Принцип уравновешивания станка-качалки

Работа привода ШСНУ сопровождается возвратно-поступа­тельным перемещением колонны штанг. Определим работу, кото­рую должен совершить двигатель в течение цикла работы скважинного насоса - при ходе штанг вверх и вниз. При этом пренеб­режем силами трения и инерционными составляющими усилий.

Примем, что пластовая жидкость находится на уровне прие­ма скважинного насоса, поэтому при ходе штанг вверх статическая нагрузка в точке подвеса штанг будет определяться по формуле:

а при ходе вниз:

где - вес колонны штанг в жидкости;

- вес столба жидкости над полной площадью сечения плунжера.

При ходе штанг вверх работа, которую необходимо затра­тить, расходуется на подъем столба жидкости (совершение полез­ной работы) и на подъем колонны штанг (увеличение ее потенци­альной энергии):

При ходе штанг вниз полезная работа по подъему пластовой жидкости не совершается, а выделяется накопленная потенциаль­ная энергия:

В результате за полный цикл работы установки совершенная работа будет равна:

Таким образом, полезная работа, совершаемая в течение двойного хода точки подвеса штанг, определяется работой по подъему столба жидкости на длину хода точки подвеса штанг.

В том случае, если привод установки не содержит уст­ройств, аккумулируюпгих потенциальную энергию колонны штанг при их ходе вниз и отдающих ее при ходе штанг вверх, то мощ­ность приводного двигателя должна выбираться исходя из величи­ны работы при ходе точки подвеса штанг вверх.

Соотношение мощностей двигателей установок с одними и теми же режимами работы, но отличающимися отсутствием или наличием уравновешивающего устройства, будет следующим:

Для наиболее часто используемых сочетаний колонн штанг и скважинных насосов это соотношение изменяется в пределах от 5 до 9 и более, что означает, что мощность двигателя неуравнове­шенного привода должна быть в 5 - 9 раз больше, чем мощность двигателя уравновешенного.

Уравновешивающее устройство должно обладать достаточ­ным запасом энергоемкости и иметь возможность изменять ее ве­личину в зависимости от конструкции внутрискважинного обору­дования, используемого в ШСНУ.