Основні положення вибору і розрахунку гідравлічних приводів глибинних штангових насосів

Конструювання гідропривідних установок складається з визначення:

– вимог до параметричного ряду установок і побудови самого ряду;

– основних принципів функціонування елементів блоків кожної установки й побудови схем кожного типорозміру установки параметричного ряду;

– раціонального компонування елементів установок;

– характеристик основних блоків установок відповідно до параметрів даного типорозміру;

– гідравлічного і міцнісного розрахунку та конструювання блоків установки відповідно до необхідних характеристик установки в зборі.

Розглянемо кожен етап:

1. При формулюванні вимог до параметричного ряду установок виходять з техніко-економічного обґрунтування раціональної області використання типорозмірів з уточненням мінімальних і максимальних дебітів, глибини підвісок свердловинних насосів, орієнтованих витрат на підйом 1 м³ рідини на поверхню, металоємності типорозмірів й інших показників, що дозволяє визначити число необхідних типорозмірів та їхні головні параметри. Як критерій при визначенні цих значень можна прийняти мінімум вартості установок усього параметричного ряду з урахуванням фонду свердловин, експлуатація яких повинна забезпечуватися типорозмірами ряду.

2. Визначення основних принципів функціонування елементів блоків чи усієї установки проводиться з урахуванням більшого числа факторів. До загальних характеристик установки додаються також особливості обслуговування установок, їхнього транспортування до місця експлуатації, особливості технології монтажу на усті свердловини. При цьому, виходячи з досвіду експлуатації установок з різними типами пристроїв, які врівноважують, і силових органів, визначають ті основні принципи функціонування кожного блоку, що в конкретних граничних умовах роботи типорозміру будуть оптимальними.

Так, при пошуку схеми, що забезпечує найменшу металоємність, доцільно використовувати емпіричну залежність маси установки з її основними параметрами — довжиною ходу і максимальним зусиллям у крапці підвісу штанг:

, (1.10.1)

де – коефіцієнти, що характеризують конструктивні параметри, властиві цій схемі установки: характеризує масу привода установки, що припадає на 1 м довжини ходу гирлового штока; – відношення маси пристрою, що врівноважує, до максимального навантаження в точці підвісу штанг; m зумовлений особливостями кінематичної схеми.

3. Визначення раціонального компонування блоків повинне забезпечити мінімальні габарити установки в цілому, особливо по вертикалі, можливість доступу до необхідних її деталей і вузлів для огляду чи регулювання заміни в умовах промислу. При компонуванні установки необхідно враховувати вплив зовнішніх факторів не тільки при її роботі, але й при транспортуванні, монтажі і збереженні. Як звичайно, раціональне розв’язання цієї задачі можливе лише у випадку оптимального ув'язування всіх задач, що складають головну — кінцеву, тобто компонування всіх блоків в установку.

При визначенні схеми конструкцій, параметрів пристрою, що врівноважує, блока приводу, необхідно враховувати вимоги уніфікації окремих деталей і вузлів. Доцільно в межах найбільшого числа типорозмірів ряду установок забезпечити взаємозамінність насамперед змінних деталей, що зношуються – поршнів, ущільнень штоків, ущільнень нерухомих з'єднанні, а також гранично можливого числа деталей виробу.

4. Розрахунок і конструювання головних вузлів установки проводиться на основі остаточно прийнятих їхніх параметрів та характеристик. Він містить у собі виконання гідравлічних і міцнісних розрахунків, визначення розмірів окремих деталей, що входять у вузли, при яких буде забезпечена “зовнішня” їхня характеристика.

Міцнісні й гідравлічні розрахунки деталей типу циліндрів, штоків, кришок циліндрів та їхніх нарізних сполучень проводяться за методиками, досить докладно описаними у курсах «Деталі машин» і «Об'ємний гідропривід» і тому в цьому підручнику не розглядаються.

Специфічними є розрахунки визначення довжин ходів поршнів циліндрів і їхніх діаметрів.