Estimation of the equality of the beamless sucker-rod oil pumping unit by the value of the consumption current

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących oceny obciążenia i wyważania nowego rozwiązania konstrukcyjnego zespołów pomp żerdziowych bez żurawia. Należy zauważyć, że kluczowym czynnikiem, mającym największy wpływ na średni czas pomiędzy awariami (MTBF), jest właściwe wyważenie zespołu pompowego. Głównym celem urządzenia do wyważania jest akumulacja energii potencjalnej podczas ruchu żerdzi w dół i jej uwolnienie podczas jej ruchu w górę. Udowodniono, że proponowany dodatkowy system wyważania (przesuwna przeciwwaga), który pomaga zmniejszyć nierównomierne obciążenie silnika elektrycznego i pobór mocy zespołu pompowego, zwiększy również wydajność zespołu pompy żerdziowej bez żurawia. Stwierdzono, że straty mocy żerdziowych pomp ssących zależą od stopnia wyważenia przeciwwag. Straty mocy spowodowane niewyważeniem mogą zostać zignorowane, jeżeli współczynnik niewyważenia urządzenia mieści się w zakresie od −5% do +5%. W niniejszym artykule autorzy proponują technikę pozwalającą na wyznaczenie charakterystyk energetycznych napędu elektrycznego zespołu pompowego w warunkach cyklicznie zmieniającego się obciążenia i niedostatecznego wyważenia. Okazało się, że kiedy głowica wyrównywacza przechodzi z ruchu w górę do ruchu w dół i odwrotnie, to występują odcinki z ujemną wartością momentu obrotowego, co wytłumaczono wpływem sił bezwładności poruszających się ciężarów. W skrajnych położeniach korb prowadzi to do wstrząsów w przekładni redukcyjnej, zwiększonego zużycia, a nawet do wyłamania zębów. Ponieważ nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie tego zjawiska, należy dążyć do ograniczenia wartości ujemnego momentu obrotowego poprzez prawidłowe wyważenie pompy żerdziowej. We wszystkich przypadkach zmiana trybu pracy nowego rozwiązania konstrukcyjnego zespołu pompowego bez żurawia wymaga przeprowadzenia nowych obliczeń oraz zmiany położenia i masy przesuwnych i obrotowych przeciwwag (z wyważeniem łączonym).

The article presents the results of experimental studies to assess the loading and balancing of a new constructive solution of beamless sucker-rod pumping units. It is noted that the key factor that has the most significant effect on the mean time between failures (MTBF) is the right balancing of the pumping unit. The main purpose of the balancing device is the accumulation of potential energy during the downstroke and its release during the upstroke of the rod. It has been proved that the proposed additional balancing system (movable counterweight) which helps to reduce the uneven load on the electric motor and the power consumption of the pumping unit will also increase the efficiency of the beamless sucker-rod pumping unit. It was found that losses in sucker-rod pumps depend on the degree of balance of the counterweights. If the unbalance coefficient of the equipment is in the range from –5 to +5%, then the power loss due to unbalance can be ignored. In the current article, the authors propose a technique that allows to determine the energy characteristics of the electric drive of the pumping unit under conditions of a cyclically changing load and insufficient balance. It was revealed that when the balancer head passes from the upstroke to the downstroke and vice versa, there are sections with a negative value of the torque, which is explained by the influence of the inertial forces of the moving masses. This leads to shocks in the gearing of the reducer at the extreme positions of the cranks, increased wear and possibly to breakage of the teeth. Since it is not possible to completely eliminate this phenomenon, one should strive to limit the value of the negative torque by the correct balancing of the sucker-rod pump. In all cases, the change in the operating mode of a new constructive solution of beamless pumping unit requires new calculations, and requires changing the position and weights of movable and rotary counterweights (with combined balancing).