Привод цепной скважинного штангового насоса "пц 80-6-1/4 бмз"

Предложение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче нефти механизированным способом, в частности к цепным приводам для скважинного штангового насоса, преимущественно высотой 6 метров.

Привод содержит установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленном в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и связующего элемента расположены в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, механизм для отката привода от устья скважины, ведомая звездочка установлена в корпусе с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи, а нижняя часть корпуса снабжена устройством для смазывания тяговой цепи, при этом связывающий элемент противовеса с узлом подвески штанг выполнен в виде ленты из гибкого неметаллического эластичного материала, а связь противовеса с узлом подвески лентой выполнена с использованием барабана, установленного с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а направляющие ролики катков противовеса выполнены из неметаллического материала, корпуса которых снабжены болтами для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо, для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях

нагружения, при этом рама привода смонтирована на фундаментной плите, снабженной отжимными устройствами для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины, редуктор привода снабжен закрепленной к его корпусу электромеханической системой торможения при аварийных ситуациях, при этом плита подредукторная и плита под опорой ведущей звездочки снабжены болтами для регулирования положения их по двум взаимно перпендикулярным осям, в качестве неметаллического материала для изготовления направляющих роликов катков противовеса выбран полиамид, комплект грузов противовеса выполнен литым, а грузы противовеса относительно его оси симметрии расположены асимметрично, а в качестве неметаллического эластичного материала для изготовления ленты выбрана резинотканевая конвейерная лента с синтетическим кордом, а механизм отката привода от устья скважины выполнен в виде лебедки и смонтирован на основании в виде фундаментной плиты. 6 п.ф., 10 илл.

Предложение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче нефти механизированным способом, в частности к цепным приводам для скважинного штангового насоса, преимущественно длиной хода 6 метров.

Известен "Привод скважинного штангового насоса" (см. Патент US №4916959, int. C1. 4 В66В 5/26), содержащий установленные на основании на единой раме с корпусом двигатель, редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленным в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг, причем оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, верхняя звездочка установлена в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи, а в нижней части корпуса выполнена емкость для смазочного масла. В этом приводе для обеспечения смазки цепи уровень масла в ванне должен достигать нижней звездочки. Недостатком наиболее близкого аналога является большой требуемый объем ванны и смазочного масла, поскольку в нижнем положении противовеса каретка, по крайней мере, на половину высоты погружается в масляную ванну. При определенных режимах работы привода, характеризующихся большой нагрузкой на цепь при малой скорости движения и большой длине хода, смазки цепи окунанием в

масляную ванну небольшого участка цепи может оказаться не достаточно, что снижает долговечность работы привода.

Недостатками известного привода являются:

- низкая надежность и долговечность работы из-за отсутствия системы смазки замкнутой цепи;

- отсутствие возможности регулировки положения ведомой звездочки по отношению к ведущей затрудняет их установку в одной плоскости, что также снижает долговечность работы преобразующего механизма привода;

- сложность и трудоемкость соединения (и отсоединения) узла подвески штанг привода с устьевым штоком, передающим движение от привода колонне штанг, поскольку после спуска штангового насоса в скважину устьевой шток находится в нижнем положении и для соединения с ним узел подвески необходимо также привести в нижнее положение, для чего необходимо поднять противовес в верхнее положение, что сделать с помощью собственного двигателя привода не возможно (вес противовеса выбирают равным весу колонны штанг плюс половина веса поднимаемого столба жидкости, а мощность двигателя привода - из расчета подъема половины веса столба жидкости, поскольку при работе привода, когда противовес и колонна штанг соединены гибким звеном, неуравновешенной остается только эта часть нагрузки);

- низкая ремонтопригодность из-за отсутствия возможности фиксации противовеса в корпусе при необходимости временного отсоединения от него цепи, гибкого звена, деталей каретки и других узлов для их ревизии и замены. Установка ведущей звездочки в известном приводе непосредственно на выходном валу редуктора также снижает ремонтопригодность привода, так как демонтировать редуктор невозможно без отсоединения ведущей звездочки от замкнутой цепи преобразующего механизма. Кроме того, такое конструктивное выполнение требует применение специального редуктора с увеличенной длиной выходного вала, рассчитанного на повышенную

нагрузку, поскольку в дополнение к крутящему моменту на него действует консольная нагрузка, равная тяговому усилию замкнутой цепи.

Известен также привод скважинного штангового насоса (см. Патент RU №2283969, МПК 7 F04В 47/02, Опубл. в Б.И. №26 от 20.09.2006 г.), содержащий установленный на единой раме с корпусом двигатель, редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленном в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и связующего элемента расположены в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, ведомая звездочка установлена в корпусе с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи, а нижняя часть корпуса снабжена устройством для смазывания тяговой цепи.

Этот привод по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа. Однако и он не лишен недостатков.

Основными недостатками прототипа являются:

- отсутствие регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, что по этой причине не обеспечивается работа тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения, что отрицательно сказывается на надежности и долговечности работы привода;

- большая металлоемкость, а его изготовление сопряжено трудностями технологического характера;

- отсутствие системы торможения при аварийных ситуациях;

- сложность конструкции узла связывающего элемента противовеса с узлом подвески штанг, требующий большой точности регулирования гибкого звена;

- отсутствие устройств для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси перпендикулярной к оси перемещения от устья скважины, а также отсутствие возможности регулирования редуктора и ведущей звездочки по двум перпендикулярным осям, что вызывает определенные трудности при настройке привода, связанные с затратой времени;

Задачей заявляемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков.

Поставленная задача решается описываемым приводом содержащим установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленном в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и связующего элемента расположены в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, механизм для отката привода от устья скважины, ведомая звездочка установлена в корпусе с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи, а нижняя часть корпуса снабжена устройством для смазывания тяговой цепи.

Новым является то, что связывающий элемент противовеса с узлом подвески штанг выполнен в виде ленты из гибкого неметаллического

эластичного материала, а связь противовеса с узлом подвески лентой выполнена с использованием барабана, установленного с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а направляющие ролики катков противовеса выполнены из неметаллического материала, корпуса которых снабжены болтами для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо, для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения, при этом рама привода смонтирована на фундаментной плите, снабженной отжимными устройствами для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины, редуктор привода снабжен закрепленной к его корпусу электромеханической системой торможения при аварийных ситуациях, при этом плита подредукторная и плита под опорой ведущей звездочки снабжены болтами для регулирования положения их по двум взаимно перпендикулярным осям.

Новым является также и то, что в качестве неметаллического материала для изготовления направляющих роликов катков противовеса выбран полиамид, комплект грузов противовеса выполнен литым, грузы противовеса относительно его оси симметрии расположены асимметрично, а в качестве неметаллического эластичного материала для изготовления ленты выбрана резинотканевая конвейерная лента с синтетическим кордом, при этом механизм отката привода от устья скважины выполнен в виде лебедки и смонтирован на основании в виде фундаментной плиты.

Представленные рисунки поясняют суть предложения, где на фиг.1 изображен общий вид заявляемой полезной модели, вид с боку.

На фиг.2 - противовес с катками, где видны корпуса и направляющих роликов с регулирующими болтами.

На фиг.3 - связывающий элемент, выполненный в виде неметаллической эластичной гибкой ленты, противовеса с узлом подвески.

На фиг.4 - рама на колесах на эксцентриковых осях.

На фиг.5 - основание с вмонтированной лебедкой.

На фиг.6 - вид спереди на привод.

На фиг.7 - общий вид электромеханической системы аварийного

торможения, в частичном разрезе, вид спереди.

На фиг.8 - разрез по А-А на фиг.7.

На фиг.9 - то же что на фиг.7. система аварийного торможения вид сбоку, в частичном разрезе.

На фиг.10 - разрез по Б-Б на фиг.9.

Привод скважинного штангового насоса (см. фиг.1) содержит основание 1 в виде фундаментной плиты с крепежными элементами для рамы 2, на которой установлены корпус 3, двигатель 4, редуктор 5. В корпусе 3 помещен механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий ведущую и ведомую звездочки 6 и 7 соответственно, охваченные замкнутой тяговой цепью 8, связанной с кареткой 9, соединенной П-образно выполненным противовесом 10 в поперечном сечении (см. фиг.2) с комплектом грузов 11. Последние выполнены литыми, и расположены асимметрично относительно оси противовеса, снабженного катками, выполненными в виде направляющих роликов 12, установленными в направляющих корпуса 3. Направляющие ролики 12 катков противовеса (см. фиг.2) выполнены из неметаллического материала, например, из полиамида или из аналогичного по технической характеристике материала, что позволяет снизить силу трения, металлоемкость, и обеспечивает бесшумную работу привода. Тяговая цепь 8 размещена в открытой полости противовеса. А выполнение комплекта грузов литыми дает возможность упростить технологию их изготовления и приводит к снижению металлоемкости привода.

Противовес 10 через связывающий элемент, выполненный в виде гибкой эластичной неметаллической ленты 13 (см. фиг.3), соединен с узлом

подвески 14 штанг 15 с использованием барабана 16, установленного с возможностью вращения вокруг его горизонтальной оси 17. При этом в качестве гибкого неметаллического материала для изготовления ленты выбрана резинотканевая конвейерная лента с синтетическим кордом.

Корпуса направляющих роликов 12 снабжены болтами 18 (см. фиг.2) для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса 3 привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо, для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения (см. фиг.2).

Рама 2 снабжена металлическими колесами 19, установленными на индивидуальных эксцентрично выполненных осях 20, (см. фиг.4) с возможностью ограниченного поворота. Для отката привода от устья скважины 21 на основании 1 вмонтирована лебедка 22 (см. фиг.5). Основание 1 также снабжено отжимными устройствами, выполненными в виде болтов 23 для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины. При этом сама рама 2 выполнена с возможностью фиксации относительно основания 1 в любых положениях. Ведомая звездочка 7 (см. фиг.6) установлена с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси 24 преобразующего механизма для регулирования натяжения тяговой цепи 8, а также ограниченного перемещения вдоль своей оси и фиксации. Для автоматического аварийного торможения привода, в случае обрыва штанг насоса, при котором возможно падение груза противовеса 10, или при аварийных скачках тока в цепи электродвигателя 4, а также для торможения при его отключении для технического обслуживания, корпус редуктора 5 снабжен электромеханической системой 25 аварийного торможения (см. фиг.7). Смазка тяговой цепи обеспечивается смазочным маслом поступающим из отверстия ковшов 26 (см. фиг.6), установленных по обе стороны противовеса 10, и черпающих смазочное масло при работе привода

из емкости 27, закрепленной к нижней части корпуса 3. На раме 2 установлен отключаемый ручной привод 28 (см. фиг.8) с отводимой опорой 29, выполненный в виде самотормозящейся червячной пары, червячное колесо 30 которой установлено на быстроходном валу 31 редуктора 5, а червяк 32 установлен в опорах 33 вращения отводимой опоры 29 и связан с приводной рукояткой 34 для вращения. Подредукторная плита 35 и плита 36 (см. фиг.1) под опорой ведущей звездочки снабжены болтами 37 и 38 соответственно для регулирования их положения по двум взаимно перпендикулярным осям.

Привод цепной работает следующим образом.

Его доставляют к устью скважины и устанавливают на основании 1 так, чтобы ось рамы 2 совмещалась с осью скважины 21. При этом точную регулировку осуществляют болтами 23 отжимного устройства (см. фиг.1). Далее регулируют положение редуктора 5 и ведущей звездочки 6 болтами 37 и 38 подредукторной плиты 35 и плиты 36 под опорой ведущей звездочки относительно двигателя 4. Затем добиваются совмещения узла подвески 14 штанг с осью устьевого штока скважины 21 перемещением всей конструкции привода вперед или назад после предварительного подъема над основанием 1 поворотом эксцентриковых осей 20 колес 19 (см. фиг.4) на величину их эксцентриситета, при котором колеса 19 рамы опираются на основание 1. После окончания регулировки поворотом эксцентриковых осей 20 раму снова сажают на основание. Также производят регулировку ведомой звездочки 7 (см. фиг.6), смещением ее оси вверх или вниз вдоль оси 24 преобразующего механизма, предварительно ослабив фиксирующие болты 39, тем самым обеспечив оптимальное натяжение тяговой цепи. Перемещая ведомую звездочку влево или вправо относительно ее оси добиваются минимального отклонения плоскости тяговой цепи 8 от плоскости вращения ведомой и ведущей звездочек 7 и 6 соответственно. По окончании операции регулировки фиксирующие болты 39 затягивают. На раме также монтируют

и отключаемый ручной привод 28 (см. фиг.8) с отводимой опорой 29, с помощью которого, вращая приводной рукояткой 34 опускают узел подвески 14 в нижнее положение и соединяют его с устьевым штоком, после чего отключаемый ручной привод убирают. К корпусу редуктора 5 закрепляют электромеханическую систему 25 аварийного торможения. С помощью болтов 18 корпуса направляющих роликов 12 (см. фиг.2) регулируют положение противовеса с комплектом грузов относительно направляющих корпуса 3 привода, перемещая вперед или назад, влево или вправо для обеспечения работы тяговой цепи 8 в оптимальных условиях нагружения. На фундаментной плите монтируют лебедку 22, в емкость 27 заливают смазочное масло необходимого объема, после чего двигатель 4 привода запускают в работу, который через редуктор вращательное движение передает ведущей звездочке 6 и далее приходит в движение механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. При этом каретка 9 соединенная с тяговой цепью 8 передает свое возвратно поступательное движение противовесу 10, который в свою очередь передает возвратно-поступательное движение через гибкую неметаллическую ленту 13 и узел подвески 14 штанг к колонне штанг 15.

В случае необходимости проведения различных ремонтно-восстановительных работ или подземном ремонте скважин поворотом эксцентриковых осей 20 (см. фиг.5 и 6) колеса рамы 2 переводят в нижнее положение до контакта с основанием, при котором рама поднимается на величину эксцентритета осей 20 (см. фиг.4) над основанием и с помощью лебедки 22 (см. фиг.5) или механического привода раму на колесах вместе с приводом откатывают от устья скважины на необходимое расстояние. После окончания работ в скважине установка привода в рабочее положение осуществляют в обратной последовательности.

В процессе работы привода, когда противовес 10 находится в крайнем нижнем положении, ковши 26 (см. фиг.6) каждый раз погружаются в

емкость 27 и наполняются смазочным маслом. Во время хода вверх масло через отверстия боковой стенки ковшей, установленных симметрично по обе стороны от тяговой цепи 8, вытекает и непрерывной струей смазывает тяговую цепь. Излишки масла стекают с цепи обратно в емкость. При эксплуатации скважины могут возникать аварийные ситуации из-за обрыва штанг, короткого замыкания, обрыв фазы, при котором создается опасность падения противовеса 10 с комплектом грузов, что может вызывать разрушающие действия и угрозу жизни оператору. В случае аварийной ситуации противовес начинает ускорять движение привода, при котором датчик 40 аварийного тормоза 25 фиксирует отклонение частоты вращения вала редуктора 5 и блок управления автоматически включает электромагнит 41 (блок управления на фиг. не изображен). Последний поворачивает спусковой крючок 42 и освобождает рычаг 43, который под действием тяги 44 поворачивается на резьбовой оси 45 и давит на кнопку 46 тормоза 47, в результате колодки 48 прижимаются к вращающемуся барабану 49 и тормозят входной вал редуктора, тем самым предотвращая опасность.

При проведении ремонтных работ или технического осмотра состояния основных узлов и деталей привода возникает необходимость перемещения рабочих органов привода в нужное положение. Для этого случая в электромеханической системе торможения предусмотрен ручной привод. Для его использования вынимают стопор 50 червяка 51, наклоняют червяк за рукоятку Э^.. Далее вращением рукоятки находят положение, в котором червячная пара окажется в зацеплении, после чего стопор 50 вставляют обратно. Затем отключают фиксатор 52 вала и тормоз 47.

Технико-экономическое предложения заключается в следующем. Привод цепной предлагаемой конструкции в сравнении с известными, обладает повышенной надежностью и долговечностью и технологичностью в изготовлении. Так, изготовление направляющих роликов катков противовеса из неметаллического материала значительно снижает силы их

трения, приводит к плавной и бесшумной работе привода, а также к снижению металлоемкости. К снижению металлоемкости также приводит индивидуальное исполнение осей колес рамы. Изготовление связывающего элемента противовеса с узлом подвески в виде гибкой эластичной неметаллической ленты позволяет увеличить межремонтный период привода, упрощает конструкцию, а также приводит к снижению металлоемкости. Возможность регулирования положения противовеса относительно корпуса привода обеспечивает работу тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения, что способствует повышению надежности и долговечности работы привода. Кроме того, заявляемый привод обладает повышенной технической безопасностью за счет наличия в нем электромеханической системы аварийного торможения, что обеспечивает обслуживающему персоналу безопасного ведения работ и эксплуатации привода в целом.

1. Привод цепной, содержащий установленные на основании на единой раме корпус, двигатель, редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью, связанной с кареткой, соединенной с противовесом, выполненным П-образной формы в поперечном сечении и установленном в направляющих корпуса с размещением цепи в его открытой полости, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг, вертикальные оси симметрии преобразующего механизма, противовеса и связующего элемента расположены в непосредственной близости от одной вертикальной плоскости, механизм для отката привода от устья скважины, ведомая звездочка установлена в корпусе с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения цепи, а нижняя часть корпуса снабжена устройством для смазывания тяговой цепи, отличающийся тем, что связывающий элемент противовеса с узлом подвески штанг выполнен в виде ленты из гибкого неметаллического эластичного материала, а связь противовеса с узлом подвески лентой выполнена с использованием барабана, установленного с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а направляющие ролики катков противовеса выполнены из неметаллического материала, корпуса которых снабжены болтами для регулирования положения противовеса относительно направляющих корпуса привода, перемещая его вперед или назад, влево или вправо, для обеспечения работы тяговой цепи в оптимальных условиях нагружения, при этом рама привода смонтирована на фундаментной плите, снабженной отжимными устройствами для перемещения привода в горизонтальной плоскости и по оси, перпендикулярной к оси перемещения привода от устья скважины, редуктор привода снабжен закрепленной к его корпусу электромеханической системой торможения при аварийных ситуациях, при этом плита подредукторная и плита под опорой ведущей звездочки снабжены болтами для регулирования положения их по двум взаимно перпендикулярным осям.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что в качестве неметаллического материала для изготовления направляющих роликов катков противовеса выбран полиамид.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что комплект грузов противовеса выполнен литым.

4. Привод по п.1, отличающийся тем, что грузы противовеса относительно его оси симметрии расположены асимметрично.

5. Привод по п.1, отличающийся тем, что в качестве неметаллического эластичного материала для изготовления ленты выбрана резинотканевая конвейерная лента с синтетическим кордом.

6. Привод по п.1, отличающийся тем, что механизм отката привода от устья скважины выполнен в виде лебедки и смонтирован на основании в виде фундаментной плиты.