Назначение станка - качалки.

Наземный механический привод станок- качалка имеет следующие назначения:

- преобразование вращательного движения вала приводного двигателя в вертикальное возвратно- поступательное движение головки балансира (точки подвеса штанг) с заданным числом двойных ходов;

- регулирование режима работы установки (изменения длины хода и числа двойных ходов головки балансира);

-обеспечение рационального расходования энергии двигателя (уравновешивании нагрузки на двигатель в течение рабочего цикла, за один полный оборот кривошипа);

- пуск и остановка всей установки;

- контроль работы узлов и частей установки.

Условное обозначение.

Станки- качалки изготавливаются в СССР по ГОСТ 5866-76. Имеют условные обозначения, например: СКЗ- 1,2-630.

Здесь СК- станок- качалка;

З- максимальная нагрузка в точке подвеса штанг, тс;

1,2- максимальная длина хода штока, м;

630- наибольший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора, кгс м.

Устройство станка- качалки.

Станок-качалка представляет собой преобразующий кривошипно-коромысловый механизм с трансмиссией и двигателем, смонтированными на общей горизонтальной раме.

Кривошипно-коромысловый механизм, состоящий из балансира (коромысла) 4, установленного на стойке 6,шатунов 8.кривошипов 9 обеспечивает преобразование вращательного движения кривошипов в возвратно- поступательное вертикальное движение головки балансира. Балансир 4 на переднем плече имеет головку, к которой через канатную подвеску закрепляется колонна штанг. Заднее плечо балансира 4 посредством траверсы 15, через опору траверсы 7, двумя шатунами 8 соединено с кривошипами 9, на которых закреплены протвогрузы 2. Кривошипы 9 закреплены неподвижно на тихоходном валу редуктора 1.

Трансмиссия станок-качалка представлена понижающим редуктором 1 и клиноременной передачи 10 с электродвигателем 11. Редуктор 1 закреплён неподвижно на подставке, установленной на раме 13. Электродвигатель 11 установлен на поворотной платформе подвижно соединенный с рамой 13. Поворот платформы вокруг горизонтальной оси шарниров обеспечивает регулировку натяжения ремней клиноременной передачи 10.

Рама станка-качалки.

Рама изготавливается из профильного проката в виде двух полозьев, соединенных поперечными связями. Для уменьшения высоты фундамента на раме предусмотрена подставка под редуктор.

Стойка.

Стойка четырёхногая выполнена из профильного проката. В станке-качалке СКЗ-162-630 стойка приварена непосредственно к раме, в остальных станках- качалках она прикреплена к раме болтами. На верхней части стойки имеется плита, на которой установлена опора балансировки. К плите приварены четыре упора с установочными винтами, позволяющими перемещать балансир в продольном направлении и центрировать устьевой шток в скважине после монтажа станка- качалки.

Балансир.

Балансир изготавливается из профильного проката двутаврового сечения одноблочным или двухблочным. Головка балансира поворотная. Для её фиксации в рабочем положении в шайбе головки предусмотрен паз, в который входит клин защёлки.

Корпус защёлки с канатом, подведенным к рукоятке, прикреплён болтами к нижней полке тела балансира. Для освобождения головки клин с помощью рукоятки оттягивается назад.

Опора балансира.

Опора балансира рис. 1.3 представляет собой ось, оба конца которой установлены в сферических роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах. К средней части оси с квадратным сечением приварена плита, через которую опора балансира соединяется с балансиром.

Траверса и опора траверсы.

Траверса изготавливается из прямого профильного проката. При помощи её балансир соединяется с двумя параллельно работающими шатунами.

Опора траверсы рис. 1.2 подвижно соединяет балансир с траверсой. Средняя часть траверсы установлена в сферическом роликоподшипнике, корпус которого болтами прикреплён к нижней полке балансира. Концы оси зажаты в клеммовых зажимах двух кронштейнов.

Шатун.

Шатун представляет стальную трубную заготовку, на одном конце которой наварена верхняя головка шатуна, а на другом - башмак, прикрепленный болтами к нижней головке шатуна рис. 1.4. Палец верхней головки шатуна шарнирно соединён с траверсой. Башмак болтами прикреплён к нижней головке шатуна. Палец кривошипа конусной поверхностью вставляется в отверстие кривошипа и через раздаточную втулку затягивается гайкой.

Кривошип.

Кривошип является ведущим звеном преобразующего механизма станка- качалки. На кривошипе рис. 1.5 предусмотрены отверстия для изменения длины зода устьевого штока. Осуществляется это перестановкой пальца кривошипа в соответствующее отверстие. Для увеличения длины хода устьевого штока, палец кривошипа устанавливается в отверстие находящееся на большом радиусе от центра, для уменьшения - в отверстие с меньшим радиусом от центра.

На кривошипе установлены противогрузы, которые можно перемещать с помощью съёмного устройства, вставляемого в поперечный паз у основания противовеса. После перемещения пртивогруз закрепляют на кривошипе, затягивая гайки на специальных болтах. Кривошипы при помощи шпоночного соединения закреплены неподвижно на оба конца тихоходного (ведомого) вала редуктора.

Редуктор.

Редуктор двухступенчатый с шевронными зубчатыми колёсами с цилиндрической передачей Новикова. Быстроходная ступень - раздвоенный шеврон, тихоходная ступень- шеврон с канавкой рис. 1.6. Ведущий и промежуточные валы установлены в роликоподшипниках с короткими цилиндрическими роликами, ведомый вал - в двухрядных сферических роликоподшипниках.

На концах ведущего вала насажены шкивы клиноременной передачи и шкив тормоза. На оба конца ведомого вала насажены кривошипы. Смазка зубчатых колёс и подшипников вала осуществляется из ванны редуктора. Наличие масла в редукторе контролируется через специальные отверстия. Уровень масла не должен превышать верхней контрольной отметки.

Клиноременная передача.

Клиноременная передача состоит из клиновидных ремней, шкива редуктора и набора быстросменных шкивов. Для станков- качалок каждого типа применяются клиновидные ремни определенного типа и размера. При помощи сменных шкивов осуществляется ступенчатое регулирование числа двойных ходов головки балансира. Конструкция быстросменных шкивов и поворотных салазок электродвигателей, позволяет быстро регулировать изменения числа качаний балансира.

Натяжение ремней осуществляется при помощи поворотных салазок рис. 1.8, состоящий из рамы 2. которая шарнирно крепится в трёх точках к задней части рамы станка-качалки. На раме при помощи 4 установлена пара коротких салазок 3, на которых крепится электродвигатель. Передней опорой служит ходовой винт 5 со специальной гайкой 6, соединенной с рамой при помощи шарнира 8 и стопорной гайки 7.

Поворот рамы 2 по вертикали вокруг горизонтальных осей задних шарнирных опор 1 достигается вращением винта. При этом изменяется расстояние между осями ведущего и ведомого шкивов, благодаря чему регулируется натяжение ремней.

При недостаточном натяжении снижается работоспособность ремней, а при повышенном натяжении снижается срок службы, увеличивается давление на валы и подшипники редуктора, что сокращает срок их службы. Для нормальной работы передачи оптимальное натяжение вызывает возникновение в ремнях напряжения порядка 12 МПа. При напряжении 15 МПа срок службы ремня уменьшается в 3 раза.

Недостаточное число ремней вызывает увеличение нагрузок на ремень и увеличение скорости изнашивание их. При замене вышедшего из строя ремня необходимо менять весь комплект ремней.

Натяжение ремней проверяют наблюдением и замером за прогибом их при подвешивании контрольного груза к средней части каждой ветви.

Быстросменные шкивы.

Узел быстросменного шкива состоит из шкива 1 рис. 1.9 конусной втулки 2, постоянно насаженной на валу электродвигателя при помощи шпонки 3. Сменный шкив 1 надевается на втулку и затягивается круглой гайкой 4.

Тормоз станка-качалки.

Тормоз – двухколодочный. Колодки тормоза прикреплены к редуктору. На внутренней поверхности колодок имеются ленты «Феррадо». С помощью стяжного устройства колодки зажимают тормозной шкив, насаженный на ведущий вал редуктора. Стяжное устройство состоит из ходового винта с правой и левой резьбой и двух гаек закрепленных на подвижных концах колодок (рис.1.10).

Рукоятка тормоза, насаженная на стяжной винт, вынесена в конец рамы, за электродвигатель.

Электродвигатель.

Электродвигатель – трёхфазный, короткозамкнутый асинхронный с повышенным пусковым моментом во влагоморозостойком исполнении, типа АОП 2-41-4У2 или АОП 2-42-6У2. На валу электродвигателя установлена конусная втулка, на которую насажен ведущий шкив клиноременной передачи.

Подвеска устьевого штока.

Подвеска устьевого штока предназначена для соединения сальникового штока с головкой балансира станка-качалки. Состоит из нижней траверсы, в которую вварены две втулки, клиновидных планок для крепления концов каната, подъёмных винтов с конусной заточкой в верхней части траверсы, клиновидных плашек для зажима сальникового штока, зажимной гайки (рис. 1.11).

Сальниковый шток подвешивается в клиновом захвате верхней траверсы, а концы стального каната, перекинутого через ролик на головке балансира станка-качалки, закреплены в зажимах нижней траверсы. Нагрузка со стороны скважины воспринимается верхней траверсой, передаётся на нижнюю траверсу через опорные втулки.

Винты служат для увеличения зазора между траверсами, когда необходимо установить специальный прибор-динамограф, чтобы измерить нагрузки, возникающие в колонне штанг при работе скважинного насоса.

2. Монтаж станка-качалки.

Монтаж станка-качалки начинается с подготовки планировки площадки и рытья котлована под фундаментом. Фундамент под станок-качалку состоит из двух частей: подземной и наземной. Фундаменты могут быть монолитными (бутобетонными или железобетонными), сборными железобетонными металлическими. Их размеры, конструкция и способ строительства требованиям ГОСТ 5866-76.

Монтаж станка-качалки производится следующим образом:

1. На фундамент устанавливают раму в соборе с редуктором, кривошипами и электродвигателем, а для СКЗ-1,2-630 станину в сборе с редуктором, электродвигателем и кривошипами с противовесами.

Раму перемещают на фундаменте до совмещения её продольной оси с продольной осью фундамента и располагают от центра скважины на расстоянии указанном на рис. 1.12. При этом плоскость симметрии рамы должна проходить через центр скважины. Отклонение (в точке А) не более 10мм. Плоскость рамы должна быть горизонтальной. Допускаемое отклонение от горизонтальности:

-в поперечном направлении-2мм/м;

-в продольном-4мм/м.

Проверка горизонтальности производится с помощью брустверного уровня в двух взаимно-перпендикулярных направлениях в начале и конце рамы. Для выравнивания рамы используются стальные клинья, подкладываемые под раму с последующей ликвидацией зазора между фундаментом и рамой.

2. Прикрепляют раму к фундаменту болтами, которые должны быть пропущены через обе полки продольных балок рамы.

3. Устанавливают на раму стойку и закрепляют её болтами.

4. Проводят на подставке сборку балансира со следующими узлами: траверсой с опорами и шатунами; головкой балансира (с установкой упорного подшипника головки); подвеской устьевого штока. В подвеске устьевого штока канат должен выходить на нижнюю траверсу не более 30мм. Концы его должны быть обрублены и заделаны.

5. Поднимают и закрепляют балансир в сборке к верхней плите стойки (закрепляют корпус подшипника опоры балансира).

6. Закрепляют шатуны к корпусу подшипника пальца кривошипа.

7. Проверяют совпадение плоскостей торцев ведущего и ведомого шкивов, клиноременной передачи и крепление электродвигателя натягивают клиновые ремни.

8. Собирают и устанавливают на уровне нижней плоскости рамы площадку для обслуживания трансмиссии, тормоза и пусковой аппаратуры.

9. Заземляют станок-качалку, устанавливают пусковую аппаратуру вблизи тормоза и подключают её к сети электроснабжения и электродвигателю. При этом кривошип должен вращаться по часовой стрелке, когда скважина находится слева от наблюдения.

10. Проводят с помощью электродвигателя кривошипы в горизонтальное положение, закрепляют тормоз и устанавливают на кривошипы противовесы.

11. Проводят окончательную центровку балансира станка-качалки относительно центра скважины. Правильность положения балансира определяют при помощи отвеса, прикрепленного к центру траверсы подвески. Если отвес не совпадает с центром скважины, то следует перемещать балансир на стойке при помощи установочных болтов до занятия им необходимого положения. После этого затягивают крепёжные болты корпуса подшипников опоры балансира и закрепляют установочные болты.

12. Собирают и устанавливают ограждения кривошипно-шатунного механизма клиновых ремней.

Примечание: При крайнем нижнем положении головки балансира расстояние между нижней траверсой подвески устьевого штока и устьевым сальником должно быть не менее 200 мм.

Уровень шума работающего станка-качалки не должен превышать 90 дБ.

Гайка пальца кривошипа должна быть затянута до отказа усилием:

- для СКЗ – одного рабочего при длине рукоятки – 1м;

- для СЗ5 и СК6 – одного рабочего при длине рукоятки – 2м;

- для остальных станков-качалок – двух рабочих при длине рукоятки – 2м.

Уровень масла в корпусе редуктора должна быть до верхней контрольной пробки. В редукторах станков-качалок летом рекомендуется использовать масла: И-30Л – для холодных районов; И-40А – для умерено холодных районов и умерено тёплых; И-50 – для жарких районов. Соответственно зимой: Осевое С; Осевое З; И-20А; И-30А.

Монтаж подвески устьевого штока.

Подвеска устьевого штока является гибким звеном, соединяющим головку балансира станка-качалки с устьевым штоком.

Конструкция подвески рассчитана на установку в ней динамографа типа ГДМ для динамометрирования штанговой насосной установки.

Подвеска (рис. 1.11) состоит из следующих основных деталей: стального каната 9, верхней траверсы 5, нижней траверсы 1,двух съёмных домкратов 4, зажима штока и двух зажимов каната. Зажим штока содержит втулку 6, три плашки 6, пружину 7 и гайку 8. Зажим каната состоит из втулки, четырёх плашек 2, пружин 3.

В подвеске могут закрепляться устьевые штоки различных диаметров. Для этого к подвеске придаются комплекты плашек с размерами, соответствующими диаметрам штока. С подвеской поставляются социальный двухсторонний ключ для гаек и две справки.

Установка подвески на станке-качалке, соединение с устьевым штоком.

Подвеска входит в комплект станка-качалки, и поставляются в разобранном виде. Сборку необходимо производить в следующем порядке: разобрать зажим каната; завести канат во втулку; надеть плашки на канат так, чтобы конец каната выступал на 40-45 мм.

Плашки закрепить пружиной: надеть втулку на плашку; ударами загнать плашку во втулку, обеспечив врезание плашек в канат; навернуть во втулку гайку и затянуть ключом. Также собрать зажим на втором конце каната. Разборка зажима каната разрешается только в случае замены каната: на устьевой шток надеть нижнюю и верхнюю траверсы; разобрать зажим штока; собрать зажим в нужном месте штока способом аналогичным сборке зажима каната; надеть канат на ролик головки балансира находящейся в нижнем положении; концы каната с зажимами завести в прорези траверс так, чтобы верхняя траверса села на торцы, а нижняя траверса на бурты втулок зажимов каната; плавным ходом головки балансира станка-качалки произвести натяжку каната и посадку втулки зажима штока на верхнюю траверсу.

При крайнем нижнем положении головки балансира расстояние между основанием нижней траверсы и устьевым сальником должно быть не менее 200 мм.

Отсоединение станка-качалки от подвески, разъединение устьевого штока с подвеской, изменение положения плунжера в скважном насосе.

Для отсоединения станка-качалки от подвески устьевой шток захватить обычно применяемым зажимом, устанавливаемым на устьевой сальник и ходом головки балансира вниз ослабить канат. Через прорези в траверсах подвески вывести зажимы вместе с канатом. Для освобождения штока вывинтить гайку зажима штока, лёгким ударом по верхнему торцу втулки расклинить зажим и снять плашки.

Грубую регулировку положения плунжера в скважинном насосе производить с помощью коротких штанг-футовок. Точную регулировку положения плунжера производить перемещением зажима подвески по устьевому штоку.

Установка и снятие динамографа.

Для установки динамографа вставить домкраты и вращением последних поднять под нагрузкой верхнюю траверсу на 10-12 мм. Динамограф установить таким образом, чтобы опорные призмы нижнего рычага упёрлись в выступ нижней траверсы. Опустить домкратами верхнюю траверсу, передав всю нагрузку на динамограф. Домкраты снять.

Для снятия динамографа вставить домкраты и приподнять ими верхнюю траверсу. Снять динамограф, опустить на втулки зажимов канатов траверсу. Домкраты снять.

Все работы у подвески устьевого штока производить только при остановленной станке-качалке.