Станки - качалки. Принципы уравновешивания СК.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 23Следующая ⇒

Основная нагрузка на головку балансира при его ходе вверх равна весу столба ж-ти и штанг (Рж+Ршт). При ходе головки балансира вниз нагрузка становится равной только весу штанг, так как при этом нагнетательный клапан открывается и нагрузка от столба жидкости передается на трубы. Это приводит к неравномерной работе электродвигателя. При ходе вверх двигатель совершает работу: W₁=(Рш+Рж)S, при ходе вниз двигатель не только не совершает никакой работы, а, наоборот, мог бы генерировать электроэнергию в сеть, так как под действием силы тяжести штанг через балансир и систему трансмиссии двигатель вращался бы и отдавал в сеть энергию, равную: W₂=РшS. . Эта энергия отрицательна. Таким образом, за полный оборот кривошипа совершается работа, равная алгебраической сумме: W₁+W₂ = (Рш+Рж)S- РшS = РжS.

При этом, Эл.двиг-ль д. иметь некоторый запас мощности для преодоления максимальной нагрузки во время 1-ой половины хода. Устранить такую неравномерность нагрузки м. соот-щим уравновешивание СК. . Поскольку сила Р_ш действует на головку балансира при ходе вверх и при ходе вниз, то при равноплечем балансире на заднем плече необходимо поместить противовес, по крайней мере равный весу штанг. В этом случае штанги будут уравновешены и при ходе вверх двигатель будет совершать положительную работу P_жS = W1 а при ходе вниз — нулевую работу.

Нагрузки на эл/двигатель будут постоянны при условии постоянства крутящего момента на валу кривошипа за обе половины хода. Равенство работ при ходе вверх и при ходе вниз может быть обеспечено лишь в том случае, если за первую половину в шатуне возникнет растягивающая его сила Тр, а за вторую половину хода в шатуне возникает сжимающая сила Т_с; причем эти две силы по абсолютной величине должны быть равны. При соблюдении указанного условия работа электродвигателя будет наиболее равномерной.

Составим уравнение всех действующих сил при ходе вверх и вниз. При этом условимся считать работу положительной, если направление силы совпадает с направлением движения. На заднем плече балансира на расстоянии с от опоры балансира поместим груз G. Сумма работ всех сил при ходе штанг вверх: -РвS+Тр2r+Gh=0, где h-перемещение по вертикали груза G. Рв=Рж+Рш-нагрузка при ходе вверх. Сумма работ всех сил при ходе штанг вниз: РнS+Тс2r-Gh=0, где Рн=Рш, при ходе вниз. Уравнение решим относительно усилия в шатуне Т, тогда: Тр=(РвS-Gh)/2r; Тс=(-РнS+Gh)/2r; По абсолютной величине Тр и Тс д.б. равны по условиям уравновешенности ЭД. Приравняем правые части последних 2-х уравнений и получим: (РвS-Gh)/2r=(-РнS+Gh)/2r, решая относительно G, и учитывая, что Рв=Рж+Рш, Рн=Рш, S=2ra/b, h=2rc/b. Получим: 2Gh=(Рж+2Рш)S. Откуда: G=(Рж/2+Рш)S/h=(Рж/2+Рш)а/с. Из последней ф-лы следует, что для равноплечего балансира (а=b), если груз G поместить в точку сочленения шатуна с балансиром (c=b), то вес G д. равняться весу штанг+половина столба веса ж-ти.

Различают кривошипное, балансирное, и комбинированное уравновешивание.

Балансирное уравновешивание применяется у СК малой грузоподъемности, кривошипное- у большой, а комбинированное – у СК средней грузоподъемностью. Кривошипное уравновешивание вызывает большие нагрузки на опоры вала и на корпус редуктора СК. Балансирные контргрузы выполняются в виде чугунных отливок- пластин, укрепляемых на кривошипах.

Число противовесов и место их установления определяют по величине М_ур из графиков, приводимых в паспортах приводов, руководствах по эксплуатации или справочниках. Окончательное уравновешивание производится по равенству тока эл/двигателя при ходе верх и вниз.

11.Исследование скважин, оборудованных ШГН методом динамометрирования. Теоретическая динамограмма.

Исслед-ие ШСНУ необходимо для изуч-ия притока и построения индикат-ой кривой, а также для изуч-ия работы самого насоса и выявл-ия причин низкого коэф-нта подачи. Измен-ие отбора жид-ти ШСНУ достиг-ся либо измен-ем хода полир-ого штока S перестановкой пальца шатуна на кривошипе, либо изменением числа качаний n сменой шкива на валу эл/двигателя. В некот-х случаях отбор можно изменить сменой размера насоса (F), однако эта операция сложнее, т.к. требует осущ-ия спуско-подъемных работ на скв. При каждом измен-и режима откачки после выхода скв-ы на устан-йся режим, что опред-ся по стабилизации дебита, замер-ся прямым или косвенным методом забойное давл-е, соответствующее данному установившемуся режиму работы. Для прямого измерения забойного давл-я созданы малогабаритные СКВ-ные манометры диаметром 22 - 25 мм. Такие приборы могут быть спущены в межтруб. пространство скв-ы на стальной проволоке через отверстие в планшайбе при эксцентричной подвеске НКТ на устье. Полученные т.о. данные о забойном давл-и наиболее достоверны. Однако в глубоких искривл-х скв-х, а также при малых зазорах в межтрубном пространстве бывают прихваты манометра и обрывы проволоки. Для предотвращения этого исполь-ся так называемые лифтовые скважинные манометры, подвешиваемые к приемному патрубку ШСН и спускаемые в скв-у вместе с НКТ. Эти манометры имеют часовой механизм с многосуточным заводом и фиксируют на бумажном бланке динамику изменения давления на глубине спуска прибора в процессе трех-четырехкратного измен-я режимов откачки (дебитов). Такой метод позволяет получить достаточно надежные результаты исслед-я, однако он связан с необход-ью осущ-ия СПО для спуска и подъема лифтового манометра. Поэтому эти замеры приурочивают к очередным ремонтным работам на скв. или очередной смене насоса. В наст-ее время лифтовые манометры по этой причине не находят применения. К косвенным методам исследования скважины на приток относится замер глубины динамического уровня жидкости в межтрубном пространстве, устанавливающегося при том или ином режиме откачки специальными приборами - эхолотами.

Эхолотработает след. образом. В межтрубное пространство посыл-ся звук-ой импульс, кот-ый отраж-ся от уровня жид-ти, возвращ-ся к устью скв. и улавливается микрофоном, соединенным через усилитель с регистрирующим устройством, записывающим все сигналы на бумажной ленте в виде диаграммы.

Динамометрия ШСНУСнятие диаграммы нагрузки на полир-ый шток в зависимости от хода называется динамометрией ШСНУ. Она осущ-ся силоизмерительным регистрирующим прибором - динамометром. Сопоставление снятой на ШСНУ динамограммы с теорет-ой позволяет выяснить отклонения от норм-ой работы установки в целом и дефекты в работе самого ШСН. Регулярное обследование ШСНУ яв-ся обяз-ным, т.к. позволяет своевременно предотвратить более серьезные осложнения. Динамограмма позволяет уточнить режим откачки и по возможности его улучшить. Известны динамографы механич-ие, гидравл-ие, электр-ие, электромагн-ые, тензометрич-ие и др. Наибольшее распространение получили гидравлические динамографы.

Теорет-ая динамограмма показана на рис. 13. На нее наложена (пунктиром) типичная фактическая динамограмма исправного насоса, спущенного на небольшую глубину и работающего в условиях отсутствия газа.

Линия аб означает деформацию штанг и труб и отражает процесс воспринятия штангами нагрузки от веса жид-ти. Это происходит при перемещении штока на величину l, начиная от н. м. т.

Линия бв - полезный ход плунжера, во время которого стат-ая нагрузка на шток равна весу штанг и жид-ти.

Рис. 13. Теор-ая динам-ма (сплошная линия), совмещенная с факт-ой (пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах

Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. м. т.). Линия вга - ходу вниз, при кот-ом также штанги и трубы деформ-ся, но в обратном порядке, так как нагнет-ый клапан откр-ся, штанги теряют при этом нагрузку и сокращаются, а трубы (всас-ий клапан закрывается) приобретают ее и удлиняются. Реальная динамограмма всегда отличается от теор-кой. Превышение пунктира над линией бв означает появление доп-ых нагрузок, связанных с инерцией системы и трением, этим же объясн-ся снижение пунктирной линии по отношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теор-ой позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ. Так, смещение точек б и г вправо означает пропуски в нагнетательной части насоса в результате растягивания во времени процесса перехода нагрузки Р_Ж с труб на штанги. Пропуск в нагнет-ой части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жид-ью и, т.о., создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнет-ой части, тем сильнее смещение точек б и г вправо.

При пропуске в приемной части (всасывающий клапан) происходит обратное явление. Точки б и г смещаются влево. Утечки жид-и в приемной части раньше времени снимают подпор плунжера снизу и штанги воспринимают вес жидк-и быстрее. На динамограмме отражается вредное влияние газа, попадающего в ШСН. В этом случае переход от точки в к линии аг происходит плавно, что означает сжатие газа в цилиндре под плунжером. Динамограммы позволяют выявить правильность посадки плунжера в цилиндре. Появление короткого спада нагрузки вблизи н. м. т., ниже Р_шт, свидетельствует об ударе плунжера о всасывающий клапан. Резкое снижение нагрузки ниже Р = Р_ш + Р_ж вблизи в. м. т. означает выход плунжера из цилиндра насоса (если насос невставной), а появление пика у в. м. т. - удары плунжера об ограничительную гайку цилиндра в случае вставного насоса (рис. 14).

Рис. 14. Отражение дефектов работы штангового насоса на динамограмме:

а - пропуски в нагнет-ой части, б - пропуски во всас-ей части, в - влияние газа, г - низкая посадка плунжера, д - выход плунжера из цилиндра трубного насоса, е - удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса

Подобная расшифровка динамограмм, однако, возможна в ограниченных случаях (малые глубины, жесткие штанги, малые диаметры плунжера). При возникновении колебательных нагрузок, т. е. при динамическом режиме откачки j = wL /a > 0,20, динамограмма искажается и в некоторых случаях при нормально работающем скважинном насосе может приобрести очень сложный вид. Это является результатом наложения на нормальную динамограмму нагрузок, вызванных колебательными процессами в штангах, которые в свою очередь есть результат интерференции собственных упругих колебаний штанг и вынужденных колебаний, вызванных работой станка-качалки.

На поверхностной динамограмме находят отражения все дефекты работы СК, главным образом удары и люфты в сочленениях шатунно-кривошипного механизма, в шпонках и зубьях редуктора.

Динамометрирование ШСНУ дает важную информацию о работе установки в целом. На автоматизированных промыслах оно осуществляется дистанционно из центрального диспетчерского пункта. С этой целью СК оборудуются специальными тензометрическими датчиками усилий и датчиками хода полированного штока.

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 2144; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!