Приводная часть безбалансирного станка-качалки (см. рис. 2.35) включая редуктор та же, что и у балансирного станка-качалки. Конструкция кривошипа у безбалансирного станка-качалки несколько иная — V -образной формы, с углом 30°. Последнее улучшает уравновешивание станка, снижает вес контргрузов. Грузы размещаются на кривошипе конструктивно так же, как и на кривошипе балансирного станка-качалки. Над устьем скважины, на наклонной стойке, расположен ролик, через который проходит гибкая подвеска, подсоединенная к траверсе, которая, в свою очередь, соединена с шатунами. Нижняя головка шатуна соединена с кривошипом. Место подсоединения можно изменить для регулировки длины хода точки подвеса штанг так же, как и у балансирного станка-качалки.
Безбалансирные станки-качалки выпушены с нагрузкой на головку балансира в 30 и 60 кН. Длина хода от 0,45 до 5 м. Крутящие моменты на выходном валу редуктора достигают 80 кН*м.
В шифре станков-качалок (например, СБМЗ-1,8-700) приняты следующие обозначения: СБМ — станок безбалансирный механического действия; 3 — нагрузка в точке подвеса штанг, тс; 1,8 — длина хода, м; 700 — крутящий момент, кгс*м.
Безбалансирные станки-качалки имеют меньшие металлоемкость и габариты по сравнению с балансирными. У них несколько лучшая характеристика движения точки подвеса штанг, при которой отклонения от гармонического колебания меньше, а следовательно, меньше ускорение точки подвеса штанг и инерционные нагрузки в установке. Однако недостаточная надежность гибкой связи сдерживает внедрение этих установок.
В безбалансирном станке-качалке (рис. 2.35) шатун и балансир заменяются гибкой связью [13]. Испытывалась гибкая связь различных конструкций — цепи, гибкая металлическая лента, несколько клиновых ремней, стальной канат. Однако практически все они оказались недолговечные, в связи, с чем требовались частые инерционные операции по замене этих элементов. В связи с этим безбалансирные станки-качалки в последнее время используются для пробной, кратковременной эксплуатации скважин. Уменьшенная масса безбалансирных станков-качалок позволяет сделать это оборудование мобильным. Примером таких конструкций является привод передвижной типа ПКШП-80 (см. рис. 2.31).
Рис. 2.35. Схема безбалансирного станка-качалки
1 — рама; 2 — стойка; 3 — сальниковый шток; 4 — канатный шкив; 5 — траверса и шатуны; 6 — кривошипы; 7— редуктор; 8 — тормоз; 9 — электродвигатель; 10 — клиноременная передача
РЕДУКТОРЫМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Общие технические характеристики редукторов приведены в табл. 2.7.
Редуктор основной механизм станка-качалки обеспечивает понижение (скорости) частоты вращения двигателя до необходимой на ведомом валу. Основной показатель редуктора крутящий момент на выходном валу и передаточное число.
Общие передаточные числа всех редукторов типа Ц2НС одинаковые, равные 37,946, типа Ц2НШ-730А-40, типа Ц2НШ-750А-37,18. Во всех редукторах впервые стала применяться зубчатая передача на основе зацепления М.Л. Новикова. Редуктор типа Ц2НС имеет в быстроходной ступени раздвоенный шеврон, в тихоходной — косозубую передачу. Опоры ведущего вала — роликоподшипники с цилиндрическими роликами, опоры промежуточного и ведомого валов — конические роликоподшипники (рис. 2.36).
Рис. 2.36. Редуктор Ц2НС-750 станка-качалки 7СК12
Рис. 2.37. Редуктор типа Ц2НШ-730А
Редуктор типа Ц2НШ (рис. 2.37) выпускается по отраслевому стандарту 26-02-1200-75 и техническим условиям ТУ 26-16-5-76. В отличие от предыдущего типа тихоходная ступень выполнена шевронной с канавкой. Ведущий и промежуточный валы установлены на радиальных роликоподшипниках с короткими однорядными цилиндрическими роликами, а ведомый вал — на сферических двухрядных роликоподшипниках. Смазка зубчатых зацеплений — картерная, окунанием колес. Смазка опор быстроходного вала — картерная, разбрызгиванием, опор промежуточного и ведомого валов — принудительно картерная.
Кроме отличий в редукторах станки-качалки типов 6СК4-3-2500 и 6СК6-2,1-2500 отличаются от станков-качалок типов (1СК4-3-2500Ш и 6СК6-2,1-2500Ш конструкцией рам, траверс, стоек, ограждений, диаметрами шкива редуктора и тормозного шкива, а также диаметрами присоединительных отверстий кривошипа.
Станки-качалки типов 7CKI2-2,5-4000 и 7СК8-3,5-4000 по своей кинематике и конструкции аналогичны станку-качалке СКНЮ-3315 по ГОСТ 5866-56, но отличаются от него более рациональными параметрами и усовершенствованными узлами.
На каждом станке-качалке может быть получено до 54 вариантов значений частоты качаний устьевого штока, что позволяет и зависимости от условий эксплуатации выбрать оптимальный режим при минимальном потреблении электроэнергии. Это достигается за счет:
— возможности изменения передаточного числа редуктора (имеется три варианта);
— установки до 13 исполнений двигателей по частоте вращения и мощности;
— двух сменных шкивов на быстроходном валу редуктора и трех — на валу двигателя.
Главная особенность станков-качалок СКР заключается в применении в них современных трехступенчатых редукторов, типа ЦЗНК см. рис. 2.38. Редуктор соответствует ТУ2-ИБГУ-03-93. В конструкциях редукторов ЦЗНК предприятие постаралось максимально воплотить предложения эксплуатационников-нефтяников и требования стандарта API (Американского нефтяного института).
Основные достоинства и особенности редуктора следующие:
1. Передаточные числа могут меняться, составляя 63, 90 и 125, что позволяет снизить частоту качаний балансира до 1,7 в минуту.
2. Возможность изменения передаточного числа путем замены зубчатой пары входной ступени использованием комплекта зубчатых пар, что осуществляется достаточно быстро и позволяет на работающем станке-качалке устанавливать необходимое число качаний в зависимости от текущего дебита скважины
3. Применение вместо шевронной зубчатой передачи трудоемкой в изготовлении и ремонте, термоулучшенной крупномо-дульнои косозубой передачи с упорными кольцами, защищенной Российским патентом, в которой используется зацепление Новикова с патентованным в США исходным контуром, обладающей более высокой нагрузочной способностью.
4. Ведомый вал в редукторах с номинальным моментом до 16 кН*м монтируется на подшипниках качения, что отражается и шифре буквой «К», например, ЦЗНК-355К. В более мощных редукторах ведомый вал может монтироваться на 4 опорах для более равномерного распределения нагрузки. В качестве опор применены подшипники скольжения, более дешевые, простые при сборке-разборке и надежные в эксплуатации. Такие редукторы получают в шифре букву «С», например, ЦЗНК-450С. Смазка этих подшипников осуществляется вращением колес по каналам в плоскости разъема подшипников. На других валах применены стандартные подшипники качения, смазываемые барботажным способом. Для разгрузки подшипников от осевой нагрузки в выходной и промежуточной передачах введены упорные гребни.
Для станков-качалок с одноплечим балансиром типа Mark II редукторы имеют увеличенный диаметр выходных валов, установленных на подшипниках качения.
Рис. 2.38. Редуктор типа ЦЗНК
5. Масса редукторов ЦЗНК при равных нагрузочных характеристиках до 25—30% меньше по сравнению с редукторами Ц2НШ.
6.Возможность применения электродвигателей с меньшей мощностью, чем в станках-качалках типа СК, позволяет снизить потребление электроэнергии.
В станках-качалках применяются следующие редукторы:
СКРЗ-1,2ЦЗНК-280 (Мкр= 7,1 кНм; i = 127,32; 89,33; 62,19);
СКР4-2,1 ЦЗНК-355 (Мкр = 16,0 кНм; i = 127,32; 89,30; 66,53);
СКР5-3 ЦЗНК-450 (Мкр= 31,5 кНм; i = 123,21; 90,36; 61,61);
СКР6-2,1 ЦЗНК-450 (Мкр= 31,5 кНм; i = 123,21; 90,36; 61,61);
СКР8-3 ЦЗНК-500 (Мкр= 56,0 кНм; i = 123,24; 86,46; 64,40);
СКР12-3 ЦЗНК-500 (Мкр= 56,0 кНм; i = 123,24; 86,46; 64,40).
Присоединительные размеры выходных концов валов редукторов ЦЗНК идентичны концам валов применяемых редукторов, что позволяет использовать их в действующих станках-качалках без существенных переделок лишь с небольшими изменениями крепления редуктора и тормоза к раме.
Передаточные числа формируются, как показано в таблице 2.13
Таблица 2.13
Номинальное передаточное число редуктора | Передаточное число ступеней | ||
Входной | Промежуточной | Выходной | |
2,5 3,5 5,0 | — 5,0 | — 5,0 |
Рис. 2.39. Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор Ц2НШ-315
Конструктивная схема трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора Ц2НШ-315 показана на рис. 2.39.
На рис 2.40 представлена конструкция редуктора привода ПШГН. Основные особенности редуктора перечислены ниже.
Рис. 2.40. Редуктор привода ПШГН
Зубчатые передачи с зацеплением системы Новикова, с двумя линиями зацепления. Валы установлены на сферических роликоподшипниках с короткими цилиндрическими роликами. Смазка зубчатых передач производится путем окунания колес в масляную ванну картера. Смазка подшипников осуществляется закладкой консистентной смазки при сборке, а в последующем – периодически. Фиксация промежуточных валов обеспечивается упорными шайбами.
В тумбовой модификации привода ПШГНТ применяется редуктор с наклонной плоскостью разъема корпуса редуктора (рис. 2.41) [11].
Рис. 2.41. Редуктор привода ПШГНТ 4-1,5-1400