Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО РАННЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ КРИВОШИПНО-ШАТУННОЙ ГРУППЫ ПРИВОДА СШНУ

Предложенная группа изобретений относится к области ранней диагностики (определения) отказа элементов кривошипно-шатунной группы (КШГ) станка-качалки и может быть использована для предупреждения разрушительных последствий для привода СШНУ в целом. Техническим результатом является предупреждение лавинного разрушения редуктора, балансира, стойки и основания привода СШНУ в результате отказа КШГ (обрыв шатуна, слом пальца шатуна, сход кривошипа с вала).

Отказы узлов КШГ сопровождаются лавинным разрушением привода СШНУ, приводящим к длительным остановам работы скважины, потерям скважинной продукции и большим затратам при капитальном ремонте оборудования [1].

Как правило, обнаружение такой аварии происходит при заклинивании редуктора (останов двигателя по активной нагрузке) или обрыву приводных ремней (останов двигателя по реактивной нагрузке) после полного разрушения привода СШНУ[2]. В связи с этим возникают избыточные капитальные затраты, связанные с «реанимацией» наземного оборудования.

Известен способ предупреждения аварийных выходов узлов (опора траверсы 1, шатуны 5, пальцы шатунов 2, 3, ведомый вал 4) КШГ (фиг. 1), заключающийся в периодическом обследовании температуры валов (подшипников) и измерении так называемого «скрипа», вызываемого отсутствием смазки трущихся деталей и т.д. [2]. Однако, такое обследование не может гарантировать отсутствие отказов КШГ.

Для обнаружения отказа КШГ предлагается создать электрическую цепь левый шатун - левый кривошип - приводной вал редуктора (линия положительного потенциала), обозначив ее - «I» и вторую цепь: правый кривошип - правый шатун - приводной вал редуктора (линия отрицательного потенциала) - «II», неразрывность которой служит достаточным признаком целостности КШГ (фиг. 2).

Суть способа. На площадке станка-качалки, с помощью источника стабилизированного тока (фиг. 2), входящего в состав блока питания и слежения (за целостностью линии) 2, подключенного одним контактом (зажимом) к линии «I», а другим контактом (зажимом) - к линии «II», подают постоянный стабилизированный по величине ток I_стаб., который создает разность потенциалов U_целое на концах «I-II», имеющий конечное известное сопротивление: R_целое~0.

При аварийном разрушении КШГ электрическое сопротивление цепи «I - II - металл КШГ - блок питания» будет резко возрастать: R_{разрушен}→∞.

что вызовет синхронное возрастание U_{разрушен} для поддержания I_стаб., а значит: U_{разрушен}/U_целое>>1.

Наблюдение за величиной напряжения U_целое (то есть измерение эффективного значения сопротивления цепи) позволяет достоверно определять отсутствие R_целое~0 или наличие R_{разрушен} →∞ аварии КШГ. Последнее служит критерием обнаружения аварии КШГ и может быть использовано блоком 2 для выработки сигнала отключения и подачи его на станцию управления двигателем станка-качалки, что предупреждает дальнейшее разрушение привода СШНУ.

Таким образом, полезным сигналом служит изменение напряжения на зажимах источника тока, который поддерживает постоянный по величине (стабилизированный) ток I_стаб., величина которого определяется условиями передачи - целостностью электрической цепи, в состав которой входит узлы КШГ.

Реализация способа может быть осуществлена представленным устройством.

Заявляется устройство для реализации способа в составе фиг. 2: блок слежения и выработки управляющих сигналов 2, содержащий генератор постоянного тока, подключенного одним контактом (зажимом) к линии «I», а другим контактом (зажимом) - к линии «II», электрические проводники «I » и «II » нулевого сопротивления, подключенные, соответственно, через изолирующие втулки 1 фиг. 2 к шатунам 5 фиг. 1).

Устройство фиг. 3 содержит источник стабилизированного тока 1, подключенный одним контактом к линии «I», а другим контактом - к линии «II». Между указанными контактами установлен блок регистрации изменения напряжения (дифференциальный вольтметр) 2, который вырабатывает управляющий сигнал «III» для отключения двигателя станка-качалки.

Источник стабилизированного тока 1 вырабатывает постоянный по величине ток, который, проходя по цепи «I - П - металл КШГ - блок регистрации», создает разность потенциалов U_целое.

Измерительный блок отслеживает и определяет величину сопротивления цепи «I - П - металл КШГ»: при нарушении целостности узлов КШГ величина указанного сопротивления (Ом) вырастает до R_{разрушен}→∞.

Последнее служит критерием выработки управляющего сигнала на отключение двигателя станка-качалки «Ш».

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев В.В., Уразаков К.Р., Далимов В.У. Справочник по добыче нефти / Под ред. К.Р. Уразакова. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2000. - 374 с.

2. Сыромятников И.А. Режимы работы синхронных и асинхронных двигателей. М: Энергоатомиздат, 1984. - 243 с.