ПРИВОД СТАНКА-КАЧАЛКИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применена при добыче пластовой жидкости с использованием штанговых скважинных насосных установок.
Станок-качалка является одним из важнейших компонентов штанговой скважинной насосной установки, предназначенной для подъема пластовой жидкости из скважин с помощью балансирного механического привода, обеспечивающего перемещение плунжера насоса посредством колонны насосных штанг. Этот вид насосных установок является наиболее массовым в нефтедобывающей промышленности и, в настоящее время, ими оснащено свыше половины всего фонда действующих скважин.
Известен привод станка-качалки скважинной штанговой насосной установки состоящий из балансирного механического привода, установленного на опорной конструкции, преобразующего вращательное движение выходного вала механического редуктора, установленного на опорной конструкции, в поступательное движение колонны насосных штанг. Вращение входного вала механического редуктора осуществляется от приводного двигателя через ременную передачу. В качестве приводного двигателя станка-качалки могут быть использованы двигатели внутреннего сгорания, гидромоторы, пневмодвигатели, электродвигатели постоянного тока. (Архипов К.И., Попов В.И., Попов И.В. Справочник по станкам-качалкам., г.Альметьевск, 2000 г. А.Г.Молчанов Станки-качалки: проблемы и перспективы совершенствования, «Промышленные ведомости». №10, 2007 г.).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является привод станка-качалки штангового скважинного насоса типа СК, ПШГН, содержащий раму, на которой установлена стойка с балансиром, один конец которого посредством головки и гибкого элемента связан с колонной приводных штанг, а другой конец через шатуны связан с кривошипами, закрепленными на выходном валу редуктора. Входной вал редуктора приводится во вращение от асинхронного электродвигателя клиноременной передачей. Питание на электродвигатель поступает от станции управления. (Махмудов С.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважинных штанговых насосных установок: Справочник мастера. - М., Недра, 1987, С.6.)
Недостатками известного привода являются: ограниченный диапазон числа качаний; дискретность изменения числа качаний, обусловленная сменой шкивов клиноременной передачи и сменой ремней; необходимость остановки привода насоса для изменения числа качаний; сложность выравнивания шкивов клиноременной передачи и правильного натяжения ремней; необходимость перед каждым пуском повторной установки и прочного крепления защитного ограждения; низкая надежность и долговечность клиноременной передачи, необходимость регулярного контроля состояния клиноременной передачи; пиковые значения пусковых токов асинхронного электродвигателя; невысокий к.п.д. и cos φ; высокий темп разгона асинхронного электродвигателя, что создает динамические нагрузки в элементах привода, а так же наличие, в качестве одного из звеньев привода, ременной передачи, снижающей коэффициент полезного действия привода станка-качалки и увеличивающей затраты на эксплуатацию.
Задачей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия станка-качалки и долговечности его работы.
Для решения поставленной задачи в приводе станка-качалки скважинной штанговой насосной установки, включающем опорную конструкцию, балансирный механический привод, механический редуктор и приводной электродвигатель, соединенный со станцией управления, согласно изобретению ротор приводного электродвигателя установлен соосно и механически соединен с входным валом механического редуктора, а статор и корпус приводного электродвигателя механически соединены с корпусом механического редуктора, при этом приводной электродвигатель может быть выполнен в виде вентильной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов, в виде асинхронной электрической машины с частотным регулированием скорости и в виде синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов.
Заявляемая полезная модель решает следующие технико-экономические задачи:
- увеличение коэффициента полезного действия привода станка-качалки за счет исключения из привода ременной передачи и механического присоединения приводного электродвигателя непосредственно к входному валу редуктора;
- снижения затрат на эксплуатацию привода станка-качалки за счет исключения затрат на эксплуатацию ременной передачи.
При применении в заявляемой полезной модели, в качестве приводного двигателя, электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов коэффициент полезного действия привода станка-качалки увеличивается дополнительно, а, кроме того, за счет приобретаемой возможности плавного регулирования скорости качания, увеличивается эксплуатационная эффективность станка-качалки.
На фиг.1 представлен предлагаемый привод станка-качалки, на фиг.2- вид А фиг.1, на фиг.3-приводной электродвигатель в виде вентильной электрической машины.
Привод станка-качалки содержит опорную конструкцию (1), на которой установлены балансирный механический привод (2), механический редуктор (3), приводной электродвигатель (4) соединенный кабелем (5) со станцией управления (6), ротор (7) приводного электродвигателя (4) установлен соосно и механически соединен с входным валом (8) механического редуктора (3), статор (9) и корпус (10) приводного электродвигателя (4) механически соединены с корпусом (11) механического редуктора (3).
Приводной электродвигатель может быть выполнен в виде вентильной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов, в виде синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов (на чертеже не показан), а также в виде асинхронной электрической машины с частотным регулированием скорости (на чертеже не показан).
Отличием заявляемой полезной модели является исключение, как звена привода, ременной передачи.
Привод работает следующим образом.
Станция управления (6), преобразуя напряжение электрической сети, формирует на своем выходе многофазную систему управляющих напряжений, которые по кабелю (5) поступают на статор (9) приводного электродвигателя (4), реализуя режимы пуска, регулирования и стабилизации скорости приводного электродвигателя (4) в соответствии с заданным для станка-качалки числом качаний в минуту. В виду механической связи корпуса (11) механического редуктора (3), корпуса (10) и статора (9) приводного электродвигателя (4), а ротора приводного электродвигателя (4) с входным валом (8) механического редуктора (3), вращающий момент приводного электродвигателя (4) передается на входной вал (8) механического понижающего редуктора (3), выходной вал которого передает вращающий момент на кривошипы балансирного механического привода (2), включающего в себя, кроме того, шатуны, балансир и упругий элемент, которые преобразуют вращательное движение кривошипов в возвратно-поступательное движение колонны насосных штанг и, соответственно, плунжера насоса.