Конструкция монтажа станка-качалки

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Станок-качалка является важным видом нефтегазового оборудовании  и используется для механического привода к нефтяным скважинным штанговым (плунжерным) насосам. Конструкция станка-качалки представляет собой балансирный привод штанговых насосов, состоящий из редуктора и сдвоенного четырехзвенного шарнирного механизма. В России изготавливаются станки-качалки 13 типоразмеров по ГОСТ 5688-76. Изготовителями станков-качалок в России является ОАО «Ижнефтемаш», ОАО «Уралтрансмаш», ЗАО «Нефтепром-Сервис».

Станок-качалка устанавливается на фундаменте над устьем скважины. В зависимости от количества одновременно обслуживаемых скважин станки-качалки бывают индивидуальные, спаренные и групповые. На практике чаще всего применяются индивидуальные станки-качалки.

В зависимости от характера передачи движения к штоку индивидуальные станки-качалки бывают балансирного и безбалансирного типа. Наиболее распространены балансирные индивидуальные станки-качалки, которые отличаются от безбалансирных принципом действия и конструкцией механизма, преобразующего вращательное движение валадвигателя в возвратно-поступательное движение штока и колонны штанг.

Несмотря на многообразие типов и конструкций безбалансирных индивидуальных станков-качалок, они не нашли достаточного распространения в нефтедобывающей промышленности вследствие ряда существенных недостатков. Основным типом приводов глубинных плунжерных насосов в современной практике глубинно-насосной нефтедобычи являются балансирные индивидуальные станки-качалки с механическим, пневматическим и гидравлическим приводом. 

1. Виды и конструкции станков-качалок

Рисунок. 1. Конструкция станков-качалок:

а - балансирный станок-качалка: 1 - фланец (планшайба); 2 - тройник;

5 -сальниковый шток; 4 - подвеска; 5- головка балансира, 6 - балансир,

7 -ось балансира; 8 - траверса; 9 - электродвигатель, 10 - шатуны;

11- редуктор; 12 - шкив; 13 - кривошип; 14 - контргруз;

б -безбалансирный станок-качалка: 1 - рама; 2 - стойка 3 - винтовое приспособление; 4 - канатный шкив; 5 - траверса; 6 - шатун; 7 - кривошип;

8 - редуктор; 9 - противовесы, 10 - электродвигатель.

1.1 Балансирный станок-качалка

Балансирный станок-качалка имеет кривошипно-шатунный механизм, состоящий из балансира, установленного на стойке, шатунов, кривошипов, и обеспечивает преобразование вращательного движения кривошипов в возвратно-поступательное движение головки балансира. Балансир на переднем плече имеет головку, к которой через канатную подвеску закрепляется колонна штанг. Заднее плечо посредством траверсы, через опору траверсы двумя шатунами соединено с кривошипами, на которых закреплены противовесы - контргрузы. Кривошипы закреплены на тихоходном валу редуктора. Для уменьшения инерционных нагрузок на балансир, возникающих при неравномерном движении контргруза, необходимо уравновешивание. Уравновешивание станка-качалки можно обеспечить размещением необходимого контргруза либо на заднем плече балансира, либо на кривошипе. В соответствии с этим различают балансирное как правило, для станков-качалок малой грузоподъемности, кривошипное для станков-качалок большой грузоподъемности и комбинированное уравновешивание . Существуют балансирные станки-качалки с гидропневматическим и пневматическим уравновешиванием, они сложнее в изготовлении, дороже и, несмотря на некоторое уменьшение габаритных размеров, более металлоемки. Трансмиссия станка-качалки состоит из редуктора и клиноременной передачи. Для привода применяют, как правило, электродвигатель, возможно использование двигателя внутреннего сгорания.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

А - точка подвеса штанг; АВ - балансир; О - центр качания балансира; В - точка крепления шатуна к балансиру; ВС - шатун; СD - кривошип; Т - тангенциальная составляющая усилия в шатуне; N - нормальная составляющая усилия шатуне; Рш - усилие в шатуне; а - переднее плечо балансира; b - заднее плечо балансира; с - расстояние от центра качания до центра тяжести груза на балансире; l - длина шатуна; r - длина кривошипа; б - угол поворота кривошипа; в - угол поворота шатуна; щ - угловая скорость

Рисунок 2- Кинематическая схема балансирного станка-качалки с комбинированным уравновешиванием

а)

б)

в)

а - зависимость перемещения от угла поворота кривошипа; б - зависимость скорости от угла поворота кривошипа; в - зависимость ускорения от угла поворота кривошипа

Рисунок 3 - Кинематические характеристики станка-качалки

Таблица 1 - Техническая характеристика балансирных станков-качалок с грузовым уравновешиванием

1.2 Безбалансирные станки-качалки

Безбалансирные станки-качалки, в которых возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины пирамиде-опоре. Канатная подвеска или цепь прикрепляется к штангам, а другим концом - к кривошипу редуктора. Безбалансирные станки-качалки уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе. Однако они не нашли широкого распространения. Разработаны гидравлические качалки, состоящие из длинного цилиндра и движущегося в нем поршня, соединенного непосредственно с колонной штанг. Цилиндр устанавливается вертикально над устьем скважины. Возвратно-поступательное движение поршня и штанг достигается путем переключения золотниковым устройством потока жидкости, нагнетаемой силовым насосом. Однако длинноходные цилиндры и поршни сложно изготовить

2. Конструкция монтажа станка-качалки

2.1 Фундамент

В целях обеспечения длительной безаварийной эксплуатации станка-качалки, а также экономии цемента, фундамент для него выполняется из бутобетона, представляющего собой кладку из бутового камня, утапливаемого слоями в бетонную массу из бетона марки не ниже «75».

Опалубка должна быть прочной и жесткой, бетон пластичным. Крупными составляющими бетона могут быть гравий или щебень. Камень утапливается трамбованием в предварительно уложенный слой бетона 150-200 мм, на уложенный слой камней укладывается новый слой бетона, на него новый слой камня. При укладке камней между ними оставляются промежутки, достаточные для заполнения их бетоном 40-60 мм. Камни должны отстоять от опалубки не менее 50 мм. Для удобства производства кладки рекомендуется следующее соотношение камней по размеру: крупный ,объем 0,015-0,020 м3 вес 30-40 кг-80%, средние, объем 0,005-0,015 м3 вес 10-30 кг-10%,мелкие, объем 0,001-0,005 м3-10%.Камень перед употреблением должен быть очищен для лучшего сцепления с раствором.

Перед началом земляных работ вокруг будущего фундамента утраивается обноска из деревянных строек диаметром 100-150мм, длиной 2000-2500мм, врытых в землю на глубину 500-1000 мм. Расстояние обноски от будущего фундамента 1000-2000мм в зависимости от места. К верхним концам строек по уровню прибиваются доски толщиной 30-40мм, внутренняя сторона пришиваемых досок, а также и верхняя кромка их должны быть обстроганы.На досках обноски делается точная разбивка всех осей фундамента. Разбивка производится путем натягивания через предварительно нанесенные на обноску точки проволок с последующей переноской осей посредством отвеса на дно траншеи и на поверхность возводимой кладки.

Фундаментные «анкерные» болты, крепящие раму станка-качалки к фундаменту, проходят в углублениях и крепятся к анкерным балкам. Вертикальные пазы после установки, выверки и крепления болтов к анкерным устройствам оставляются свободными. Опалубка пазов для болтов устраивается путем установки деревянных пробок сплошного сечения или в виде коробок из досок. Пробки следует либо смазывать перед установкой, либо обивать их кровельным железом и через час или два после укладки слегка расшевелить, чтобы уменьшить сцепление с бетоном.

2.2 Обслуживающая площадка

Для обслуживания электропривода станка-качалки в хвостовой части фундамента должна быть предусмотрена площадка. Вход на площадку должен быть со стороны тормозного устройства. Пол площадки должен быть сплошным и выполнен из рифленого или просечно-вытяжного железа, а также железобетонным на металлическом или бетонном основании. При строительстве фундамента и обслуживающей площадки следует руководствоваться типовым проектом «оборудования устьев скважин на суше», а также нормативами по технике безопасности при проектировании станков-качалок и электрооборудования к ним.

2.3 Монтаж станка-качалки

От качества монтажа станка-качалки на скважине зависит срок его службы. Правильность смонтированный станок должен удовлетворять следующим условиям: а)станок дожжен опираться на фундамент всей нижней поверхностью продольных балок рамы и крепиться фундаментными болтами. б) рама станка должна быть установлена горизонтально. Продольная ее ось должна проходить через центр скважины. в)наружные поверхности шкивов электродвигателя и редуктора должны лежать в одной плоскости. г) при работе станка центр траверсы канатной подвески(точка подвеса штанг) должна совпадать с центром скважины. Шатуны должны перемещаться в вертикальной плоскости и находиться на одинаковых расстояниях от кривошипов.

Все операции по монтажу станка ведутся в следующей последовательности: 1Станок-качалка в разобранном виде поступает к месту установки на скважине. Перевозку осуществляют на транспортном лафете или грузовом автомобиле, имеющем погрузочную лебедку. По истечении не менее 5-6 дней, считая со дня окончания сооружения фундамента, бригада монтажников приступает к установке станка-качалки на фундамент.2. Установка рамы на фундамент производиться в соответствии с установочным чертежом. Раму устанавливают на деревянные прокладки, чтобы иметь пространство между рамой и фундаментом для последующей заливки цементным раствором. Положение рамы на фундаменте тщательно проверяют по отношению к центру скважины, а также проверяют горизонтальность ее в продольном и поперечном направлениях. При приведении рамы в горизонтальное положение следует пользоваться стальными клиньями.3) На раме устанавливают и закрепляют болтами стойки. При этом проверяют горизонтальность верхней плиты стойки в двух взаимно перпендикулярных направлениях.4) После выверки положения рамы и стойки, монтируют балансир и траверсу с шатунами. Балансир поднимают в собранном виде вместе с узлом его опоры. Корпус подшипников опоры устанавливают на верхнюю плиту стойки и закрепляют болтами. Поднимают траверсу со своей опорой и с предварительно присоединенными к ней шатунами. Корпус подшипника опоры траверсы при помощи 4-х болтом крепят к балансиру. Верхние пальцы шатунов должны быть застопорены в верхних головках шатунов. Последние должны свободно вращаться на пальцах во втулках траверсы, так как наряду с опорой траверсы перемещения в этих шарнирах должны компенсировать все неточности монтажа станка.5) Кривошипы устанавливают в горизонтальном положении и затормаживают. Шатуны соединяются с нижними головками шатунов и закрепляются болтами. На кривошипы устанавливаются противовесы и закрепляются гайками и контргайками. Расстояние между шатунами и кривошипами с обеих сторон станка должно быть одинаковым. Продольные оси кривошипов между собой должны быть параллельны.6) Совпадение наружных поверхностей шкивов электродвигателя и редуктора проверяют шнуром или рейкой. Затем на шкивы надевают клиновые ремни. Натяжение ремней осуществляется поворачиванием поворотных салазок.7) На головку балансира подвешивается канатная подвеска, после чего производиться выверка правильности установки балансира по центру скважины. Отклонение проверяется отвесом, прикрепленным к центру траверсы канатной подвески. Регулируя положение корпусов подшипников опоры балансира на верхней плите стойки при помощи регулировочным винтом, балансир устанавливается по устью скважины, после чего корпуса подшипников крепят к стойке гайками и контргайками.8) Устанавливаются фундаментные шпильки. Концы их должны выступать над верхними полками рамы настолько, чтобы можно было установить гайки и контргайки.9) Производиться подливка цементного раствора в зазор между рамой станка и фундаментом. После затвердения цементного раствора шпильки затягиваются гайками и закрепляются контргайками.10) Проверяется крепление всех болтовых соединений. Где это необходимо, они должны быть законтрены и зашплинтованы.11) Производится монтаж металлической площадки, лестницы и ограждения. Монтаж электрооборудования станка производится электромонтажной бригадой.12) По окончании монтажа производят оштукатурку фундамента, очистку и планировку площадки вокруг станка. Пробный пуск станка-качалки осуществляется персоналом промысла. Перед пуском необходимо проверить наличие смазки в подшипниках и залить масло в редуктор. Затем обкатывают станок-качалку на холостом ходу.

При этом проверяют: а) Вертикальность движения точки подвеса штанг и соединение ее с центром скважины. б) Величину торцевого и радиального биения шкивов. в) наличие шумов и стуков в узлах.Замеченные неисправности устраняют: а) установкой регулировочной прокладки. б)подтягиванием гаек, крепящих шкивы. в) проверкой правильности сборки узлов и наличий смазки.

После обкатки станка-качалки на холостом ходу в течение 3-х часов к нему присоединяют штанги глубинного насоса и пускают станок в работу под нагрузкой.

3. Техническое обслуживание станка-качалки

монтаж станок качалка

Надежная и безаварийная работа станка-качалки достигается за счет правильного подбора оборудования, который зависит от технического режима эксплуатации скважины, качественного выполнения монтажных работ, точного уравновешивания, своевременного проведения профилактических ремонтов и смазки.После пуска станка-качалки в эксплуатацию по истечению первых нескольких дней работы следует осмотреть все резьбовые соединения и подтянуть их.В первые дни эксплуатации требуется систематически контролировать состояние сборки, крепления подшипников, затяжки кривошипных и верхних пальцев на шатуне, уравновешивание, натяжение ремней, отсутствие тяги масла в редукторе, проверять соответствие мощности и скорости вращения вала электродвигателя установленному режиму работы станка. Электродвигатель должен быть подключен к сети так, чтобы вращались по стрелке, указанной на редукторе.

В процессе эксплуатации регулярно проверять и смазывать узлы станка качалки и редуктора.Если станок качалка подвергается действию больших и переменных нагрузок и эксплуатируется в условиях высоких или низких температур, повышенной влажности или пыльности, необходимо чаще проверять его.При пуске в эксплуатацию левого редуктора необходимо через 10-15 дней вылить из него масло и промыть керосином или солярным маслом с целью удаления частиц металла, появляющихся в процессе первоначальной работы редуктора. Для повторного использовании слитое масло необходимо обязательно профильтровать. Наличие масла в редукторе проверяют через трольные клапаны или щупом. Свежее масло добавляют в редуктор, когда через нижнее отверстие оно не поступает. Уровень масла в редукторе должен быть между нижним и верхним контрольными клапанами. Для механизированной смены смазки в редукторе и в подшипниковых узлах станка-качалки следует применять агрегат Азинмаш-48. При помощи этого агрегата редуктор освобождают от отработанного масла, промывают его в картере, затем заполняют редуктор свежим маслом и подшипники консистентной смазкой. Перечисленные работы выполняют за счет давления или вакуума, компрессором или солидолонагнетатели. Емкости агрегата заполняются свежим маслом, промывочной жидкостью и освобождаются от отработанного масла механизировано или вручную.

При осмотре и обслуживании станка-качалки тщательно проверяют жесткость крепления пусковой аппаратуры, которую необходимо устанавливать строго вертикально, особенно при установке магнитных пускателей, имеющих контактное устройство. Крепление должно быть прочным, исключающим возможные сдвиги и шатания.Во избежание несчастных случаев при смазке, ремонте и проверке состояния станка необходимо его останавливать. При остановке редуктор следует затормаживать только после отключения двигателя от сети в нижнем положении плунжера глубинного насоса

4. Ремонт системы узлов

В каждом станке качалке, в зависимости от его типа, имеется подшипников качения. Срок службы подшипников и подшипникового узла зависит от правильной посадки подшипников на рабочее место и от своевременной их смазки. Демонтаж и монтаж (разборку и сборку) подшипников качения следует производить в мастерской.Основные правила ремонта или замены подшипников заключается в следующем:Детали, предназначенные к сборке, посадочные места подшипников на оси и в корпусе следует промыть керосином, если имеются неровности, забойны, заусенцы, устранить их с помощью бархатного напильника или наждачной бумаги. Затем посадочные места вала или корпуса надо смазать минеральным маслом, предварительно промыв их керосином и насухо вытерев.Посадка вращающейся обоймы подшипника производится с натягом, а подвижной с небольшим зазором или с очень малым натягом.При сборке или разборке подшипников возможны следующие случаи:запрессовка или распрессовка из корпусов наружных обойм подшипников с натягом. В этом случае усилия надо передавать через наружную обойму, применяя соответствующий инструмент и приспособления;запрессовка наружных и внутренних обойм подшипников. В этом следует проверить точность прилегания их торцов к заплечикам валов и корпусов, не допуская переносов.

Подшипник необходимо устанавливать так, чтобы его номер, выбитый на обоймах, был расположен с наружной стороны корпуса. После установки подшипник следует проверить на легкость и плавность вращения.

Затем вставляют замковую шайбу, внутреннее ушко которой загибается в пазу вала, и завинчивают установочную гайку. Чтобы предотвратить самоотвинчивание гайки после ее затяжки, наружное ушко шайбы вводят в прорезь, имеющуюся на гайке.Собранный узел подшипника необходимо набить консистентной смазкой, количество которой не должно превышать двух третей свободного объема его камеры

Таблица 2 - Возможные причины отказов станков-качалок и их устранение

Размещено на Allbest.ru