8. Вибір обладнання

8.1 Підбір шинорозміру свердловинного насоса

Визначаємо висоту підйому продукції за формулою:

, м (8.1)

Нн – глибина спуску насоса, м;

Нн – 1250 м;

- тиск на прийомі насоса, МПа;

- тиск на дні, МПа;

м.

За діаграмою А.Н.Адоніна вибираємо діаметр свердловинного насоса .

=38 мм.

вибираємо для насоса =38 мм. двоступеневу колону штанг з легованої сталі марки 20Н2Н, загартовану СВЧ[b]пр=100МПа діаметром 22; 19 мм., співвідношення довжини секції 41/59%. Гранична довжина колони 1294 м., тому довжини ступеней становитимуть: 487 і 701м.

Визначимо навантаження, що діють у точці підвісу штанги:

, кн. (8.2)

де - вага штанги у рідині;

- гідростатичне навантаження;

- інерційне навантаження при ході вверх;

- інерційне навантаження при ході вниз;

, кн. (8.3)

де , - поправочні коефіцієнти;

, - вібраційне навантаження при ході вверх і вниз;

,

де q – маса одного метра штанги, кг;

- довжина ступеней, м;

.

=3,14 кг; =2,35 кг.

кН,

, (8.4)

де - площа плунжера, мм2;

- глибина спуску насоса, м;

Визначимо площу плунжера за допомогою:

(8.5)

тоді кН.,

, (8.6)

. (8,7)

, кН; (8.8)

де ,

- кутова швидкість;

n – число коливань;

S – хід плунжера, м;

;

;

Пружна деформація штанг визначається:

, (8.9)

де = 380м; м.

=0,41; =0,54.

м;

Визначимо сумарні пружні деформації:

; (8.10)

де - пружні деформації труб;

, (8.11)

де - площа переділу труби, мм2;

вибираємо НКТ з діаметром =75мм і товщиною стінки 7,0 мм.

.

м;

кН;

;

кН.

; (8.12)

; (8.13)

; (8.14)

;

.

Визначимо напруження у штангах:

; (8.15)

; (8.16)

;

;

<<100 МПА.

Першообробка штанг – нормалізація з наступним поверхневим зміцненням. Для збільшення корозійної стійкості штанги литайзерать, покривають лаками, а також піддають поклепу дробострушеневими агрегатами.

Для насоса =38 мм підбирають НКТ d=73 мм з товщиною стійки 7мм.

Розрахунок проводимо на аварійне навантаження:

, кН. (8.17)

де - вага труб у рідині;

- вага штанг у рідині;

- сила інерції від меж обірваної колони.

Приймаємо з висадженими назовні кінцями класу Е.

кН, (8.18)

кН

> [n], (8.19)

де [n]=1,3.

8.2 Розрахунок вузлів і деталей верстата качалки на міцність

8.2.1. Розрахунок вузла гальма

Проведено перевірочний розрахунок основних деталей вибраного гальма.

Момент від противаг і кривошипів на кривошипному валі рухнула веретена-качалки рівний:

, (8.20)

де =5920 Н – вага одного кривашина;

=0,617 м – радіус центра ваги крива шина від осі обертання.

Момент, що сприймає гальмо, буде рівний:

, (8.21)

де =0,95 – ККД редуктора;

=38 – передавальне пило редуктора;

;

Величина гальмівного момента для надійного утримання вантажа у висячому стані:

, (8.22)

Сила натягу гальмівної колодки на гальмівний шків:

, МПа (8.23)

де =0,45 – коефіцієнт тертя на робочій поверхні гальма (азбестова стрічка по чавуну);

- колове зусилля, що припадає на одну гальмівну колодку при дволодочному гальмі.

=0,5, М (8.24)

де - колове зусилля гальмування.

Н (8.25)

Отже, Н

Сила натиску гальмівної колодки на гальмівний шків:

Н

Поверхня притягання гальмівної колодки до шківа складає 0,75 поверхні шківа. При цьому питомий тиск на гальмівну колодку буде:

, МПа

де b=70 мм – ширина гальмівної колодки.

МПа.

8.2.2 Розрахунок підредукторної підставки

Під редукторна підставка перевіряється на стійкість. Для цього береться аварійний випадок, коли має місце одностороннє, тобто несеметричне навантаження редуктора. Тоді момент, буде рівний:

, (8.27)

де P – навантаження від одного кривошила з вантажами, Н;

- відстань між центрами кривошипів, мм;

Н; мм;

При цьому моменті напруження у полях підставки буде рівним:

, МПа (8.28)

де W – момент опору загальної системи

;

- момент опору однієї ноги підставки

, (8.29)

де - момент інерції однієї ноги відносно осі підставки,

- відстань від осі системи до ніг підставки, мм

Момент інерції перерізу однієї ноги підставки визначається:

,

де F – площа перерізу однієї ноги (кутник 100х100х12) підставки

Н – відстань від осі підставки до осі перерізу однієї ноги, м

=209; =465мм; F=22,8; H=437мм.

Тоді:

;

,

,

МПа.

Як видно, напруження виходить незначним. Надалі розрахунок проводимо на згин ноги підставки. З цією метою необхідно визначити згинальний момент ноги підставки, який буде рівний:

; ,

де - згинаючі моменти від вертикального () і горизонтального () зусиль.

; ,

де - зусилля, що діє вздовж ноги підставки, Н.

Із годографа зусиль =4690 Н (табличне значення)

.

- кут нахилу ноги до вертикалі, 150;

;

.

Визначимо - тяги зусиль, що створюють моменти:

; , мм (8.31),(8.32)

де =725 мм – довжина ноги підставки.

Тоді мм; мм.

Отже, ;

.

Напруження від згину буде дорівнювати:

, МПа

де W – момент опору ноги підставки для кутника 100х100х10,

; .

МПа.

Тепер необхідно провести розрахунок ноги на повздовжній згин.

Гнучкість ноги підставки буде рівна:

мм; .

Тоді .

Напруження від повздовжнього згину:

, МПа

де - приведений розрахунковий переріз,

,

де - площа перерізу ноги підставки;

- коефіцієнт зменшення перерізу.

Таким чином: МПа.

8.2.3 Розрахунок стійки верстата-качалки

Конструкція стійки верстата качалки являє собою 4 основних стержня-ноги, зв’язані між собою ремінчастими поперечними зв’язками.

Кожна нога складається із кутника 100х100х10. попередні зв’язки поділяють вло вимогу стійки на окремі панелі висотою 960 мм. Площа поперечного перерізу тіла такої ноги: .

Навантаження на кожну ногу визначається

,

де R – сумарне навантаження, що діє на стійку;

Отже, .

Внаслідок того, що значення сумарного навантаження R, що діє на стійку, і її вертикальної складової близькі за величиною, то для розрахунку напрямок сумарного навантаження приймається вертикально напрямленою вниз.

Враховуючи, що кут нахилу ноги рівний , маємо зусилля, що виникає вздовж кожної ноги:

Н. (8.34)

Окрема панель повинна чинити опір повздовжньому згину:

, (8.35)

де =70 мм – розрахункова довжина ноги;

r=1,96 см – найменший радіус інерції кутника;

Гнучкість визначається:

.

Коефіцієнт зменшення перерізу приймаємо рівним: . Тоді приведений розрахунковий переріз буде рівним:

,

МПа.

Оскільки стійка являє собою стержень, вітка якого з’єднані планками і решітками, то коефіцієнт повздовжнього тиску