Проект балансирного станка-качалки СКН 5-3015

Перечень чертежей:

1. Чертеж балансирного станка-качалки СКН 5-3015 привода штанговой глубинной насосной установки, А1, с указанием элементов: балансир, контактная подвеска, полировочный шток, устьевая арматура, обсадная труба, насосные штанги, насос, станция управления, фундамент, рабочая площадка, шатун, кривошип, рама, электродвигатель, редуктор
2. Рабочий чертеж балансира СКН 5-3015, А3
3. Модернизация балансира с механизмом поворотной головки, А1
4. Корпус подшипника опоры балансира, А2
5. Деталь "крышка подшипника", А3

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 37 листах. В проекте проведена разработка балансирного станка-качалки СКН 5-3015.

Произведен краткий обзор и анализ выбранного оборудования. Добыча нефти выполняется с помощью установки штанговых глубинных насосов (УШГН). Он представлен поршневым насосом одинарного действия. Его шток связан колонной штанг с наземным приводом – станком-качалкой. Конструкция включает в состав привод, устьевое оборудование, насосные штанги, глубинный насос, вспомогательное подземное оборудование, насосно-компрессорные трубы. Посредством привода выполняется преобразование энергии двигателя в движение колонны насосных штанг возвратно-поступательного характера. В его составе содержится КШМ, который преобразует вращательное движение первичного двигателя и передает его на колонну штанг и плунжер насоса. Рассмотрены конструкции УСШН с балансирными станками-качалками, с длинноходовыми цепными приводами, с гидропневматическим и пневматическим уравновешиванием.

Описано назначение, техническая характеристика, конструкция и принцип действия оборудования. Посредством штанговых скважинных насосов выполняется подъем пластовой жидкости из скважины на дневную поверхность. Станок-качалка является индивидуальным механическим приводом нефтяных штанговых скважинных насосов. На станке применен редуктор типа Ц2НШ-750Б, электродвигатель АОП2-72-4.

В составе установки содержится наземное и подземное оборудование. К подземному относится: насосные штанги, штанговый скважинный насос со всасывающем клапаном на нижнем конце цилиндра и нагнетательным - на верхнем конце поршня-плунжера, трубы. В наземное оборудование входит станок-качалка. Он включает в себя электродвигатель, кривошип, шатун, балансир, устьевой сальник, устьевую обвязку и тройник. Балансир осуществляет качание на горизонтальной оси, закрепленной в подшипниках, и соединен с двумя массивными кривошипами через два шатуна, которые находятся по обе стороны редуктора. Кривошипы с подвижными противовесами перемещаются вдоль кривошипов относительно оси вращения основного вала редуктора на различное расстояние. Противовесы необходимы для балансировки СК. Редуктор имеет фиксированное передаточное число и заполнен маслом. Он герметичный и имеет трансмиссионный вал. На одном конце вала установлен трансмиссионный шкив, который соединен с малым шкивом электродвигателя при помощи клиноременной передачи. На другом - находится тормозной барабан. Опорный подшипник балансира закреплен на стойке-пирамиде из металла. Все элементы станка-качалки, такие как пирамида, редуктор и электродвигатель, прикреплены к раме, которая в свою очередь закреплена на бетонном фундаменте.

Описан монтаж, эксплуатация и ремонт оборудования. Монтаж оборудования выполняется в последовательности. Собирается фундамент под станок-качалку, который может быть монолитным, сборным железобетонным и металлическим. На раму выполняется установка редуктора, кривошипов и электродвигателя, затем она монтируется на фундамент с помощью болтов и выполняется ее горизонтирование. На раму устанавливается стойка, которая закрепляется болтами. На подставке выполняется сборка балансира, который устанавливается на стойку. Корпус подшипника прикрепляется к верхней плите стойки. Надеваются и натягиваются клиновые ремни. На уровне нижней плоскости рамы собирается и устанавливается площадка, предназначенная для обслуживания трансмиссии, тормоза и пусковой аппаратуры. Выполняется заземление станка-качалки к кондуктору. Далее собирается и устанавливается ограждение кривошипно-шатунного механизма и клиновых ремней. Для уравновешивания станка проводится съем ваттметрограммы.

Станок-качалка является приводом штангового насоса, который расположен на дне скважины. Возвратно-поступательные движения от станка с помощью насоса преобразуются в поток жидкости, которая поступает на поверхность по насосно-компрессорным трубам. Двигатель обеспечивает вращение механизмов станка так, что балансир выполняет движения как качели и подвеске устьевого штока придаются возвратно-поступательные движения. Передача энергии выполняется через штанги – длинные стальные стержни, скрученные между собой специальными муфтами. От штанг энергия передается штанговому насосу, который захватывает нефть и подает ее наверх. Составлена таблица характерных неисправностей станков-качалок и их устранения.

Произведен расчет основных деталей.

Сделано определение нагрузок на головку балансира с расчетом значений:

В ходе расчета балансира на прочность определено максимальное напряжение от изгиба 109,13 МПа, запас прочности: в случае хрупкого разрушения – 3,66, в случае пластической деформации – 2,01. Выполнен расчет и подбор материала штанг. Принята колонна насосных штанг с диаметрами 25 мм и 22 мм и длинами ступеней 483,4 мм и 725,1 мм. Определен вес столба жидкости 18736 Н, вес колонны штанг 42110,6 Н, средняя площадь штанг 424 мм². В качестве материала для изготовления принята сталь 20Н2М. Коэффициент запаса прочности равен 1,82.

          В работе спроектирован балансирный станок-качалка СКН 5-3015, который является приводом штанговой глубинной насосной установки.

Спецификация – 1 лист

В программе: Компас 3D v