обозначает вход крутящего момента в КП, из этой точки выходят три луча 2, 1 и 3, соответствующие величинам передаточных чисел пар шестерен: U2=1,32; lg1,32=0,12; U1=1,68; lg1,68=0,225; U3=3,16; lg3,16=0,5. На выходе КП получаем четыре передачи с передаточными числами: Uкп1=U1×(1/U2)×U3=1,68×1/1,32×3,16=4,02; lg4,02=0,605; uкп2=U3=3,16; lg3,16=0,5; Uкп3=U1=1,68; lg1,68=0,225; Uкп4=U2=1,32: lg1,32=0,12.

В верхней части диаграммы изображены лучи передаточных чисел, обеспечиваемых ПМ с внутренним параметром К=1,62. Этот ПМ реализует четыре варианта передач 1. U " = U h a b = 1 / ( K + 1 ) = 1 / 2,62 = 0,38 ; lg0,38=-0,42; 2. U ' = U h  b a = K / ( K + 1 ) = 1,62 / 2,62 = 0,62 ; lg0,62=-0,21; 3. U=1,0; lg1,0=0,0; 4. U м = U a h b = K + 1 = 2,62 ; lg2,52=0,42; а также две передачи в суммирующем режиме. Где: U - передаточное число, индекс вверху указывает на остановленное звено ПМ «b» - эпициклическое колесо, индексы внизу «ah» - звенья входа (солнечная шестерня) и выхода (водило) потока мощности. К=Zb/Za - внутренний параметр ПМ, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса к числу зубьев солнечной шестерни.

Над диаграммой дана таблица передач, состояния муфт переключения при этих передачах и включенных элементов центрального редуктора.

На площадке добычи нефти на небольшом расстоянии расположены СК (станки-качалки) 1, которые объединены в единую согласованную систему с приводом от одного двигателя 2 (фиг. 1). На выходе двигателя 2 установлена центральная муфта включения 3, например, фрикционная, соединяющая двигатель с центральным редуктором 4. На выходе центрального редуктора 4 смонтирована центральная карданная передача 5, состоящая из карданных валов 6, оснащенных карданными шарнирами 7. Привод каждой СК 1 имеет боковую карданную передачу 8 с карданными валами 6 и карданными шарнирами 7. Валы 6 надо располагать с наклоном в шарнире 7 не менее 2-3° для исключения бринеллирования (сплющивания) игл и шипов крестовины шарниров и не более 5-7° для обеспечения работы шарниров с высоким КПД. Центральная карданная передача 5 соединяется с боковыми карданными передачами 8 угловыми зубчатыми редукторами 9, например коническими или гипоидными (корпуса редукторов не показаны). На выходе угловых зубчатых редукторов 9 установлены боковые муфты включения 10, например кулачковые с неравномерно расположенными пазами, допускающими включение только в одном положении. Пазы включения выполнены под углами, равными отношению угловой длины окружности к числу СК 1. Для варианта на фиг. 1, это 360/4=90°. Муфты включения 3 и 10 могут быть оснащены упругими элементами. В опорах корпуса 11 центрального редуктора 4 (фиг. 2) расположен входной вал 12, параллельно ему установлены вторичный вал 13 несоосной двухвальной КП и привода солнечной шестерни ПМ (планетарного механизма), выходной вал 14 центрального редуктора. На вторичном валу 13 расположен трубчатый выходной вал 15. На входном валу 12 свободно установлены шестерня 16 и блок шестерен 17-18, а на вторичном валу 13 также свободно установлен блок шестерен 19-20, зацепленных соответственно с шестернями 16 и 17 входного вала 12. На трубчатом выходном валу 15 свободно установлена шестерня 21, зацепленная с шестерней 18 входного вала 12. На зубчатом венце 22, закрепленном на переднем торце вторичного вала 13 между корпусом 11 и блоком шестерен 19-20, установлена трехпозиционная муфта 23 (А) вторичного вала. На зубчатом венце 24, закрепленном на входном валу 12 между шестерней 16 и блоком шестерен 17 и 18, установлена трехпозиционная муфта 25 (В) входного вала 12. На трубчатом выходном валу 15 между шестернями 20 и 21 закреплен зубчатый венец 26, на котором расположена трехпозиционная муфта 27 (С) трубчатого выходного вала 15, на выходе этого вала закреплен двухпозиционный зубатый венец 28, на котором расположена двухпозиционная муфта 29 (D) выхода КП. На вторичном валу 13 закреплены солнечная шестерня (а) 30 ПМ, зубчатый венец 31 входа солнечной шестерни 30 и зубчатый венец 32 выхода солнечной шестерни 30. Солнечная шестерня 30 зацеплена с сателлитами 33, оси которых установлены в водиле (h) 34. На входе водила 34 закреплен трубчатый входной вал 35 с зубчатым венцом 36, а на выходе - трубчатый выходной вал 37 с зубчатым венцом 38. Сателлиты 33 зацеплены с эпициклическим колесом (в) 39 ПМ, на корпусе 40 этого колеса закреплен трубчатый вал 41 с зубчатым венцом 42. На стенке корпуса 11 установлен зубчатый венец 43, на котором расположена двухпозиционная муфта 44 (Е) остановки эпициклического колеса 39. На выходном валу 14 закреплена обойма 45 с трехпозиционным зубчатым венцом, на которой расположена трехпозиционная муфта 46 (F) для выборочного соединения с зубатыми венцами 32, 38 и 42.

Работа редуктора осуществляется следующим образом.

Первая (низшая) передача в двухвальной несоосной КП обеспечивается последовательным соединением всех трех пар шестерен (фиг. 3 внизу) - луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх, затем луч 2 налево вниз и пологий луч 3 направо вверх. При этом муфта А находится в нейтральном положении (Н), муфта В - в левом (Л), а муфта С - в правом (П) положении (фиг. 2). Крутящий момент от входного вала 12 муфтой В передается на первый ряд шестерен (шестерни 16-19), по блоку вторичного вала на второй ряд шестерен (шестерни 20-17), который в этом случае работает в ускоряющем режиме (передаточное число меньше единицы), по блоку входного вала на третий ряд шестерен (шестерни 18-21), затем по муфте С на трубчатый выходной вал 15 и зубчатый венец 28. Передаточное число этой передачи - uкп1=1,68×1/1,32×3,16=4,02; lg4,02=0,605. Кроме 1-й суммирующей передачи, эта передача КП используется на 4-х передачах: 3, 6, 9, 12-й передачах редуктора (верхняя строка таблицы фиг. 3).

Вторая передача в КП реализуется только третьей парой шестерен. Муфту В переключаем в правое положение (П). Крутящий момент от входного вала 2 по муфте В поступает на блок шестерен 17-18, затем по паре шестерен 18-21 и по муфте С на трубчатый вал 15 и зубчатый венец 28. uкп2=3,16, lg3,16=0,5. На выходе редуктора это 4, 8, 10, 14-я передачи.

Третья передача в КП обеспечивается первой парой шестерен, муфты В и С в левом положении. Uкп3=1,68; lg1,68=0,225. На выходе редуктора это 5, 11, 15, 17-я передачи.

Четвертая передача в КП реализуется второй парой шестерен, муфту В переключаем в правое положение. Uкп4=1,32: lg1,32=0,12. На выходе редуктора это 7, 13, 16, 18-я передачи.

Суммирующий режим ПМ обеспечивается при подаче крутящего момента на солнечную шестерню (а) и водило (h) и выходе крутящего момента с эпициклического колеса (в). Если на входе в ПМ частота вращения солнечной шестерни nа=1000 об/мин, то на выходе получим n b = u b a h n a + u b h a n h = n a / к + n h ( к + 1 ) / к = 1000 / 1,62 + 1000 / ( 4,02 / 1,68 ) × 2,62 / 1,62 = 56,6 о б / м и н ;U=1000/56,6=17,7; lg17,7=1,25.

На выходе ПМ получаем 18 передач: по четыре варианта на каждой из 4-х передач КП и две суммирующие передачи, которые позволяют выбрать оптимальный алгоритм передаточных чисел для выхода из состояния покоя ШГН различной массы и вывода их на оптимальный эксплуатационный режим.

1 передача редуктора

Муфты А, С и D находятся в правом (П) положении, муфты В, Е - в левом (Л), а муфта F - в положении I (таблица над фиг. 3 справа).

От приводного двигателя 2, по центральной муфте 3 крутящий момент поступает в центральный редуктор 4 (фиг. 1). По входному валу 12 (фиг. 2), по зубчатому венцу 24 и муфте 25 (В) крутящий момент поступает на пару шестерен 1 (16-19), по муфте 23 (А), зубчатому венцу 22 и вторичному валу 13 на солнечную шестерню (а) 30 ПМ. Водило (h) 34 получает привод через три пары шестерен 1, 2 и 3 по муфте 27 (С) на зубчатый венец 26 трубчатого выходного вала 15, на зубчатый венец 28 выхода КП, по двухпозиционной муфте 29 (D), зубчатому венцу 36 и трубчатому входному валу 35 с частотой вращения ниже, чем солнечная шестерня 30. На сателлитах 33 потоки мощности от солнечной шестерни (а) 30 и водила (h) 34 суммируются и снимаются от эпициклического колеса (в) 39 по корпусу этого колеса 40, трубчатому выходному валу 41 на зубчатый венец 42, затем по трехпозиционной муфте выхода ПМ 46 (F) на обойму 45 с трехпозиционным зубчатым венцом, далее на выходной вал 14 редуктора с низкой частотой вращения и увеличенным крутящим моментом.

На лучевой диаграмме (фиг. 3) этой передаче принадлежат: 1-й поток - из т.0 луч 1 направо вверх, далее пунктирная пологая линия направо вверх; 2-й поток - из т.0 три последовательных луча: 1, 2 и 3; при этом uпмΣ=17,7; lg17,7=1,25, затем пунктирная линия, которая сходится с предыдущей пунктирной линией в точке 1 на верхней горизонтали.

Передаточное число 1-й передачи редуктора

u1=uкп3uпмΣ=1,68×17,7=29,74; lg29,74=1,47.

2 передача

Переключаем муфту В в правое (П) положение - вместо пары шестерен 1 (16-19) включаем в работу пару шестерен 2 (17-20), передаточное число которой немного меньше, чем у первой пары.

От входного вала 12 по зубчатому венцу 24 и муфте 25 (В) крутящий момент поступает на пару шестерен 2 (17-20), далее на муфту 23 (А), зубчатый венец 22, вторичный вал 13 и солнечную шестерню 30, второй поток крутящего момента передается только парой шестерен 3 (18-21), затем как на первой передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи 2 и 3, затем пунктирные линии к т.2.

Передаточное число 2-й передачи редуктора

U2=uкп4uпмΣ=1,32×17,7=23,36; lg23,36=1,37.

3 передача

Переключаем муфту А из правого положения в нейтральное (Н), муфты В и D - из правого положения в левое, муфту Е - из левого положения в правое, муфта F - в положении II - ПМ вместо суммирующего режима работает в режиме U a h b = K + 1 .

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1, 2 и 3, далее луч вверх направо ПМ в режиме U a h b = K + 1 к т.3 на верхней горизонтали.

Передаточное число 3-й передачи редуктора

U3=uкп1uпмм=4,02×2,62=10,53; lq10,53=1,02.

4 передача

По сравнению с 3-й передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо трех пар шестерен работает только 3-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 3, далее луч вверх направо ПМ в режиме U a h b к т.4 на верхней горизонтали.

Передаточное число 4-й передачи редуктора

U4=uкп2uпмм=3,16×2,62=8,28; lg8,28=0,92.

5 передача

По сравнению с 4-й передачей переключаем муфты В и С из правого в левое положение. Вместо 3-й пары шестерен КП работает 1-я пара шестерен.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 1, затем пологий луч ПМ в режиме U a h b = K + 1 к т.5 на верхней горизонтали.

Передаточное число 5-й передачи редуктора

U5=uкп3uпмм=1,68×2,62=4,4; lg4,4=0,64.

6 передача

По сравнению с предыдущей передачей переключаем муфты С и D из левого положения в правое, а муфту Е - из правого в левое положение - вместо 1-й пары шестерен работают все три пары, а ПМ на прямой передаче передает крутящий момент по водилу.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1, 2 и 3, далее вертикальный луч к т.6 на верхней горизонтали.

Передаточное число 6-й передачи редуктора

U26=uкп1uпм=4,02×1,0=4,02; lg4,02=0,605.

7 передача

По сравнению с 5-й передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 1-й пары шестерен работает 2-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 2, затем пологий луч ПМ в режиме U a h b = K + 1 к т.7 на верхней горизонтали.

Передаточное число 7-й передачи редуктора

U24=uкп4uпмм=1,32×2,62=3,46; lg3,46=0,54.

8 передача

По сравнению с 6-й передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 3-х пар шестерен работает 3-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 3, далее вертикальным лучом к т.8 на верхней горизонтали.

Передаточное число 8-й передачи редуктора

U22=uкп2uпм=3,16×1,0=3,16; lg3,16=0,5.

9 передача

По сравнению с 6-й передачей переключаем муфту А из нейтрального положения в левое, муфту F - из положения II в положение I.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1, 2 и 3, далее луч ПМ вверх налево к т.9 на верхней горизонтали.

Передаточное число 9-й передачи редуктора

U 9 = u к п 1 u п м ' = 4,02 × 0,62 = 2,49 ; lg2,49=0,4.

10 передача

По сравнению с предыдущей передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 3-х пар шестерен работает 3-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 3, далее луч ПМ вверх налево к т.10 на верхней горизонтали.

Передаточное число 10-й передачи редуктора

U 10 = u к п 2 u п м ' = 3,16 × 0,62 = 1,96 ; lg1,96=0,29.

11 передача

По сравнению с 8-й передачей переключаем муфты В и С из правого в левое положение - вместо 3-й пары шестерен работает 1-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 1 и вертикальным лучом ПМ к т.11 на верхней горизонтали.

Передаточное число 11-й передачи редуктора

U11=uкп3uпм=1,68×1,0=1,68; lg1,68=0,225.

12 передача

По сравнению с 11-й передачей переключаем муфты С и Е из левого положения в правое, а муфту F - из положения II в положение III.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1, 2 и 3, далее налево вверх пологий луч ПМ в режиме U h a b к т.12 на верхней горизонтали.

Передаточное число 12-й передачи редуктора

U 12 = u к п 1 u п м ' ' = 4,02 × 0,38 = 1,53 ; lg1,53=0,185.

13 передача

По сравнению с 11-й передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 1-й пары шестерен работает 2-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 2 и вертикальным лучом ПМ к т.13 на верхней горизонтали.

Передаточное число 13-й передачи редуктора

U13=uкп4uпм=1,32×1,0=1,32; lg1,32=0,12.

14 передача

По сравнению с 12-й передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 3-х пар шестерен работает 3-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 3, далее налево вверх пологий луч ПМ в режиме U h a b к т.14 на верхней горизонтали.

Передаточное число 14-й передачи редуктора

U 14 = u к п 2 u п м ' ' = 3,16 × 0,38 = 1,2 ; lg1,2=0,08.

15 передача

По сравнению с 10-й передачей переключаем муфты В и С из правого в левое положение - вместо 3-й пары шестерен работает 1-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 1, далее луч ПМ вверх налево к т.15 на верхней горизонтали.

Передаточное число 15-й передачи редуктора

U 15 = u к п 3 u п м ' = 1,68 × 0,62 = 1,04 ; lg1,04=0,02.

16 передача

По сравнению с предыдущей передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 1-й пары шестерен работает 2-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 2, далее луч ПМ вверх налево к т.16 на верхней горизонтали.

Передаточное число 16-й передачи редуктора

U 16 = u к п 4 u п м ' = 1,32 × 0,62 = 0,82 ; lg0,82=-0,09.

17 передача

По сравнению с 14-й передачей переключаем муфты В и С из правого в левое положение - вместо 3-й пары шестерен работает 1-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 1, далее налево вверх пологий луч ПМ в режиме U h a b к т.17 на верхней горизонтали.

Передаточное число 17-й передачи редуктора

U 17 = u к п 3 u п м ' ' = 1,68 × 0,38 = 0,64 ; lg0,64=-0,19.

18 передача

По сравнению с предыдущей передачей переключаем муфту В из левого положения в правое - вместо 1-й пары шестерен работает 2-я пара.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 2, далее луч ПМ вверх налево к т.18 на верхней горизонтали.

Передаточное число 18-й передачи редуктора

U 18 = u к п 4 u п м ' ' = 1,32 × 0,38 = 0,5 ; lg0,5=-0,3.

Если, например, установить приводной двигатель с частотой вращения nвх=1500 об/мин, то в итоге получим ряд передаточных чисел от n1=1500/U1=1500/29,74=50,44 об/мин до n18=1500/U18=1500/0,5=3000 об/мин. Частота вращения выходного вала редуктора около 50 об/мин, которая снижается далее редуктором СК, обеспечит надежный вывод из состояния покоя ШГН большой массы, а ряд передаточных чисел в широком диапазоне позволяет выбрать необходимый алгоритм разгона СК до его выхода на оптимальный эксплуатационный режим.

Изменение передаточных чисел пар шестерен и внутренних параметров ПМ изменит ряд передаточных чисел и диапазон редуктора. Особое внимание надо уделять интервалу между передаточными числами 3-й и 2-й пар шестерен. Рассмотренный ранее ряд передаточных чисел получен при интервале lgU3-lgU2=lq3,16-lg1,32=0,5-0,12=0,38, который обеспечил при суммирующем режиме ПМ UпмΣ=17,7. Незначительное увеличение этого интервала до 0,39 приводит к существенному увеличению передаточного числа ПМ до UпмΣ=22,5.

Привод станков-качалок, содержащий приводной двигатель, редуктор и станки-качалки, отличающийся тем, что между приводным двигателем и станками-качалками установлены центральная муфта включения, многоступенчатый центральный редуктор, угловые зубчатые редукторы, боковые муфты включения и карданные передачи, при этом многоступенчатый центральный редуктор содержит несоосную двухвальную коробку передач с тремя парами взаимозацепленных шестерен и простой трехзвенный планетарный механизм, состоящий из солнечной шестерни, водила с сателлитами и эпициклического колеса, на входном и вторичном валах коробки передач свободно установлены по блоку из двух шестерен и одной шестерне, между ними закреплены зубчатые венцы с трехпозиционными муфтами переключения, одна из них закреплена на трубчатом выходном валу коробки передач, свободно установленном на вторичном валу, на котором закреплены солнечная шестерня планетарного механизма и три зубчатых венца - на переднем торце с трехпозиционной муфтой переключения, в средней части с двухпозиционной муфтой, на выходе вала с трехпозиционной муфтой на выходной вал редуктора, причем водило трубчатыми валами соединено с зубчатыми венцами, расположенными рядом с зубчатыми венцами солнечной шестерни, зубчатый венец корпуса эпициклического колеса расположен между зубчатым венцом трубчатого выходного вала водила и зубчатым венцом стенки корпуса редуктора, на котором установлена двухпозиционная муфта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к скважинным штанговым насосным установкам. Скважинная штанговая насосная установка состоит из неподвижной гибкой длинномерной трубы, внутри которой размещена подвижная гибкая длинномерная штанга, один конец которой соединен с силовым приводом на поверхности, а второй - с рабочим органом погружного плунжерного или винтового насоса.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано для добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Привод насоса содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти механизированным способом скважинным штанговым насосом. Привод включает установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор.

Изобретение относится к механическому креплению вставного скважинного штангового насоса в колонне насосно-компрессорных труб. Узел крепления включает муфту 6 с внутренней цилиндрической поверхностью и конусным участком и посадочный цилиндр 7 насоса с ответным конусным участком.

Изобретение относится к технике механизированной добычи нефти: в частности добыче вязких и высоковязких нефтей, а также нефтей, содержащих механические примеси. Штанговая насосная установка содержит колонны насосно-компрессорных труб и штанг.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в оборудовании для добычи нефти для создания возвратно-поступательного движения штангового скважинного насоса.

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти и природных битумов и может быть использовано в качестве привода штангового насоса. Безбалансирный станок-качалка содержит стойку-опору 1, на которой установлен мотор-редуктор 2, ходовые винты 3, 4, соосные штанге и оси скважины, с установленными на них гайками 5, 6, которые жестко прикреплены к концам траверсы 7, закрепленной на штанге.

Изобретение касается нефтедобывающего оборудования, а именно станков-качалок. Перед началом работы на промысле станок-качалку без изменения его конструкции дополнительно ориентируют в горизонтальной плоскости, поворачивая вокруг оси устьевого фланца промысловой скважины, и добиваются его оптимального расположения относительно всех действующих на него инерционных сил.

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, в приводах запорной арматуры, в лебедках буровых установок, в колесных и/или бортовых редукторах тракторов, экскаваторов, роботах для пожаротушения.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти с помощью штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ), которые широко применяются при добыче нефти, а именно к приводу ШСНУ - балансирному станку-качалке.

Изобретение относится к скважинным насосным установкам со штанговыми приводами для подъема жидкости из скважин, особенно из сильно искривленных, с высоковязкими нефтями, с большим содержанием твердых частиц и с большим газовым фактором. Установка состоит из лифтовой колонны, подвижной длинномерной гибкой штанги, расположенной внутри неподвижной длинномерной гибкой трубы с образованием кольцевого пространства, заполненного смазывающей жидкостью. Гибкая штанга соединена своим верхним концом с источником возвратно-поступательного движения и нижним концом с плунжером погружного гидропривода объемного насоса. Приводная жидкость в рабочей камере погружного гидропривода является одновременно рабочей жидкостью погружного объемного насоса. Верхняя часть плунжера погружного гидропривода расположена в полости кольцевого пространства со смазывающей жидкостью, которая соединена с полостью рабочей камеры гидропривода посредством канала, выполненного внутри плунжера. В нем установлен, по крайней мере, один тарированный на расчетное давление перепускной клапан. Повышается надежность работы, увеличивается срок межремонтной эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Включает ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса и соединенного с толкателем. Толкатель выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, который сообщен с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом. Подвижная часть насоса соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом для перемещения вверх подвижной части толкателя. Питательная емкость оборудована сверху грузом, создающим избыточное давление в питательной емкости и в полости цилиндра насоса, для возврата подвижной части насоса с рычагом в исходное положение. Увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом. Сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание. 3 ил.

Изобретение относится к средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Включает ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического насоса, сообщенного с полостью цилиндра толкателя, который сообщен через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной с насосом. Подвижная часть насоса соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия с противовесом для перемещения вверх подвижной части толкателя при ослаблении натяжения непрерывного гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения. Увеличивается срок службы привода. Уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование. Сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом. Оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса, установленного на продольных салазках корпуса привода и соединенного с толкателем. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень. Его подвижная часть подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде плунжерного или поршневого насоса, сообщенного через нагнетательный клапан с полостью цилиндра толкателя, который сообщен через регулирующее устройство с питательной емкостью, сообщенной через всасывающий клапан с насосом, подвижная часть которого соединена с рычагом с возможностью поворота относительно корпуса привода и взаимодействия через гибкую связь с противовесом. Место крепления гибкой связи к рычагу равноудалено от места соединения гибкой связи с противовесом в крайних его положениях. Длина гибкой связи равна разности половины длины хода противовеса и половины длины хода рычага. Увеличивается срок службы гибкого звена и привода, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование, сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода. 3 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти с помощью скважинных нефтяных насосов. В гидравлической системе, приводящей в движение нефтяной скважинный насос, содержится двунаправленный поршневой насос переменного объема, участок обнаружения выпускной скорости, участок обнаружения выпускного давления и пропорциональный соленоидный управляющий клапан. Они выполнены в виде единой конструкции блока в той же обшивке, что и корпус насоса. Корпус насоса включает участок соединения, который выполнен на боковой поверхности обшивки и с которым соединен выпускной канал насоса внешнего пилотного гидравлического контура и второй пилотный канал, который подает внешнее пилотное давление от участка соединения пилотному каналу между выпускным каналом поршневого насоса и пропорциональным соленоидным управляющим клапаном. Также содержит средство, которое механически перекрывает подачу внешнего пилотного давления, когда выпускное давление поршневого насоса находится ниже заданного давления. В результате, гидравлическая система, приводящая в движение нефтяной скважинный насос, способна исключать возникновение кавитации, даже когда система управления останавливается. Это может быть обеспечено простой конструкцией, не зависящей от электрических средств управления и не вызывающей увеличение стоимости. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству для стопорения трансмиссии погружного глубинного насоса для скважин от нежелательного вращения. Раскрыт стопор обратного вращения для погружного насоса для скважин, причем стопор обратного вращения расположен в приводной головке. Стопор обратного вращения содержит корпус и зажимной инструмент для фиксации верхней штанги. Зажимной инструмент имеет по меньшей мере два сменных контактных элемента, присоединенных к соответствующим держателям, подвижно установленным внутри корпуса посредством установочных винтов, с помощью которых верхняя штанга является фиксируемой с возможностью разъединения. Каждый установочный винт снабжен колпачком, допускающим свое крепление с обращенной от держателя стороны установочного винта только тогда, когда контактные элементы не прилегают к верхней штанге. Повышается эксплуатационная безопасность. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, позволяет осуществлять добычу из фонда скважин, осложненных вязкостью и механическими примесями. Насосная установка содержит колонны насосных труб и штанг, замковую опору, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра. На колонне насосных штанг подвешены два соединенных соосно между собой и подвижно расположенных внутри цилиндра полых плунжера меньшего и большего диаметра с всасывающим и нагнетательным клапанами. Всасывающий клапан установлен в плунжере большего диаметра, полость которого сообщается с полостью цилиндра с помощью отверстий. Груз соединен с нижним концом плунжера большего диаметра. Замковая опора снабжена втулкой-скребком. Верхняя часть цилиндра снабжена тороидальными грузами. В нижнем конце плунжера меньшего диаметра установлена нагнетательная клапанная коробка диаметром, превышающим диаметр этого плунжера. Максимальное расстояние от верха клапанной коробки до места сочленения ступеней цилиндра больше длины хода плунжеров. В нижней части плунжера большего диаметра выполнен клапан компенсации утечек. Тороидальные грузы снабжены резиновыми уплотнительными кольцами, посадочное место для которых выполнено повышенной чистоты. Над тороидальными грузами на наружной поверхности цилиндра размещены подпружиненные фиксаторы, в форме равнобедренного треугольника, вершина которого направлена вверх. Обеспечивается полноценная работоспособность насоса, исключается попадание мехпримесей в зазор между стенкой насоса и внутренней стенкой замковой опоры. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы. Верхний шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма, состоящего из подвижного корпуса с осью шкива, соединенного с толкателем. Толкатель натяжного механизма выполнен в виде гидравлической пары цилиндр-поршень, подвижная часть которого подпирает корпус верхнего шкива. Натяжной механизм выполнен в виде гидравлического плунжерного или поршневого насоса, сообщенного с полостью цилиндра толкателя. Толкатель сообщен с питательной емкостью, связанной с насосом, подвижная часть которого соединена с кривошипно-шатунным механизмом. Вращающаяся часть механизма соединена с неподвижным элементом корпуса привода и выполнена с возможностью взаимодействия с подвижным элементом привода. Увеличивается срок службы гибкого звена и привода в целом, а также уменьшаются динамические нагрузки на скважинное оборудование. Сокращаются трудоемкость и затраты на обслуживание привода. 3 ил.

Изобретение относится к скважинным штанговым насосным установкам. Установка включает колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик и штанговый насос с боковым отверстием в цилиндре, делящим этот цилиндр на две части, пропорциональные производительностям соответствующих пластов, размещенным в кожухе над двухканальным корпусом, в одном из каналов которого размещен дополнительный всасывающий клапан с выходом в зазор между кожухом и цилиндром, а второй канал сообщен с входом штангового насоса, входы первого и второго каналов сообщены с надпакерным пространством скважины и хвостовиком или наоборот. Согласно изобретению штанговый насос выполнен вставным с удлиненным нижним манжетным креплением и якорным башмаком, сообщенным с выходом двухканального переходника. Зазор между цилиндром и кожухом над боковым отверстием цилиндра герметизирован уплотнительной катушкой с манжетами и запорным элементом, которая верхним концом соединена с подгоночным патрубком, оборудованном на стыке с колонной лифтовых труб перевернутым якорным башмаком механического крепления вставного насоса, а верхняя часть цилиндра снабжена перевернутым замком соответствующего верхнего механического крепления. Причем верхняя поверхность уплотнительного кольца якорного башмака располагается ниже торца пружины перевернутого замка на расстоянии, равном от бокового отверстия цилиндра до середины запорного элемента уплотнительной катушки. Технический результат заключается в сокращении объема производимых работ на скважине при определении дебита и обводненности каждого эксплуатируемого пласта. 4 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обеспечения оптимальных параметров работы скважинной штанговой насосной установки. Способ оптимизации параметров привода штангового насоса, состоящего из балансира, головки балансира, стойки, шатуна, кривошипа, редуктора, приводного двигателя, тормоза и противовесов, заключается в увеличении длины хода полированного штока, осуществляемом изменением радиуса кривошипа, путем перестановки шатуна в отверстиях кривошипа. Перед перестановкой шатуна производится переподгонка полированного штока на 10 см вверх, снятие динамограммы и проработка плунжером внутренней поверхности цилиндра. В случае нормальной работы насоса производится дальнейшее поэтапное исследование всего необходимого интервала для увеличения длины хода полированного штока или возвращение полированного штока в первоначальное положение в случае подклинивания плунжера в цилиндре. Обеспечиваются оптимальные параметры работы и предотвращается выход из строя установки при увеличении длины хода штока. 1 ил.
Наверх