Основные типы балансирных станков-качалок

Основные типы балансирных станков-качалок

Типы станков-качалок

Стандартом 1966 г. было предусмотрено 20 типоразмеров станков-качалок (СК) грузоподьемностью от 1,5 до 20 т. Типовая конструкция СК представлена на рис. 4.51. Впервые в стране был начат выпуск приводов, в которых редуктор был поднят и установлен на подставке.

Рис. 4.51. Схема станка-качалки типа СКД с редуктором на раме и кривошипным уравновешиванием

При создании размерного ряда учитывалась унификация узлов и элементов с той целью, чтобы свести к минимуму разнообразие быстроизнашивающихся узлов и тем самым упростить изготовление, ремонт, обслуживание и снабжение оборудования запасными элементами. Для этого из 20 типов станков-качалок 9 — были выполнены как базовые, а остальные 11 — в виде их модификаций. Модификации заключались:

  • в изменении соотношений длин переднего и заднего плеч балансира путем замены головки балансира или всего балансира, что приводило к изменению грузоподъемности и длины хода станка-качалки;
  • в применении редуктора с другим крутящим моментом;
  • в одновременной замене балансира и редуктора.

Фактически в серийный выпуск пошли только 9 — моделей, включая 7 базовых и 2 модифицированных. Условное обозначение на примере 4СКЗ-1,2-700 расшифровывается следующим образом:

  • 4СК — станок-качалка 4 — базовой модели;
  • 3 — допускаемая нагрузка на головку балансира 3 т;
  • 1,2 — наибольшая длина хода точки подвеса штанг 1,2 м;
  • 700 — допускаемый крутящий момент на редукторе 700 кг · м.

Станки-качалки по ГОСТ 5866-76

Из намечавшихся к выпуску 30 типоразмеров производством было освоено 7 моделей. Конструкции станков-качалок по данному стандарту принципиально не отличаются от предыдущих типов.

Станки-качалки СК5-3-2500 и СК6-2,1-2500 отличаются друг от друга длиной переднего плеча балансира; СК8-3,5-4000 и СК8-3,5-5600 различаются типоразмером редуктора и мощностью электродвигателя.

Рис. 4.50. Схема станка-качалки по ГОСТ 5866-66

Станки-качалки по ОСТ 26-16-08-87

Указанным отраслевым стандартом впервые в нашей стране (тогда СССР) был предусмотрен выпуск станков-качалок дезаксиального типа 6 размеров ( рис. 4.51, 4.52 ).

Рис. 4.52. Схема станка-качалки типа СКДТ с редуктором на тумбе, с кривошипным уравновешиванием

Стандартом предусмотрено два вида исполнения — с установкой редуктора на раме или на тумбе. Таким образом, образуется 12 моделей приводов.

Принципиальное отличие дезаксиальных станков-качалок от ранее применявшихся у нас исключительно аксиальных в том, что дезаксиальные станки-качалки обеспечивают разное время хода штанг вверх и вниз, тогда как аксиальные — одинаковое. Поскольку разница в кинематике конструктивно обеспечивается элементарными средствами, т.е. тем или иным расположением редуктора относительно балансира и не требует специальных изменений конструкции, то станки-качалки по рассматриваемому отраслевому стандарту не отличаются от аналогичных по Госстандарту.

Условное обозначение рассмотрим на примере СКДТ3-1,5-710:

  • СК — станок-качалка;
  • Д — дезаксиальный;
  • Т — редуктор установлен на тумбе;
  • 3 — номинальная нагрузка на устьевой шток 3 т;
  • 1,5 — максимальная длина хода устьевого штока 1,5 м;
  • 710 — номинальный крутящий момент на ведомом валу редуктора 710 кг · м.

Тихоходные станки-качалки

С ростом числа малодебитных скважин (с дебитом менее 5 м3/сут) все острее вставала проблема их оптимальной эксплуатации. Использование периодической эксплуатации связано с целым рядом существенных неблагоприятных факторов, в числе которых: неравномерная выработка пласта, неэффективное использование наземного и подземного оборудования, недостаточный межремонтный период по сравнению с непрерывно функционирующими скважинами, затруднения, возникающие в зимнее время и др.

Станок качалка конструкция

Другие категории

Станок–качалка — это индивидуальный механический элемент (привод), применяемый в эксплуатации скважин для добычи нефти с использованием скважинного (глубинного) штангового насоса. Специалисты нефте- и газодобывающей отрасли дают следующее определение данному оборудованию: «Станок-качалка – это индивидуальный механический балансирный привод для штангового насоса».

Конструкция станка-качалки

Станок–качалка состоит из балансирного привода штанговых насосов, который в свою очередь составляют два элемента: редуктор и сдвоенный четырехзвенный шарнирный механизм.

Станок-качалка помещается на специально подготовленный фундамент (обычно бетонный), на котором устанавливают: платформу, стойку и станцию управления.

Принцип работы станка-качалки

Станок-качалка приводится в действие следующим образом:

После того, как произведен первичный монтаж, на стойку помещают балансир, который уравновешивается при помощи так называемой головки балансира. К головке балансира крепят канатную подвеску (посредством которой балансир соединяется с полированным сальниковым штоком).

На платформу устанавливают электродвигатель и редуктор. В некоторых случаях электродвигатель располагается под платформой станка-качалки. В последнем случае есть высокий риск опасности, поэтому такой вариант встречается очень редко.

Электродвигатель соединяют с наполненным маслом понижающим редуктором посредством клино-ременной передачи. В свою очередь, редуктор и балансир станка-качалки соединяются посредством кривошипно-шатунного механизма. Этот механизм предполагает преобразование вращательного движения вала редуктора в возвратно-поступательные движения балансира.

Станцией управления является коробочный блок, в котором располагается электрика и автоматика станка-качалки. Рядом со станцией управления (либо непосредственно на ней) располагается ручной тормоз станка-качалки. На станции управления располагается амперметр и ключ для замыкания электросети.

Нулевая отметка амперметра находится в середине шкалы, а стрелка-указатель может двигаться то в положительную, то в отрицательную область. Принимая во внимание отклонение влево-вправо, оператор может определить нагрузку на станок-качалку — предполагается, что отклонения в как влево, так и вправо должны быть примерно одинаковые. При невыполнении условия равенства станок-качалка функционирует вхолостую.

В Российской Федерации изготавливается станок-качалка 13 моделей в соответствии с ГОСТ 5688-76.

Станок-качалка

Станок-качалка является индивидуальным приводом штангового скважинного насоса, спускаемого в скважину и связанного с приводом
колонной штанг.

В конструктивном отношении станок-качалка представляет собой механизм, преобразующий вращательное движение электродвигателя в возвратно- поступательное движение колонны штанг.

Крутящий момент от электродвигателя 10 через клиноремённую передачу 9 передаётся на ведущий вал редуктора 1, а затем и на ведомый вал. На ведомом валу закрепляется кривошип 8 с противовесами 17. Кривошипе помощью шатунов 7 и траверсы 14, связан с балансиром 3, качающимся на опоре 4, укреплённой на стойке 5. Балансир снабжён откидной головкой 15, на которой монтируется канатная подвеска 16, с устьевой подвеской штока 2. Управление электрооборудованием станка-качалки осуществляется станцией управления 18. Рама станка-качалки крепится к фундаменту анкерными болтами 11.

Станки качалки изготавливаются в двух исполнениях:

  • СК, выпускаются семи типоразмеров, и
  • СКД, выпускаются шести типоразмеров.

Отличительной особенностью станков-качалок СКД являются:

  • несимметричная (дезаксиальная) кинематическая схема преобразующего
    механизма с повышенным кинематическим отношением;
  • меньшие габариты и масса;
  • редуктор установлен непосредственно на раме станка-качалки.

Рассмотрим маркировку станков-качалок на примере СКД 8-3-4000:

СКД — станок-качалка с несимметричной (дезаксиальной) кинематической схемой преобразующего механизма; первая цифра — номинальная нагрузка (на устьевом штоке), кН (т); цифры после первого тире — наибольшая длина хода устьевого штока, м; цифры после второго тире — номинальный крутящий момент (на выходном валу редуктора), кН м (кге м).

Характеристика станков-качалок исполнения СК

Номинальная нагрузка на устьевом
штоке, кН

Номинальная длина хода устьевого
штока, м

Номинальный крутящий момент
на выходном валу редуктора, кНм

Число ходов балансира в минуту

Габаритные размеры, мм

Характеристика станков-качалок исполнения СКД

Номинальная нагрузка на устьевом
штоке, кН

Номинальная длина хода устьевого
штока, м

Номинальный крутящий момент
на выходном валу редуктора, кНм

Число ходов балансира в минуту

Габаритные размеры, мм

Станок-качалка (СК) состоит из ряда самостоятельных узлов:

  • Фундамент служит для установки и крепления станка-качалки. Может сооружаться монолитным (бутобетонным или железобетонным) или сборным — из бетонных блоков или металла.
  • Рама предназначена для установки на ней всего оборудования СК и выполняется из профильного проката в виде двух полозьев, соединенных поперечниками, и имеет специальную подставку под редуктор. В раме имеются отверстия под анкерные болты для её крепления к фундаменту.
  • Стойка является опорой для балансира и выполняется из профильного проката в виде четырехгранной пирамиды. Ноги стойки связаны между собой поперечинами. Снизу стойка крепится к раме сваркой или болтами, сверху несет плиту для крепления оси балансира с помощью двух скоб.
  • Балансир предназначен для передачи возвратно-поступательного движения колонне штанг. Выполняется из профильного проката двутаврового сечения и имеет однобалочную или двухбалочную конструкцию. Со стороны скважины балансир заканчивается поворотной головкой.
  • Опора балансира — ось, оба конца которой установлены в сферических роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах. К средней части оси, имеющей квадратное сечение, приварена планка, через которую опора балансира с помощью болтов соединяется с балансиром.
  • Траверса выполняет роль связующего звена между кривошипно-шатунным механизмом и балансиром и конструктивно выполняется в виде прямолинейной балки из профильного проката. Крепление к балансиру шарнирное при помощи сферического роликоподшипника.
  • Опора траверсы шарнирно соединяет балансир с траверсой. Средняя часть оси установлена в сферическом роликоподшипнике, корпус которого болтами прикреплён к нижней полке балансира. Концы оси зажаты в клеммовых зажимах двух кронштейнов.
  • Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования вращательного движения вала редуктора в возвратно-поступательное движение балансира и состоит из двух шатунов и двух кривошипов с противовесами.
  • Шатун — стальная трубная заготовка, на одном конце которой вварена верхняя головка шатуна, а на другом — башмак. Палец верхней головки шатуна шарнирно соединён с траверсой. В станках-качалках СК8-3,5-5600 и СК 10-3-5600 в верхней головке шатуна применён шарнирный подшипник ШС. Башмак болтами прикреплён к нижней головке шатуна. Палец кривошипа конусной поверхностью вставляется в отверстие кривошипа и через разрезную втулку затягивается с помощью гаек.

Кривошип — ведущее звено преобразующего механизма станка-качалки, в котором предусмотрены отверстия для изменения длины хода устьевого штока. Выполнен в виде прямоугольных пластин с отверстиями для крепления к валу редуктора и присоединения шатунов. На кривошипе установлены противовесы, которые перемещаются с помощью съёмного устройства, вставляемого в поперечный паз у основания противовеса.

Редуктор

Редуктор — предназначен для уменьшения частоты вращения и увеличения мощности, передаваемых от электродвигателя кривошипам станка-
качалки.

Как правило, типоразмерный ряд станков-качалок базируется на восьми размерах двухступенчатых редукторов Ц2НШ, представляющих собой совокупность двух пар цилиндрических шевронных зубчатых передач, выполненных с зацеплением Новикова.

Быстроходная ступень — раздвоенный шеврон, тихоходная ступень — шевронная ступень с канавкой.

Ведущий и промежуточный валы установлены в роликоподшипниках с короткими цилиндрическими роликами, ведомый вал — в двухрядных сферических роликоподшипниках.

На концах ведущего вала насажены ведомый шкив клиноремённой передачи и шкив тормоза. На оба конца ведомого вала насажены кривошипы.
Смазка зубчатых колёс — картерная (из ванны корпуса редуктора), подшипников валов — принудительная картерная.

Техническая характеристика редукторов станков-качалок.

Штанговые насосы с наземным приводом могут использоваться для неглубоких вертикальных скважин и наклонных скважин с незначительным отклонением от вертикали, в диапазоне подач от 1 до 50 куб.м/сут (в некоторых случаях подача может достигать 200 куб.м/сут). Типичные глубины — от 30 метров до 1,5 км, максимальные глубины — 2,5 км. [2] . Есть сведения о применении штанговых насосов с наземным приводом в скважинах с глубинами до 5 км. [3]

Станки-качалки не используются на оффшорных скважинах. [1]

До 1991 главным заводом по выпуску и проектированию станков-качалок в СССР являлся АзИНМАШ г. Баку. В последние годы станки-качалки начали производить и российские заводы.

В России изготавливаются станки-качалки 13 типоразмеров по ГОСТ 5866-76. Изготовителями станков-качалок в России является ЗАО «ЭЛКАМ-Нефтемаш» (г. Пермь), АО «Ижнефтемаш» (г. Ижевск), ОАО «Уралтрансмаш» (г. Екатеринбург), ЗАО «Нефтепром-Сервис» (г. Ижевск), ОАО «Редуктор» (г. Ижевск).

Изготовители за рубежом: «Вулкан» (г. Бухарест, Румыния), «Lufkin» (США), Ирон-МЭН (Китай).

Конструкция

Станок-качалка устанавливается на специально подготовленном фундаменте (обычно бетонном), на котором устанавливаются: платформа, стойка и станция управления.

После первичного монтажа на стойку помещается балансир, который уравновешивают так называемой головкой балансира. К ней же крепится канатная подвеска (последняя соединяет балансир с полированым сальниковым штоком).

На платформу устанавливается редуктор и электродвигатель. Иногда электродвигатель расположен под платформой. Последний вариант имеет повышенную опасность, поэтому встречается редко. Электродвигатель соединяется с маслонаполненным понижающим редуктором через клино-ременную передачу. Редуктор же, в свою очередь, соединяется с балансиром через кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм преобразует вращательное движение вала редуктора в возвратно-поступательное движение балансира.

Станция управления представляет собой коробочный блок, в котором расположена электрика. Вблизи станции управления (или прямо на ней) выведен ручной тормоз станка-качалки. На самой станции управления расположен ключ (для замыкания электросети) и амперметр. Последний — очень важный элемент, особенно в работе оператора ДНГ. Нулевая отметка у амперметра поставлена в середину шкалы, а стрелка-указатель движется то в отрицательную, то в положительную область. Именно по отклонению влево-вправо оператор определяет нагрузку на станок — отклонения в обе стороны должны быть примерно равными. Если же условие равенства не выполняется, значит станок работает вхолостую.

Заключение

Производители станков-качалок регулярно предлагают новые технологические решения для обеспечения процесса добычи нефти, однако о серьезных пересмотрах существующих концепций пока говорить не приходится. Дело в том, что нефтегазовое оборудование стоит дорого и многие заказчики неохотно меняют имеющийся парк техники. Тем не менее частичное обновление значительно устаревших компонентов все же происходит. Также наблюдается и тенденция перехода от балансирных станков к более совершенным гидравлическим. Это обусловлено именно стремлением к оптимизации работы существующей инфраструктуры. В итоге нефтедобывающие предприятия сокращают затраты на организацию и эксплуатацию оборудования, но в то же время не понижают качества целевого продукта.

До 1991 главным заводом по выпуску и проектированию станков-качалок в СССР являлся АзИНМАШ г. Баку. В последние годы станки-качалки начали производить и российские заводы.

В России изготавливаются станки-качалки 13 типоразмеров по ГОСТ 5688-76. Изготовителями станков-качалок в России является ЗАО «ЭЛКАМ-Нефтемаш» (г.Пермь), АО «Ижнефтемаш» (г. Ижевск), ОАО «Уралтрансмаш» (г. Екатеринбург), ЗАО «Нефтепром-Сервис» (г. Ижевск), ОАО «Редуктор» (г. Ижевск).

Изготовители за рубежом: «Вулкан» (г. Бухарест, Румыния), «Lufkin» (США), Ирон-МЭН (Китай).

Конкретные характеристики и область эксплуатации редуктора станка-качалки определяют условия добычи нефти. Здесь выбор устройства прямо зависит от глубины залегания «черного золота», площади месторождения, графика работ по извлечению ресурса.

Если вы планируете купить редуктор нефтяной качалки, обращайтесь к профессионалам. ООО ПТЦ «Привод» занимается производством данной техники и ее доставкой в любой город России или страны СНГ.

Мы предлагаем приводное оборудование для станков-качалок нефти по выгодным ценам с заводской гарантией качества. Осуществляем гарантийной и постгарантийное обслуживание своих приводных устройств, консультируем заказчика по любым вопросам, связанным с выбором и эксплуатацией изделий. Чтобы заказать редукторный механизм или получить консультацию, свяжитесь с нами удобным способом (все данные для связи вы найдете на сайте в блоке «Контакты»).