Устройство для привода скважинных штанговых насосов

Устройство для привода скважинных штанговых насосов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е (,870756

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.01.80 (21) 2879737/25-06 с присоединением заявки № 2877354/25-06 (23) Приоритет— (51) М, Кл.

F 04 В 47/02

Государственный комитет (53) УДК 621.651 (088.8) Опубликовано 07.10.81. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 17.10.81

ho Аелам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Бочаров и В. В. лков

1-1

Новочеркасский ордена Трудового(Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВОДА СКВАЖИННЫХ

ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к устройствам для привода скважинных штанговых насосов.

Известно устройство для привода скважинных штанговых насосов, содержащее ходовой винт, связанный со штоком насоса и взаимодействующий с гайкой маховика, и асинхронный короткозамкнутый электродвигатель со статорными обмотками, связанный с передачей, взаимодействующей с маховиком (1) .

Недостатком известного устройства является низкая его надежность и экономичность в работе из-за применения реверсивного пускателя, фрикционов и другой аппаратуры для изменения направления вращения приводного электродвигателя.

Цель изобретения состоит в повышении надежности и экономичности работы устройства и упрощения автоматизации управления циклической работой приводов группы скважинных штанговых насосов.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, статорные обмотки которого включены последовательно со статорными обмотками основного электродвигателя, а ходовой винт выполнен подпружиненным.

При этом дополнительный электродвигатель кинематически связан с основным элект родвигателем.

В качестве дополнительного электродвигателя одного из скважинных штанговых насосов использован основной электродвигатель другого скважинного штангового насоса.

На фиг. 1 схематично представлено устройство для привода скважинных штанговых насосов, общий вид; на фиг. 2 — схема соединения электрических обмоток его асинхронных короткозамкнутых электродвигателей; на фиг. 3 — устройство для привода группы скважинных штанговых насосов, общий вид; на фиг. 4 — схема соединения электрических обмоток его асинхронных короткозамкнутых электродвигателей.

Устройство для привода скважинных насосов состоит из ходового винта 1, связанного со штоком 2 насоса и взаимодействую20 щего с гайкой 3 маховика 4, и асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 5 со статорными обмотками 6,связанного с передачей 7, взаимодействующей с маховиком 4.

870756

Устройство снабжено дополнительным асинхронным короткозамкнутым двигателем 8, статорные обмотки 9 которого включены последовательно со статорными обмотками 6 основного электродвигателя 5. Ходовой винт

1 подпружинен и снабжен верхним 10 и нижним 11 упорами, соприкасающимися соответственно с верхней 12 и нижней 13 пружинами. Шток 11 связан с колонной насосных штанг (не показана) . Все устройство размещено на вышке 14. Дополнительный электродвигатель 8 кинематически связан с основным электродвигателем 5 посредством элемента 15 передачи 7.

Обмотки 6 и 9 асинхронных короткозамкнутых электродвигателей 5 и 8 соединены пофазно-последовательно (фиг. 2), таким образом, что направление вращения электродвигателя 5 противоположно направлению вращения электродвигателя 8 и включены на номинальное напряжение питания одного электродвигателя. Электродвигатель 5 осуществляющий подъем штока 2, имеет мощность большую, чем у электродвигателя 5 и меньшую частоту вращения.

В варианте устройства для привода группы скважинных штанговых насосов по фиг. 3 в качестве дополнительного электродвигателя одного из скважинных штанговых насосов (на чертеже не показан) использован основной электродвигатель 5 другого скважинпого штангового насоса -(на чертеже «е показа.н) .

Устройство для привода скважинных штанговых насосов работает следующим образом.

При включении напряжения на вход каскада асинхронных электродвигателей 5 и 8, напряжения между ними распределяются пропорционально их полным внутренним сопротивлениям. Так, как электродвигатель 5 имеет большую мощность и меньшую частоту вращения относительно электродвигателя 8, то полное внутреннее сопротивление двигателя 5 больше, чем у двигателя 8. По- щ этому напряжение на двигателе 5 в момент запуска больше напряжения на двигателе 8.

Совокупность указанных факторов приводит к тому, что суммарный момент на общем валу двигателей (не обозначен) приводит к запуску двигателя 5 и вращению через передачу 7 маховика 4, связанного с гайкой 3, которая, действуя на винт 1 (выполненный не самотормозящимся), начинает осуществлять подъем штока 2 насоса. По мере разгона электродвигателя 5, увеличивается напряжение на нем и развиваемый им вращающий момент, а направление на вращающемся в противоположную сторону дополнительном . электродвигателе 8 уменьшается до величины опыта короткого замыкания.Поэтомутормозящий момент дополнительного электродвигателя 8 является величиной второго и третьего порядка малости по сравнению с вращающим моментом электродвигателя 5.

После подъема ходового винта 1, а следовательно, и штока 2 насоса, на заданную величину, верхний упор 10 приходит в соприкосновение с верхней пружиной 12 и сжимает ее, что, в свою очередь, приводит к увеличению момента сопротивления на валу электродвигателя 5. Электродвигатель 5 тормозится, скольжение его увеличивается, а полное внутреннее сопротивление уменьшается, что снижает напряжение на нем и, следовательно, снижает вращающий момент, развиваемый этим двигателем. При увеличении момента сопротивления со стороны винта 1 будет увеличиваться и момент сопротивления вращению электродвигателей

5 и 8, а это, в конечном счете, приведет к их остановке. В данном случае сумма моментов от силы, действующей вдоль оси ходового винта 1, электродвигателя 5 и дополнительного электродвигателя 8 имеет знак, согласный с моментом дополнительного электродвигателя 8, и величину, достаточную для запуска двигателя 8. Под действием силы тяжести и силы упругости пружины 12, ходовой винт 1 начинает перемещаться вниз, вращая через гайку 3 передачу 7, общий вал электродвигателей (не обозначен) в сторону направления вращаю.цегс момента дополнительного электродвигателя 8. Это вызывает уменьшение скольжения двигателя 8 (и увеличение скольжения электродвигателя 5) . Полное внутреннее сопротивление двигателя 8 увеличивается., а двигателя 5 — уменьшается.

Так как обмотки 6 и 9 двигателей 5 и 8 обтекаются одним и тем же током, то следовательно, падение напряжения «а двигателе 8 увеличивается, а на двигателе 5 уменьшается.

Увеличение напряжения на дополнительном электродвигателе 8 способствует возрастанию (по квадратичной зависимости) его вращающего момента, который, суммиру ясь с моментом от силы тяжести вдоль оси хо дового винта 1, вызывает его ускоренное перемещение вниз до тех пор, пока нижний упор .11 не начнет сжимать нижнюю пружину 13. При сжатии. пружины 13 увеличивается момент сопротивления вращению дополнительного электродвигателя 8 до полной его остановки. После этого процесс повторяется.

При необходимости более быстрого начального запуска электродвигателя 5 или в случае использования .двигателей 5 и 8 одинаковой мощности и скорасти вращения, первоначальный запуск привода осуществляется с кратковременным шунтированием обмоток дополнительного электродвигателя 8, нормальнозамкнутыми контактами Kl и К2, которые размыкаются через установленный промежуток времени после запуска электродвигателя 5 каким-либо из известных способов.

Я7075б

Связь между одноименными приводами скважинных штанговых насосов (не представлены) по фиг. З,размещейными на вышках 14 — электрическая. Статорные обмотки 9 асинхронных короткозамкнутых электродвигателеи 5 соединены между собой пофазно-последовательно (фиг. 4) и включены на номинальное напряжение питания одного из электродвигателей., Устройство по фиг. 3 работает аналогично устройству, представленному на фиг. 1> с той лишь разницей, что в качестве дополнительного электродвигателя одного из скважинных штанговых насосов использован основной электродвигатель 5 другого скважинного штангового насоса и наоборот. При этом, если ходовой винт 1 привода одного из скваж и нных штанговых насосов движется вниз, то ходовой винт 1 привода другого скважинного насоса движется вверх и наоборот, т.е. осуществляется автоматизация управления цикличес, ой работой приводов группы скважинных штанговых насосов.

Таким образом, изобретение позволяет осуществить автоматическое реверсирование приводных электродвигателей без применения какой-либо аппаратуры, автоматики, пускателей и прочих устроиств, специально предназначенных для этих целей.

Формула изобретения

Устройство для привода скважинных штанговых насосов, содержащее ходовой

-винт,-связанный со штоком насоса и взаимодействующий с гайкой маховика, и асинхронный короткозамкнутый электродвигатель со статорными обмотками, связанный с передачей. взаимодействующей с маховиком, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности его работы, оно снабжено дополнительным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, статорные обмотки которого включены последовательно со статорными обмотками основного электродвигателя, а ходовой винт выполнен подпружиненным.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительный электродвигатель кинематически связан с основным электродвигателем.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения автоматизации управления циклической работой приводов группы скважинных цп анговых насосов, в ка честве дополнительного электродвигателя одного из скважинных штанговых насосов испольван основной электродвигатель другого скважинного насоса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 72020, кл. F 04 В 47/00, 1947..

870756

Составитель Э. Гинзбург

Редактор Л. Гольдина Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар

Заказ 8375/1 Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4