RU2229623C1

RU2229623C1 - Pumping unit drive with compensation of load-irregularities

Info

Publication number: RU2229623C1
Application number: RU2002130156/03A
Authority: RU
Inventors: сов Б.Г. Иль (RU); Б.Г. Ильясов; Е.С. Шаньгин (RU); Е.С. Шаньгин
Original assignee: Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-05-27

Abstract

FIELD: oil producing industry+ADs- lifting of oil from low-production rate wells. SUBSTANCE: proposed drive contains reduction gear connected with electric motor and crank with counterweights mounted on reduction gear output shaft. Induction birotatory motor with friction variable-speed drive to control rotational speed is used as electric motor of drive. Output shaft of reduction gear is provided with eccentric mechanism connected by leverage with variable speed drive of birotatory electric motor. EFFECT: increased efficiency of drive, reduced irregularities of load on electric motor. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для эксплуатации нефтяных скважин и может быть использовано для оптимизации режимов добычи нефти из малодебитных скважин.The invention relates to equipment for the operation of oil wells and can be used to optimize modes of oil production from low production wells.

Известна глубинно-насосная установка, содержащая штанговый насос, наземный привод с электродвигателем и редуктором, снабженным противовесами [авт. свид. RU №1413239, кл. Е 21 В 43/00, 1988 г.].Known deep-pump installation containing a sucker rod pump, ground drive with an electric motor and gearbox equipped with counterweights [ed. testimonial. RU No. 1413239, class E 21 B 43/00, 1988].

Недостатком известного устройства является неравномерность нагрузки на электродвигатель, что снижает его КПД и коэффициент мощности - cos φ.A disadvantage of the known device is the uneven load on the electric motor, which reduces its efficiency and power factor - cos φ.

Наиболее близким к заявляемому объекту по конструкции и технологическим параметрам является наземный привод станка-качалки балансирного типа, содержащий электродвигатель, приводящий во вращение редуктор, соединенный кривошипно-шатунным механизмом, снабженным противовесами, с балансиром [Адонин А.Н. Добыча нефти штанговым насосами - М.: Недра, 1979, с. 113-138].Closest to the claimed object in terms of design and technological parameters is a ground drive of a rocking-type rocking machine, containing an electric motor that drives a gearbox, connected by a crank mechanism equipped with counterweights, with a balancer [Adonin A.N. Oil production by sucker rod pumps - M .: Nedra, 1979, p. 113-138].

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является недостаточно равномерная нагрузка на двигатель, величина которой зависит от фазы движения насосной установки.The disadvantage of the technical solution adopted as a prototype is the insufficiently uniform load on the engine, the magnitude of which depends on the phase of movement of the pump unit.

Задача - повышение неравномерности рабочей нагрузки на электродвигатель и повышение КПД привода.The task is to increase the unevenness of the working load on the electric motor and increase the drive efficiency.

Задача решается тем, что в приводе станка-качалки с компенсацией неравномерности рабочей нагрузки, содержащем редуктор, соединенный с электродвигателем, на выходном валу редуктора размещен кривошип с противовесами, в отличие от прототипа в качестве электродвигателя использован асинхронный биротативный двигатель с фрикционным вариатором для регулирования скорости вращения, выходной вал редуктора снабжен эксцентриковым механизмом, соединенным рычажной системой с вариатором биротативного электродвигателя.The problem is solved in that in the drive of the rocking machine with compensation for uneven work load, containing a gearbox connected to an electric motor, a crank with counterweights is placed on the output shaft of the gearbox, in contrast to the prototype, an asynchronous rotational motor with a friction variator is used as an electric motor to control the rotation speed , the output shaft of the gearbox is equipped with an eccentric mechanism connected by a lever system with a variator of a biotic motor.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема привода станка-качалки.Figure 1 presents the drive circuit of the rocking machine.

На фиг.2 показан график нагрузки электродвигателя.Figure 2 shows a graph of the load of the electric motor.

На корпусе редуктора 1 станка-качалки установлен биротативный двигатель 2 [Шаньгин Е.С. Теория биротативного электропривода - Уфа: УТИС, 1998, с. 231-234], выходной вал которого соединен с первичным валом редуктора 1. Двигатель 2 представляет собой биротативную автосинхронную схему замкнутого типа с двухдисковым фрикционным вариатором. Ротор двигателя 2 через зубчатую передачу 3 соединен с диском 4 фрикционного вариатора. Второй диск 5 вариатора через аналогичную передачу соединен со статором двигателя 2. Диски 4 и 5 соединены между собой замыкающим роликом 6. С помощью рычажной системы 7 ролик 6 соединяется с эксцентриковым механизмом 8, размещенным на выходном валу 9 редуктора 1.A biotic engine 2 is installed on the gearbox housing 1 of the pumping unit [E. Shangin Theory of a birotational electric drive - Ufa: UTIS, 1998, p. 231-234], the output shaft of which is connected to the input shaft of the gearbox 1. The motor 2 is a closed-loop biotational synchronous circuit with a double-disk friction variator. The rotor of the engine 2 through a gear 3 is connected to the disk 4 of the friction variator. The second variator disk 5 is connected via a similar transmission to the stator of the engine 2. The disks 4 and 5 are interconnected by a closing roller 6. Using a lever system 7, the roller 6 is connected to an eccentric mechanism 8 located on the output shaft 9 of the gearbox 1.

При вращении вала 9 эксцентрик 8 через рычаги 7 перемещает ролик 6 между дисками 4 и 5, изменяя тем самым передаточное отношение вариатора и, следовательно, скорость вращения вала 9. Эксцентрик 8 ориентирован на валу 9 таким образом, что на стадии спуска штанги передаточное отношение вариатора двигателя 2 уменьшается, двигатель 2 увеличивает скорость выходного вала и штанга опускается с повышенной скоростью. При подъеме штанги наоборот передаточное отношение вариатора увеличивается, скорость выходного вала двигателя 2 уменьшается, подъем штанги происходит при пониженной скорости. Соответственно изменению скорости вала 9 изменяется и крутящий момент на нем, т.е. с уменьшением скорости вращения увеличивается момент и наоборот с увеличением скорости момент уменьшается.When the shaft 9 is rotated, the eccentric 8 moves the roller 6 between the disks 4 and 5 through the levers 7, thereby changing the gear ratio of the variator and, therefore, the speed of rotation of the shaft 9. The eccentric 8 is oriented on the shaft 9 so that the variator gear ratio is at the stage of lowering the rod engine 2 decreases, engine 2 increases the speed of the output shaft and the rod lowers at an increased speed. When lifting the rod, on the contrary, the gear ratio of the variator increases, the speed of the output shaft of the engine 2 decreases, the lifting of the rod occurs at a reduced speed. Accordingly, the change in the speed of the shaft 9 changes and the torque on it, i.e. with a decrease in the rotation speed, the moment increases, and vice versa, with an increase in speed, the moment decreases.

Кривая 1 (фиг.2) показывает изменения момента нагрузки на двигателе в стадии подъема (Т_nl) и в стадии спуска (Т_cl) при использовании традиционного асинхронного двигателя. Кривая 2 относится к биротативному двигателю.Curve 1 (FIG. 2) shows the changes in the load moment on the engine in the ascent phase (T _nl ) and in the descent stage (T _cl ) when using a traditional asynchronous motor. Curve 2 refers to the biotic engine.

Как видно из графика (фиг.2), при неизменном времени цикла Т_ц спуска-подъема штанги время подъема при использовании биротативного двигателя (Т_n2) увеличивается вследствие уменьшения скорости вращения двигателя, а амплитуда момента нагрузки на двигатель уменьшается. В стадии Т_с2 скорость спуска растет, а момент нагрузки на двигатель увеличивается. Таким образом, осуществляется выравнивание нагрузки на двигатель, что обеспечивает уменьшение потерь электроэнергии и позволяет уменьшить массу противовеса. Нет принципиальных преград для осуществления полной компенсации неравномерности нагрузки на двигателе, стабилизации крутящего момента двигателя на уровне номинального значения, обеспечивая тем самым максимальную загрузку двигателя и достижение наивысшего уровня КПД.As can be seen from the graph (figure 2), at a constant cycle time T _{c the} descent of the rod, the rise time when using a biotic engine (T _n2 ) increases due to a decrease in the engine speed, and the amplitude of the load moment of the engine decreases. In the stage T _c2, the descent speed increases, and the load moment on the engine increases. Thus, the load on the engine is balanced, which reduces energy losses and reduces the weight of the counterweight. There are no fundamental obstacles for the full compensation of the uneven load on the engine, stabilization of the engine torque at the nominal value level, thereby ensuring maximum engine load and achieving the highest level of efficiency.

Claims

The drive of the rocking machine with compensation for uneven workload, containing a gearbox connected to an electric motor, a crank with counterweights is placed on the output shaft of the gearbox, characterized in that an asynchronous rotational motor with a friction variator is used to control the rotation speed, the output shaft of the gearbox is equipped with an eccentric a mechanism connected by a lever system with a variator of a biotic motor.