RU121529U1 - Привод глубинного штангового насоса - Google Patents

Abstract

1. Привод глубинного штангового насоса, содержащий раму, в верхней части которой смонтирован силовой гидроцилиндр, расположенный вертикально с возможностью крепления устьевого штока, гидравлическую систему с насосной станцией, содержащей насос и асинхронный электродвигатель, систему управления приводом, снабженную двумя конечными выключателями движения штока силового гидроцилиндра, при этом силовой гидроцилиндр гидравлически соединен с насосной станцией, отличающийся тем, что система управления приводом содержит частотно-регулируемый электропривод с возможностью рекуперации энергии торможения в питающую сеть. ! 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что система управления приводом содержит дополнительный рабочий бесконтактный выключатель движения штока силового гидроцилиндра, расположенный между двумя конечными выключателями движения штока силового гидроцилиндра.

Description

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности для подъема жидкости из скважин штанговыми насосами.

Известен привод скважинного штангового насоса, содержащий стойку с шарнирно установленным на ней балансиром, имеющим подвес для устьевого штока, двигатель, снабженный передаточным механизмом, выполненным с возможностью преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение упомянутого балансира, по меньшей мере, один груз, установленный с опорой, по меньшей мере, на один гидравлический цилиндр и, по меньшей мере, один гидравлический цилиндр, гидравлически связанный, по меньшей мере, с одним из упомянутых цилиндров, и шарнирно соединенный одним концом с упомянутым балансиром, а другим - с основанием. Упомянутый передаточный механизм может содержать в себе кривошип и шатун. Упомянутый передаточный механизм может содержать в себе редуктор. Кроме того, упомянутый груз может представлять собой емкость, заполняемую водой или сыпучими материалами. См. Патент на полезную модель RU 99081 Привод скважинного штангового насоса, МПК F04B 7/02, от 07.05.2010.

Данный привод скважинного штангового насоса является усовершенствованием механической конструкции привода, обеспечивающего снижение материалоемкости по сравнению с аналогом. Достоинством данного привода является обеспечение синусоидального изменения скорости движения подвеса устьевого штока, что позволяет снизить растягивающие нагрузки в штанговой колонне.

Недостатеком данного привода является необходимость в фундаменте для установки и безопасной работы привода, сложность монтажа данной конструкции привода и ее большой вес. В итоге данная установка не является мобильной и не может быть использована на разных скважинах.

Наиболее близким к заявляемому является привод глубинного штангового насоса, содержащий раму, в верхней части которой смонтирован силовой гидроцилиндр, расположенный вертикально с возможностью крепления штока штангового насоса, гидравлическую систему с насосной станцией, содержащую насос и асинхронный электродвигатель, систему управления приводом, снабженную двумя конечными выключателями (датчиками) движения штока силового гидроцилиндра, при этом силовой гидроцилиндр гидравлически соединен с насосной станцией, выполненной выносной. См. Патент на полезную модель RU 75873 Привод глубинного штангового насоса, МПК F04B 7/02, от 25.03.2008.

Недостатком данной конструкции привода является низкий КПД привода, обусловленный тем, что двигатель работает в одном режиме.

Другим недостатком данной конструкции привода являются высокие растягивающие нагрузки в штанговой колонне из-за отсутствия синусоидального закона движения штока силового гидроцилиндра, что приводит к снижению надежности привода.

Технической задачей полезной модели является повышение КПД привода за счет обеспечения возможности работы двигателя в двух режимах: при ходе штока гидроцилиндра вверх - в двигательном режиме, при ходе штока гидроцилиндра вниз - в генераторном режиме, при котором механическая энергия превращается в электроэнергию и возвращается в сеть.

Другой технической задачей полезной модели является повышение надежности привода за счет обеспечения синусоидального закона движения штока силового гидроцилиндра, что позволяет снизить растягивающие нагрузки в штанговой колонне и является наиболее оптимальным для подземного оборудования.

Для решения данной задачи в известном приводе глубинного штангового насоса, содержащий раму, в верхней части которой смонтирован силовой гидроцилиндр, расположенный вертикально с возможностью крепления устьевого штока, гидравлическую систему с насосной станцией, содержащей насос и асинхронный электродвигатель, систему управления приводом, снабженную двумя конечными выключателями движения штока силового гидроцилиндра, при этом силовой гидроцилиндр гидравлически соединен с насосной станцией, согласно полезной модели система управления приводом содержит частотно-регулируемый электропривод с возможностью рекуперации энергии торможения в питающую сеть.

В частном случае исполнения согласно полезной модели система управления приводом содержит дополнительный рабочий бесконтактный выключатель движения штока силового гидроцилиндра, расположенный между двумя конечными выключателями движения штока силового гидроцилиндра.

Наличие в системе управления приводом частотно-регулируемого электропривода с возможностью рекуперации энергии торможения в питающую сеть обеспечивает возможность работы двигателя в двух режимах: при ходе штока гидроцилиндра вверх - в двигательном режиме, при ходе штока гидроцилиндра вниз - в генераторном режиме, при котором механическая энергия превращается в электроэнергию и возвращается в сеть. Это приводит к порвышению КПД привода.

Наличие в системе управления приводом дополнительного рабочего бесконтактного выключателя движения штока силового гидроцилиндра, расположенного между двумя конечными выключателями обеспечивает снижение растягивающих нагрузок в штанговой колонне и является наиболее оптимальным для подземного оборудования.

На рисунке схематично показан привод глубинного штангового насоса.

Привод глубинного штангового насоса содержит раму 1, в верхней части которой смонтирован силовой гидроцилиндр 2. Силовой гидроцилиндр 2 расположен вертикально с возможностью крепления устьевого штока 3. Высота рамы 1 соответствует номинальной длине хода гидроцилиндра 2. Привод содержит гидравлическую систему с насосной станцией 4, выполненной выносной. Насосная станция 4 включает реверсивный насос/гидромотор 5, асинхронный электродвигатель 6 с короткозамкнутым ротором, установленные в баке 7 с рабочей жидкостью. Система управления 8 приводом снабжена двумя конечными выключателями 9 движения штока 3, установленными на раме 1. Силовой гидроцилиндр 2 гидравлически соединен с насосной станцией 4 посредством дренажного рукава 10, и напорного рукава 11. Система 8 управления приводом содержит частотно-регулируемый электропривод 12 с возможностью рекуперации энергии торможения в питающую сеть. Насосная станция 4 соединена с системой 8 управления приводом сигнальным кабелем 13 и силовым кабелем 14.

В частном случае исполнения система 8 управления приводом содержит дополнительный рабочий бесконтактный выключатель 15 движения штока 3, установленный на раме 1 между двумя конечными выключателями 9. Конечные выключатели 9 и рабочий бесконтактный выключатель 15 срабатывают на соединительную муфту 16, соединяющую шток 3 штангового насоса со штоком гидроцилиндра 2. Провода от выключателей 9 и 15 сведены в распределительную коробку 17, сигнальный кабель 18 от которой идет в систему 8 упраления.

Привод работает следующим образом.

При подаче команды «Пуск» на пульте управления 19 системы управления 8, подается питание на силовой кабель 14 и начинается перемещение штока силового гидроцилиндра 2, а вместе с ним и устьерого штока 3 вверх. В этом режиме асинхронный электродвигатель 6 работает в двигательном режиме, а реверсивный насос/гидромотор 5 работает в режиме насоса, энергия идет из питающей сети на совершение перемещения штока силового гидроцилиндра 2 вверх. После достижения муфтой 16 рабочего бесконтактного выключателя 15, сигнал по кабелю 18 поступает в систему управления 8, начинается замедление скорости вращения реверсивного насоса/гидромотора 5 по синусоидальному закону, причем нулевая скорость будет достигнута до момента срабатывания датчика 9. После прохождения точки нулевой скорости начинается перемещение штока гидроцилиндра 2 и устьевого штока 3 вниз, причем скорость движения нарастает по синусоидальному закону до достижения муфтой 16 рабочего бесконтактного выключателя 15. В этом режиме асинхронный электродвигатель 6 работает в генераторном режиме, реверсивный насос/гидромотор 5 работает в режиме гидромотора, энергия перемещения штока гидроцилиндра 2 вниз возвращается в питающую сеть. После поступления сигнала с датчика 15 по кабелю 18, шток гидроцилиндра 2 замедляется до достижения нулевой скорости - то есть точки крайнего нижнего положения. Далее цикл повторяется. При движении штока силового гидроцилиндра 2, а вместе с ним и устьерого штока 3 вниз, энергия их движения под действием силы тяжести преобразуется в электрическую и генгерируется в питающую электросеть.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает по сравнению с прототипом повышение КПД привода и реализацию синусоидального закона движения устьевого штока. В результате повышается эффективность работы скважинного оборудования путем плавной, бесступенчатой регулировки длины и скорости хода устьевого штока. Кроме того, полезная модель обеспечивает снижение материальных и трудовых затрат на монтаж и обслуживание.

Claims (2)

1. Привод глубинного штангового насоса, содержащий раму, в верхней части которой смонтирован силовой гидроцилиндр, расположенный вертикально с возможностью крепления устьевого штока, гидравлическую систему с насосной станцией, содержащей насос и асинхронный электродвигатель, систему управления приводом, снабженную двумя конечными выключателями движения штока силового гидроцилиндра, при этом силовой гидроцилиндр гидравлически соединен с насосной станцией, отличающийся тем, что система управления приводом содержит частотно-регулируемый электропривод с возможностью рекуперации энергии торможения в питающую сеть.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что система управления приводом содержит дополнительный рабочий бесконтактный выключатель движения штока силового гидроцилиндра, расположенный между двумя конечными выключателями движения штока силового гидроцилиндра.