Станок-качалка с автоматическим натяжителем приводных ремней
JACK-PUMP WITH AUTOMATIC BELT TENSIONER

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти установками скважинных штанговых насосов.
Известен станок-качалка (патент РФ №163866, F04B 47/02, 2016), включающий основание, стойку, балансир, редуктор, электродвигатель, стол электродвигателя, установленный на подвижную раму, которая двигается в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, при этом для стола электродвигателя передней опорой служит шток с установленной на нем парой пружин для обеспечения постоянного натяжения ремней клиноременной передачи.
Недостатком данного изобретения является необходимость перерасчета и переустановки пружин в случае изменения типа, веса электродвигателя, изменения центра масс, типа приводных ремней.
Известен станок-качалка (патент РФ №2734397, F04B 47/02, 2020), включающий основание, стойку, балансир, редуктор, электродвигатель, стол электродвигателя, установленный на подвижную раму, которая двигается в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, при этом для стола электродвигателя опорой служит шток с установленной на нем парой пружин для обеспечения постоянного натяжения ремней клиноременной передачи, причем стол электродвигателя опирается задней частью на шток с установленными на нем верхней и нижней пружинами, шарнирно закрепленный на раме, а передней частью стол электродвигателя шарнирно закреплен на раме, причем шарнирное крепление штока к раме расположено ниже по уровню шарнирного крепления стола электродвигателя к раме, благодаря чему плоскость стола электродвигателя образует с горизонтальной плоскостью острый угол и может принимать горизонтальное положение; нижняя пружина меньшей жесткости имеет противоположное направление усилия по отношению к верхней пружине большей жесткости.
Недостатком прототипа является необходимость перерасчета и переустановки пружин в случае изменения типа, веса электродвигателя, имения центра масс, типа приводных ремней.
Технической проблема, на решение которой направлено данное изобретение заключается в растяжении приводных ремней в процессе работы, что приводит к проскальзыванию ремня на ведущем валу редуктора станка-качалки и, как следствие, падению объем добычи. Также проблемой является необходимость ручной проверки натяга ремня и перекомпоновки системы натяжения в случае обнаружения несоответствия нормативам.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением - повышение надежности и эффективности работы балансирного привода штанговой установки (станка-качалки) за счет обеспечения оптимального натяжения приводных ремней станка-качалки, повышение эффективности механизма автоматического натяжения приводных ремней станка-качалки, а также повышение универсальности механизма и точности работы.
Техническая проблема решается и тем, что в станке-качалке, включающий основание, стойку, балансир, редуктор, электродвигатель станка-качалки, стол электродвигателя, установленный с возможностью движения в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта системы натяжения, согласно техническому решению система натяжения снабжена электродвигателем, соединенным с ходовым винтом, на котором установлен стол с электродвигателем станка-качалки, при этом электродвигатель системы натяжения подключен к устройству управления, имеющему интегрированные датчики потребляемой силы тока, напряжения, мощности.
При работе станка-качалки электродвигатель станка-качалки производит малоамплитудные обороты влево/вправо относительно оси вращения. При нормальном натяге электродвигатель приводной системы будет испытывать сопротивление момента вращения при попытке провернуть винт, на котором находится стол электродвигателя станка- качалки. При растяжении вращение будет свободным. Данные сопротивления электродвигателя (параметры потребления тока) регистрируются устройством управления, и при растяжении вышеупомянутое устройство подает команду на двигатель системы натяжения, вращает винт до момента сопротивления. Также определяется и перенатяжение ремня. В этом случае винт вращается в обратную сторону, до момента попадания параметром работы двигателя системы натяжения в рамки допустимых. Применение подвижной вдоль оси станка-качалки системы натяга позволяет устанавливать на нее любые компоновки системы «двигатель станка-качалки-ремень-редуктор», что делает данную систему полностью универсальной. Также постоянная проверка натяга с применением датчиков позволяет наиболее точно контролировать натяг.
Устройство станка-качалки с автоматическим натяжителем приводных ремней поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид станка-качалки с натяжителем; на фиг. 2 - общий вид устройства для автоматического натяжения ремней; на фиг. 3 - кинематическая схема, на фиг. 4 - алгоритм работы устройства управления приводным двигателем.
Станок-качалка содержит (фиг. 1) основание 1, на котором установлена стойка 2 с шарнирно закрепленным на ней двуплечим роторным балансиром 3 и натяжитель (А).
Натяжитель (А) (фиг. 1-2) включает в себя электродвигатель 4 станка- качалки, который при помощи шкива 5 соединен ремнями 6 и клиноременной передачей со шкивом 7 редуктора 8. Электродвигатель 4 станка-качалки установлен на столе 9. Стол 9 установлен на винте 10, который в свою очередь соединен с электродвигателем 11 системы натяжения. Параметры работы электродвигателя 11 (потребляемая сила тока, напряжение, мощность) контролируются устройством 12 управления, включающим в себя датчики силы тока, напряжения и потребляемой мощности (не показано). Контроль параметров двигателя 11 и управление его работой происходит через кабель 13 питания/управления. Винт 10 свободным концом зафиксирован в опоре 14, в подшипниках 15 для сохранения соосности.
Устройство работает следующим образом.
При работе станка-качалки (фиг. 1-3) электродвигатель 11 системы натяжения под управлением устройства 12 управления время от времени совершает малоамплитудные вращение по оси, прокручивая винт 10, тем самым приводя в движение стол 9, увеличивая/уменьшая межосевое расстояние шкивов 7 и 5. При натяге ремня 6 увеличивается нагрузка на электродвигатель 11 системы натяжения, которая фиксируется устройством 12 управления. При растяжении ремня (расстояние S1) нагрузки будут меньше допустимых, что при малоамплитудных вращениях зафиксируется устройством 12 управления, которое в свою очередь подаст команду на увеличения натяга и электродвигатель 11 системы натяжения продолжит натягивать ремень 6, передвигая стол 9 по винту 10 до тех пор, пока нагрузки не примут максимально допустимые значения. При перетягах ремня 6 (расстояние S2), устройство 12 зафиксирует превышение нагрузок, и направление вращения электродвигателя 11 изменится, уменьшая межосевое расстояние шкивов 7 и 5 до тех пор, пока нагрузки не примут допустимые значения (расстояние S). Далее цикл проверки/восстановления натяжения продолжается. Данный программный алгоритм представлен на фигуре 4.
Использование данного изобретения позволяет обеспечить эффективную и надежную работу, как станка-качалки, так и механизма автоматического натяжения, и сохранить высокий КПД штанговой насосной установки в условиях, приводящих к снижению натяжения ремней и их проскальзыванию.