3.1 Штангалы сорапты қондырғының балансирлік жетегі
№21476 инновациялық патентке сәйкес, өнертабыс басым бөлігінде мұнай шығару өнеркәсібінің саласына жатады және сұйық пайдалы қазбаларды батырылатын плунжерлік сораптармен шығару кезінде қолданыла алады. Батырылатын сорапты қондырғының құрамында негізі, редукторы мен сыртқы бір сатылы берілісі бар электр қозғалтқышы, бастиегі және арқан аспасы бар, тірек мачтада орналасқан және жетектің қосиінімен шатунның көмегімен байланыстырылған балансирі және штангалар колоннасы бар жетегі белгілі.
Белгілі балансирлік жетектің негізгі кемшіліктеріне оның конструкциясының штангалы колоннаның жүрісінің шамасын еселеп арттыруға, яғни ұзын жүрісті сорап қондырғысына түрлендіруге мүмкіндік бермейтіндігін жатқызу керек.
Штангалы сорапты қондырғының құрамында негізі, жоғарғы ұшында кронблокты рамасы бар мачталы тіректі қалыпты реттегішпен скважинаның сағасынан ауытқыту мүмкіндігімен орнатылған және кем дегенде төңкерілген конструкциядағы екі ішекті тальдік жабдығы бар, негіздің тірегінде орнатылған балансирмен жабдықталған, осының арқанының бір ұшына сораптың плунжерімен аяқталатын штангалар колоннасы ілінген, ал айтылып кеткен төңкерілген тальдік жабдықтың арқанының екінші ұшы негізде немесе балансирде бекітілген қосиінді-шатунды түрлендіргіші бар күш беретін жетек бар балансирлік жетегі белгілі.
Белгілі жетек штангалар колоннасының жылтыратылған штогының жүрісінің шамасын сатылы өзгертіп отыруға мүмкіндік береді. Белгілі балансирлік жетектің негізгі кемшілігі жетектің биіктігін штангалардың аспасының нүктесінің жүріс шамасына арттыратын секторлық бағыттаушысы бар байланыс элменттерімен бастиектің болуына, сонымен қатар күрделі тірек мачтаның қалпын реттегіштің болуына орай балансир кясының қиындығы болып табылады.
Өнертабыстың міндеті штангалы сорапты қондырғының балансирлік жетегінің конструкциясын қарапайым етуге мүмкіндік беретін, штангалы сорапты қондырғының балансирлік жетегін жасау болып табылады.
Бұл үшін құрамында негіз, қосиінді-шатунды түрлендіргіші бар, жоғарғы ұшында кронблокты рамасы бар мачталы тіректі қалыпты реттегішпен скважинаның сағасынан ауытқыту мүмкіндігімен орнатылған және кем дегенде төңкерілген конструкциядағы екі ішекті тальдік жабдығы бар, негіздің тірегінде орнатылған балансирмен жабдықталған, осының арқанының бір ұшына сораптың плунжерімен аяқталатын штангалар колоннасы ілінген, ал айтылып кеткен төңкерілген тальдік жабдықтың арқанының екінші ұшы негізде немесе балансирде бекітілген қосиінді-шатунды түрлендіргіші бар күш беретін жетек бар балансирлік жетек қолданылады.
Орындаудың жекелеген жағдайында тірек мачтаның қалпын реттегіш ұштары бойынша қарама-қарсы бағыттағы оймалы ойықтармен жабдықталған патрубок түрінде орындалған.
Осындай конструкциялық орындау кезінде сорапты қондырғының балансирлік бөлігі оңайлатылады және әдетте балансирдің үстінде кем дегенде жүріс шамасының жартысына жоғарғы шығып тұратын секторлық бастиектің болмауына орай габариттік өлшемдері азаяды. Мысалға, 10 м жүріс алу қажет болған кезде балансирдің орналасу биіктігі 3 м аспайтын болады, ал балансирдің бастиегі бар болған кезде балансир қондырғысының биіктігі 4,5 м дейін өседі.
Өнертабыс мұнда 4-суретте екі ішекті тальдік жабдығы бар балансирлік жетектің жалпы түрі, 5,а- суретте – үш ішекті тальдік жабдығы бар конструкция; 5,б- суретте – төрт ішекті тальдік жабдығы бар конструкция көрсетілген схемалармен түсіндіріледі.
Штангалы сорапты қондырғының балансирлік жетегі (4-сурет) бұған электр қозғалтқыштың айналдырушы сәтін негіздің 1 тірегінде 4 топсалы орнатылған балансирдің 3 тербелмелі жылжуына қосиінді-шатунды түрлендіргіші бар күш беретін жетек 2 монтаждалған негізден 1 тұрады. Жетектің кронблокты рамасы 6 бар және қапталдары бойынша реттегіштің 10 және 11 тартуларының жауап беретін бұрандалы оймаларымен өзара әрекеттесетін, қарама-қарсы бағыттағы бұрандалы оймалары 8 және 9 бар реттегіштің патрубогы айналған кезде белгіленген шектерде аталып кеткен раманың 6 қалпын реттегішпен ауытқыту мүмкіндігімен орнатылған мачталық тірегі 5 бар. Тальдік жабдықтың кронблокты раманың 6 шығыршықтары арқылы өткізілген арқандарының 12 бір ұшына арқанды аспаның көмегімен скважинада сораптың плунжерімен (сызбалардың фигураларында көрсетілмеген) аяқталатын штангалар колоннасы ілінген, ал арқандардың 12 екінші ұштары 14 төңкерілген тальдік жабдықтың тальдік 15 және қозғалмайтын 16 блоктарының шығыршықтары арқылы өткізілген және 4 және 5,б суреттерде көрсетілген варианттарда негізде 1, ал 5а, суретте көрсетілген вариантта – балансирде 3 бекітілген. Мачталық тірек 5 домкраттармен 18 жабдықталған ұстап тұратын бағандардан 17 және негізбен 1, ұстап тұратын бағандардың бірімен және тартқышпен 10 топсалы байланыстырылған еңістен 19 тұрады. Сызбалардың суреттерінде латынның а әрпімен балансирдің 3 осьтік сызығының қозғалмалы блоктың 15 төменгі және жоғарғы қалыптарындағы ауытқу бұрышы; Һ әрпімен – қозғалмалы блоктың 15 жүрісі көрсетілген.
Жетекті скважинадан сұйық пайдалы қазбаларды белгілі аналогтарға ұқсас айдап шығарған кезде қолданады, айырмашылығы штангалар колоннасының 13 батырылмалы сораптың өнімділігін анықтайтын жүріс шамасын кең шектерде еселеп өзгертіп отыруға болатындығынан тұрады. Сорапты штангалардың колоннасының 13 жүрісін қадамдап (2,3,4 және одан көп есе) өзгертуге тальдік 15 және қозғалмайтын 16 блоктар арасында орналасқан төңкерілген тальдік жабдықтың арқанының ішектерінің санын өзгерту есебінен қол жеткізіледі, ал штангалар колоннасының жүрісін бірқалыптырақ өзгертуге – қосиіннің саусағының (суреттерде көрсетілмеген) бекітілу радиусын өзгерту арқылы қол жеткізіледі. Өнертабысты іске асыру әдеттегі балансирлік жетектерді қайта құрастыру есебінен жүзеге асырылуы мүмкін.
Сериялы шығарылатын жетектерді қайта құрастырған кезде негізді 1 ұзартады, мачталық тіректі 5 монтаждайды және тербелістер санын төмендету қажет болған кезде қосымша төмендететін беріліс орнатады немесе айналуының жиілігі азырақ қозғалтқышты монтаждайды.
Скважинада жөндеу жұмыстарын жүргізу үшін патрубокты 7 айналдыра отырып, оның ішіне қалыпты реттегіштің 10 және 11 тартқыштарының ұштарын тартып кіргізеді, бұрандалы ойма 8 оң ойма, ал ойма 9 сол ойма болғандықтан, осыған орай еңіс 19 және баған 17 кронблокты рамамен 6 бірге скважинаның сағасының үстіндегі кеңістікті босата отырып, оңға қарай ауытқиды. Айдау режимін қалпына келтіру үшін мачта тірегімен операцияларды кері ретпен жүргізеді және бұрандалы домкраттардың 18 көмегімен мачталық тіректі түпкілікті орнатады.
4-сурет. Штангалы сорапты қондырғының балансирлік жетегі
а б
.
5-сурет. Штангалы сорапты қондырғының балансирлік жетегі
а - үш ішекті тальдік жабдығы бар конструкция; б - төрт ішекті тальдік жабдығы бар конструкция
Тағыда жетегінің ұсынылып отырған конструкциясы бар тербелмелі станокта екі қатарлас орнатылған редукторлардың жұмыс істеуі және тарту күшінің екі есе артуы қамтамасыз етіледі, бұл полиспаст бар кезде, сағалық штоктың аспасындағы белгіленген күшті сақтай отырып, қосиіндер хабарлайтын жүрістің ұзындығымен салыстырғанда, сағалық штоктың аспасын жүрісінің ұзындығын екі есе арттыруға, ал иілгіш элементті жетекші қосиіндерге қозғалмалы орнатылған блоктарға тікелей байланыстырған кезде жүрістің ұзындығын арттырмай, сағалық штоктың аспасындағы тарту күшін екі есе арттыруға мүмкіндік береді.
Мұндай тербелмелі станоктың жүрісінің ұзындығы реттелмейді. Басқа жүріс ұзындығына қайта ретке келтіру қисіндерді алмастырумен жүргізілуі мүмкін. Жөндеу жұмыстарын жүргізу мақсатында бағандағы жақтау вертикаль осьтің айналасында айналдыру, бұру мүмкіндігімен, қозғалмалы етіп орнатылады.
6-сурет. Жүрісінің арттырылған ұзындығы бар тербелмелі
7-сурет. Бүйірден көрінісі, мұнда редукторлардың біреуі және оның дифференциалдық қосиінді механизмі
8-сурет. Сағалық штоктың аспасында үлкен тартылыс күші бар тербелмелі станок
Тербелмелі станокта негіз 1, екі тумба 2, сына-белдікті беріліс 4 арқылы біліктің 6 арқасында басқа редуктормен 7 тікелей байланыстырылған редуктормен 5 байланысқан электр қозғалтқыш 3 бар. Редуктордың 5 шығыс білігінде дифференціиалдық қосиінді түрлендіргіш механизм 8 орнатылған, ал редуктордың 7 шығыс білігінде дифференціиалдық қосиінді түрлендіргіш механизм 9 орнатылған. Редукторлардың шығыс біліктері осьтес және бір біріне қарсы ейналдырылған. Түрлендіргіш механизмдердің жетекші қосиіндерінде 10 және 11 керетін шкивтер 12 және 13 немесе бекіткіш болттар 21 орнатылған. Редукторлардың беріліс сандары және қосиіндердің иықтарының өлшемдері өзара тең, ал қосиіндер 10 және 11 бірдей бастапқы қалыпта орнатылған, яғни, бір фазада тұрады. Баған 14 негізде оның осі 5 және 7 редукторлардың шығыс біліктерінің осьтеріне перпендикуляр тұратындай етіп орнатылған. Бағанға ұштарында орналасқан бағыттаушы шкивтері 16 және 17 бар жақтау 15 орнатылған. Иілгіш элементті жақтаудың 15 төменгі бөлігінде бекітудің бірінші вариантында иілгіш элемент қамтып тұрған полиспаст 18 блогының осінде қозғалмалы орнатылған, ал әрі қарай иілгіш элемент бір тармағымен жетекші қосиінде 10 орнатылған кергіш шкивті 12 айналып өтеді, ал екінші тармағымен жетекші қосиінде 11 орнатылған кергіш шкивті 13 айналып өтеді және жақтауда орнатылған бағыттаушы шкивтер арқылы сағалық блоктың 20 аспасымен байланысқан. Иілгіш элементті бекітудің бұл вариантында жақтаудың редукторлар жағындағы иығының өлшемдері жақтаудың сағалық шток аспасы жағындағы иығының өлшемдерінен екі есе аз. Иілгіш элементті бекітудің өзге вариантында оның бір тармағы жетекші қосиінде 10 орнатылған бекіткіш блокқа 21 тікелей бекітіледі, ал екінші тармағы жетекші қосиінде 11 орнатылған дәл осындай блокқа бекітіледі. Иілгіш элементті бекітудің бұл вариантында жақтаудың иықтарының өлшемдері өзара тең. Конструкцияның барлық элементтері иілгіш элементтің тармақтары тік қалып алатындай етіп орналастырылады. Тербелмелі станокты теңдестіру үшін жетекші қосиінде 10 жүктер 23 орнатылады, ал жетекші қосиінде 11 жүктер 24 орнатылады. Тежегіш құрылғы, қызмет көрсетуге арналған алаңдар және қоршаулар шартты көрсетілмеген.
Электр қозғалтқыштан 3 айналым сына-белдікті берілістің 4 көмегімен, білікпен 6 қатарлас байланыстырылған редекторлар 5 және 7 мен редукторлардың шығыс біліктерінде орнатылған орталық қосиіндер 8 және 9 арқылы осы қосиіндердің бұларда керетін шкивтері 12 және 13 бар жетекші қосиіндер 10 және 11 орнатылған шығыс біліктеріне беріледі. Бұл кезде керетін шкивтер 12 және 13 тік сызықты тік қайтпалы-ілгерілемелі қозғалыс алады және оларды өзінің тармақтарымен қамтып тұрған иілгіш элемент 19 және жақтаудың төменгі бөлігінде орнатылған қозғалмалы блок 18 және бағыттаушы шкивтер 16 және 17 арқылы бұл қозғалысты сағалық штоктың 20 аспасына береді. Бұл кезде сағалық штоктың аспасы иілгіш элементтің полиспаст ілмегін түзуінің есебінен жетекші қосиіндердегі кергіш шкивтердің орын ауыстыру шамасынан екі есе асып түсетін шамаға орын ауыстырады. Иілгіш элементті жетекші қосиіндерде қозғалмалы орнатылған бекіткіш блоктарға 21 және әрі қарай бағыттаушы шквтер 16 және 17арқылы сағалық штоктың аспасына 20 тікелей бекіткен кезде жүрістің ұзындығы қосиіндер хабарлайтын жүрістің ұзындығына тең болып қалады, бірақ бұл кезде сағалық штоктың аспасындағы тарту күші екі есе артады, өйткені бұл күш иілгіш элементтің тармақтарындағы күштерден құралады.
Жетекші қосиіндер бастапқы қалпында бір фазада тұрғандықтан, олар синхронды жылжиды және олардың әрқайсысы өз редукторынан және жетекші қосиінде орнатылған теңдестіргіш жүктерден жүктемені иілгіш элементтің тек бір тармағына ғана береді және, осылайша, иілгіш элементтің тармақтарындағы тарту күші екі есе артады.
Ұсынылып отырған тербелмелі станоктың негізгі артықшылығы онда бұлардың шығыс біліктерінде орнатылған дифференциалдық қосиінді түрлендіргіш механизмдері бар, екі қатарлас орнатылған редукторлардың жұмысы біріктірілгендігі болып табылады. Бұл редукторлар беретін айналдырушы сәтті, сондай-ақ қосиіндер мен оларға орнатылған жүктерден теңдестіруші сәтті жиынтықтауға және осылайша тарту күшін екі есе арттыруға мүмкіндік береді, бұл жүрісінің ұзындығы үлкен немесе сағалық штоктың аспасындағы тарту күші үлкен ұтымды конструкциядағы тербелмелі станоктар жасауға жағдай жасайды.
Құрамында негізі, тумба, жақтауы және бағыттаушы шкивтері бар, осі редуктордың шығыс білігінің осіне перпендикуляр тік жазықтықта тұратын баған, жетек электр қозғалтқыш, сына-белдікті беріліс, редуктор, түрлендіргіш дифференциалдық қосиінді механизм, сағалық штоктың аспасы және иілгіш элемент бар, оның жетегінде бұлардың кіріс біліктері ортақ білікпен байланыстырылған, ал әр редуктордың шығыс біліктерінде дифференциалдық қосиінді түрлендіргіш механизм орнатылған, әрі әрбір түрлендіргіш механизмнің жетекші қосиіні керетін шкив немесе бекіткіш блок арқылы тек иілгіш элементтің бір тармағымен ғана байланысқан, бұл кезде редукторлар бірдей беріліс санына ие, қисіндер бірдей бастапқы қалыпта орнатылған, бір біріне тең радиустары бар, ал баған редукторларға қатысты иілгіш элементтің тармақтары тік қалып алатындай етіп симметриялы орналасқан, екі қатарлас орнатылған редукторы бар екендігімен ерекшеленетін тербелмелі станок.