Режимы работы ЭП штанговых насосных установок добычи нефти СК

Область эконом-ки целесообр-ного применения штанговых плунжерных насосов (станков-качалок) или бесштанговых погружных центробежных элнасосов (ЭЦН) определяется суточной производительностью скважины и глубиной подвески насоса. Для СК эта область хар-ся суточной производ-ностью от 5 до 50 м³/сут. при глубине подвески до 1600 м или производ-ностью 300 м³/сут. при глубине подвески до 400 м. Глубинный насос 1 станка-качалки подвешивается на колонне насосных труб 3. Плунжеру 2 насоса сообщается возвратно-поступательное движение с передачей энергии от балансира СК при помощи колонны штанг 4. СК имеет АД с КЗ ротором, с повышенным пусковым моментом, обеспеченным за счет спец конструкции обмотки ротора: двойной беличьей клетки или глубокопазной обмотки. Кроме ЭД СК имеет редуктор 10. Колонна штанг СК на устье скважины через шток соединена с головкой балансира 6 СК. Балансир с помощью шатунов связан с кривошипами, вал которых через редуктор и клиноременную передачу связан с ЭД.

Частоту качаний балансира можно изменять путем установки шкивов различных диаметров у клиноременной передачи. Мощность ЭД для привода станков-качалок находится в диапазоне 1,7-55 кВт.

Режим работы ЭД СК хар-ся резко пульсирующей нагрузкой и непрерывными переходными процессами. Характер изменения нагрузки (момента сопротивления и мощности нагрузки) на валу ЭД определяется законом изменения скорости и усилия в точке подвеса штанг к балансиру. Точка подвеса штанг совершает колебательные движения, перемещаясь по вертикали при

Конструктивная схема СК:

1–плунжерный глубинный насос; 2– плунжер;3–колонна насосных труб; 4–колонна штанг;5–шток устьевой; 6 –головка балансира;7–балансир; 8–шатун; 9–кривошип;10– редуктор; 11 – клиноременная передача; 12– электродвигатель; 13-противовес балансирный; 14 –противовес кривошипный.

неизменной скорости вращения ЭД, поэтому скорость перемещения точки подвеса изменяется по закону близкому к синусоидальному – одна полуволна синусоиды соответствует движению головки балансира вверх, вторая полуволна – движению вниз. За один цикл работы насоса или одно качание график имеет два максимума и два минимума. Макс значение скорости соответствует средним, а минимальные – крайним положениям балансира. Мощность нагрузки на валу двигателя изменяется во времени, так же как и момент сопротивления. Амплитудное значение момента сопротивления и мощности нагрузки на валу ЭД резко отличается друг от друга при ходе плунжера вверх и вниз. Такой режим работы невыгоден для ЭД станка-качалки и для питающей его сети. Для ЭД он не выгоден потому, что при преодолении пиков нагрузки при движении плунжера вверх двигатель перегружается, а при снижении его мощности во время движения плунжера вниз двигатель оказывается недогруженным и работает с пониженным значением КПД и коэффициента мощности. Для того, чтобы при преодолении пиков нагрузки двигатель не перегревался выше допустимой температуры приходится завышать мощность ЭД, тогда при движении плунжера вниз недогрузка ЭД становится еще больше. Для питающей сети такой режим не выгоден, потому что пики нагрузки приводят к колебаниям тока в сети и колебаниям напряжения. Таким образом целесообразно выравнивать нагрузку ЭД при ходе плунжера как вверх, так и вниз.

Уравновешивание ЭД осуществляется специальными противовесами, которые устанавливают либо на плече балансира, противоположном точке подвеса штанг, либо на кривошипах. Соответственно в первом случае уравновешивание называют балансирным, а во втором случае – кривошипным. Часто применяют комбинированное уравновешивание. Противовесы создают дополнительные моменты относительно оси вращения кривошипа. Эти моменты являются движущими при ходе плунжера вверх и тормозящими при ходе плунжера вниз. Величины противовесов выбирают так, чтобы обеспечивалось равенство моментов сопротивления или мощностей нагрузки ЭД за оба полуцикла. Условия равенства максимумов моментов или мощностей нагрузки в оба полуцикла легко проверить, измеряя токоизмерительными клещами токи, потребляемые ЭД из сети при ходе плунжера вверх и вниз. В этом случае показания амперметра во времени будут изменяться, достигая максимальных значений при средних положениях балансира. При идеальном уравновешивании должно соблюдаться условие: I_в=I_н,

Где I_в – пиковое значение тока статора при движении плунжера вверх,

I_н – пиковое значение тока статора при движении плунжера вниз.

Если СК не уравновешен, то степень неуравновешенности e определяется формулой:

считается, что станок-качалку следует доуравновешивать если .