ГИДРОПРИВОД ШТАНГОВОГО СКВАЖИННОГО НАСОСА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к гидравлическим машинам, а именно к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин, с наземным приводным устройством большой мощности и, может быть использована в нефтедобывающей промышленности.
Наиболее близким аналогом является электрогидравлический привод для скважинного штангового насоса (патент на полезную модель №119411, F04B 47/04, публ. 20.08.2012, бюл. №23). Известный электрогидравлический привод для скважинного штангового насоса содержит реверсивный нерегулируемый гидравлический насос-мотор 1, подключенный к реверсивному приводному электродвигателю 2, гидроцилиндр 3, бак для рабочей среды 4. Также, в состав электрогидравлического привода входят, запорный электрогидравлический элемент (электроуправляемый гидравлический клапан) 5 и предохранительный клапан (6), присоединенный к напорной линии насос-мотора. Гидравлический насос-мотор соединен с баком для рабочей среды и, через электрогидравлический элемент, с полостью гидроцилиндра. Работа электрогидравлического привода контролируется и управляется системой управления, в которую входят программируемое устройство управления 9 (контроллер), соединенное с частотным преобразователем 8 и с датчиком перемещения штока 10. При этом, частотный преобразователь 8 снабжен устройством накопления рекуперируемой электрической энергии и связан с приводным электродвигателем 2. Кроме того, электрогидравлический привод содержит реверсивный фильтр, включенный в напорную магистраль. В конструкцию электрогидравлического привода большой мощности входит дополнительный контур в составе маслоохладителя 13 и циркуляционного насоса 12, соединенные с баком рабочей среды 4.
Недостатками известного устройства является его значительная металлоемкость, обусловленная, во-первых, необходимостью установки дополнительного контура охлаждения масла, в составе установленных на отдельной раме, электродвигателя, насоса с теплообменным устройством, соединительных полумуфт, системы клапанов и другого необходимого оборудования. А, во-вторых, включение реверсивного фильтра в напорную магистраль насос-мотора, в которой возможны гидроудары из-за высоких скоростей рабочей среды, определяет повышенные требования надежности к элементам в магистрали, и, следовательно, обязывает предусматривать больше металла к корпусным деталям фильтра, клапанов, и соединительным элементам. Кроме того, дополнительную нагрузку на фильтрующие элементы создает реверсивное движение рабочей среды, создавая значительные перепады давления в системе, что вынуждает использовать фильтрующие элементы из нержавеющей стали, что дополнительно увеличивает металлоемкость и габариты фильтра. Кроме того, должен обеспечиваться достаточно надежное крепление тяжелой фильтрующей системы.
Задачей полезной модели является снижение себестоимости гидравлического привода для скважинного штангового насоса.
Технический результат, достигаемый предлагаемым техническим решением, является снижение металлоемкости гидравлического привода для скважинного штангового насоса.
Технический результат достигается тем, что гидропривод штангового скважинного насоса содержит реверсивный электродвигатель, гидроцилиндр, гидробак и гидравлическую систему. Новым является то, что гидропривод штангового скважинного насоса снабжен маслоохладителем и фильтром тонкой очистки, которые установлены в магистрали низкого давления. Кроме того, гидропривод штангового скважинного насоса снабжен реверсивным двухсекционным гидромотором, который соединен с электродвигателем, через гидравлическую систему - с гидроцилиндром и, через обратный клапан и магистраль низкого давления - с маслоохладителем и фильтром тонкой очистки. Одна из секций двухсекционного гидромотора, посредством сливного трубопровода соединена с гидробаком. Маслоохладитель и фильтр тонкой очистки через магистраль низкого давления соединены с гидробаком. Кроме того, секции реверсивного гидромотора имеют разный объем.
На фиг. 1 представлена схема гидропривода штангового скважинного насоса.
Гидропривод штангового скважинного насоса содержит реверсивный электродвигатель 1 (например, асинхронный двигатель типа A200L4), вал которого посредством муфты 2 соединен с валом реверсивного двухсекционного гидромотора 3 с секциями разного объема (например, гидромотор FM40.133-06S8), гидроцилиндр 4 (например, ГЦЕ 1.120.45.000.-01), установленный на опоре 5, гидробак 6 и гидравлическую систему 7, в составе гидрораспределителя 8 (например, гидрораспределитель DPHI-3714\EX24DC) и предохранительного клапана 9 (например, предохранительный клапан AGAM-20\350). Гидроцилиндр 4 через напорный трубопровод 10 и гидравлическую систему 7 соединен с большей секцией реверсивного двухсекционного гидромотора 3. Гидропривод штангового скважинного насоса снабжен также маслоохладителем 11 (например, маслоохладитель (AGK Т5 5205.203.0000) и фильтром тонкой очистки 12 (например, фильтр MPF-180.1-AG1), которые установлены в магистрали низкого давления 13. Меньшая секция реверсивного двухсекционного гидромотора 3 через обратный клапан 14 (например, обратный клапан VUR-100-BSPP-1) соединена с магистралью низкого давления 13. Гидробак 6 соединен посредством трубопровода 15 с секциями реверсивного двухсекционного гидромотора 3 и через сливной трубопровод 16 с магистралью низкого давления 13. Гидробак 6 оборудован блоком электронагревателей 17(например, электронагреватели ТЭНБ-3).
Гидропривод штангового скважинного насоса работает следующим образом.
При включении электропитания, электронная система управления (на схеме не показана) включает выбранный режим работы привода. Для подъема колонны насосных штанг вверх, масло из гидробака 6 нагнетается под давлением через гидрораспределитель 8 гидравлической системы управления 7 в штоковую полость гидроцилиндра 4 большей секцией реверсивного двухсекционного гидромотора 3, в соответствии с программой разгона и торможения. Малая секция реверсивного двухсекционного гидромотора 3 в этот момент нагнетает жидкость в маслоохладитель 11 и далее в фильтр тонкой очистки 12 и гидробак 6. При этом, давление в магистрали минимально и расход электроэнергии не превышает 1,5 кВт даже в зимний период. Таким образом, происходит постоянная принудительная фильтрация и охлаждение рабочей жидкости (масла гидравлического).
От перепадов и скачков давления в напорном трубопроводе и штоковой полости гидроцилиндра 4 предусмотрен предохранительный клапан 9, установленный в гидравлической системе управления 7, а в трубопроводе низкого давления обратный клапан 14 позволяет малой секции реверсивного двухсекционного гидромотора 3 перекачивать жидкость при ходе штока гидроцилиндра 4 вниз.
При достижении заданного верхнего положения штока гидроцилиндра 4, автоматически включается реверс и, под действием силы тяжести от колонны штанг, масло вытесняется из штоковой полости гидроцилиндра 4 и через гидрораспределитель 8 поступает в большую секцию реверсивного двухсекционного гидромотора 3, раскручивая его в обратную сторону. Так как валы реверсивного двухсекционного гидромотора 3 и реверсивного электродвигателя 1 соединены муфтой 2, то вращение передается через вал ротору электродвигателя 1 и он воспринимает крутящий момент. Происходит рекуперативное торможение электродвигателем, которым управляет частотный преобразователь электронной системы управления, с выключаемой функцией рекуперации электроэнергии.
При достижении заданного нижнего положения штока гидроцилиндра 4, в электронной системе управления формируется сигнал на реверс движения и цикл повторяется.
Снижение металлоемкости в предлагаемой конструкции гидропривода штангового скважинного насоса достигается тем, что используется реверсивный двухсекционный гидромотор, соединенный с одним реверсивным электродвигателем, крутящий момент от которого передается на обим секциям реверсивного двухсекционного гидромотора, что дает возможность создавать и направлять два потока рабочей жидкости в напорный трубопровод и магистраль низкого давления. Для подъема и опускания штока гидроцилиндра 4 при добыче нефти из скважины рабочая жидкость нагнетается в напорный трубопровод. Для охлаждения жидкости (через теплообменный аппарат) и принудительной фильтрации (через сливной фильтр) рабочая жидкость нагнетается в магистраль низкого давления.
Таким образом, отпадает необходимость использования второго электродвигателя и насоса, соединительных муфт, рамы под двигатель с амортизационными подушками, напорного и всасывающего патрубков на насос с запорной и предохранительной арматурой, электрических кабелей, пускателей и силовой защиты электродвигателя контура охлаждения, трубопроводов, кронштейнов для установки и крепления вышеперечисленной аппаратуры и метизов.
Дополнительно снижение веса конструкции достигается установкой сливного фильтра (вместо напорного с блоком клапанов для реверса потока) в магистраль низкого давления - металлоемкость в этом случае ниже, чем у прототипа почти в 4 раза.