устройство для правки растяжением штанг глубинных насосов

Формула изобретения

Устройство для правки растяжением штанг глубинных насосов, содержащее установленные на станине силовой цилиндр, подвижный, связанный с силовым цилиндром, и неподвижный захваты, каждый из которых имеет на конце наконечник, снабженный резьбой для соединения со штангой, датчик перемещения, подвижный шток которого с метками расстояния жестко связан с плунжером силового цилиндра, реле давления, подключенное к одному из трубопроводов силового цилиндра, счетчик расстояния и блок управления подачей рабочей жидкости в силовой цилиндр, выход которого связан с исполнительным механизмом, при этом выходы датчика перемещения и реле давления подключены к входам счетчика расстояния, выход которого подключен к входу блока управления, отличающееся тем, что оно снабжено измерителем давления, подключенным к трубопроводу силового цилиндра, компаратором, устройствами индикации и маркировки штанг по категориям прочности, причем первый и второй входы компаратора подключены соответственно к выходам измерителя давления и счетчика расстояния, а устройства индикации и маркировки соединены с соответствующими выходами компаратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для изготовления и ремонта штанг глубинных насосов, далее насосных штанг, и может быть использовано в промышленности нефтяного машиностроения и ремонтных цехах нефтедобывающих предприятий для механизированной правки новых или бывших в употреблении насосных штанг.

Известно устройство для правки изделий растяжением, содержащее неподвижную и подвижную каретки с захватами для концов изделия, нагружающее приспособление, датчик контроля величины удлинения изделия и блок управления (см. патент РФ 2049572, МПК В 21 D 3/12). Однако данное устройство не обеспечивает необходимого качества правки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для правки растяжением штанг глубинных насосов, включающее установленные на станине силовой цилиндр, подвижный, связанный с силовым цилиндром, и неподвижный захваты, снабженное системой управления величиной вытяжки штанг, которая содержит датчик перемещения, реле давления, счетчик расстояния и блок управления подачей рабочей жидкости в силовой цилиндр (патент РФ 2058846, МПК В 21 D 3/12). Основной недостаток данного устройства заключается в том, что отсутствует информация о прочности выпрямленных штанг, необходимая в дальнейшем при компоновке колонны насосных штанг.

Задачей заявляемого изобретения является создание оборудования для правки штанг, обеспечивающего в процессе правки измерение основного показателя прочности - усредненного по сечению предела текучести металла штанги, и классификация штанг по данному показателю.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для правки растяжением штанг глубинных насосов, содержащее установленные на станине силовой цилиндр, подвижный, связанный с силовым цилиндром, и неподвижный захваты, каждый из которых имеет резьбовые наконечники для соединения со штангой, датчик перемещения, подвижный шток которого с метками расстояния жестко связан с плунжером силового цилиндра, реле давления, подключенное к одному из трубопроводов силового цилиндра, счетчик расстояния и блок управления подачей рабочей жидкости в силовой цилиндр, выход которого связан с исполнительным механизмом, при этом выходы датчика перемещения и реле давления подключены к входам счетчика расстояния, выход которого соединен с входом блока управления, в отличие от прототипа дополнительно снабжено измерителем давления, подключенным к трубопроводу силового цилиндра, компаратором, устройствами индикации и маркировки штанг по категориям прочности, причем первый и второй входы компаратора подключены соответственно к выходам измерителя давления и счетчика расстояния, а устройства индикации и маркировки связаны с соответствующими выходами компаратора.

Получаемый при использовании предлагаемого устройства технический результат заключается в том, что величина давления в силовом цилиндре, измеренная в момент окончания процесса вытяжки, используется для определения и индикации группы прочности штанги и маркировки ее в соответствии с данной группой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена диаграмма растяжения штанги, на фиг.2 - общий вид устройства. Фиг.1 поясняет принцип определения прочности штанги при ее растяжении. Для наглядности диаграмма построена для сечения, по которому должен произойти обрыв штанги, если последнюю тянуть до обрыва. При правке штанга вытягивается на заведомо меньшую величину. Поэтому практический интерес представляет начальный участок диаграммы, справедливый для любого сечения тела штанги. Растяжению штанги до точки А1 (кривая 1) соответствует упругая деформация с относительным удлинением _упр. Пластической деформации с относительным удлинением _пл соответствует отрезок кривой А1-В1. В процессе пластической деформации материал штанги упрочняется. Предел текучести (усредненный по сечению) возрастает от величины _т1 в точке А1 до _т2 в точке В1. Величина _т2 связана с давлением Р_ц в рабочей полости гидроцилиндра в момент окончания правки следующим соотношением:

_т2 = P_цF_ц/F_шт,

где F_ц - площадь свободного сечения штоковой полости силового цилиндра, a F_шт - площадь сечения тела штанги.

Если теперь разгрузить штангу, а затем вновь ее растянуть, то процесс пластической деформации для выправленной штанги начнется с точки А2 (кривая 2), а предел текучести штанги в момент начала пластической деформации будет равняться _т2. Таким образом, для того чтобы определить предел текучести выправленной штанги _т2, достаточно измерить давление Р_ц в силовом цилиндре в момент окончания правки, а для того чтобы отнести штангу к той или иной группе прочности, необходимо сравнить это давление с диапазоном аналогичных давлений, заранее определенным для штанг каждой из групп прочности.

Заявляемое устройство включает станину 1, силовой цилиндр 2, подвижный захват 3, закрепленный на плунжере цилиндра 2, и неподвижный захват 4. Захваты 3 и 4 имеют на концах наконечники 5, 6, снабженные резьбой для соединения со штангой 7. Силовой цилиндр 2 и неподвижный захват 4 соединены со станиной 1 посредством шаровых шарниров 8, 9. Устройство снабжено системой управления длиной вытяжки и определения группы прочности штанги, включающей счетчик 10 расстояния, соединенный с датчиком 11 перемещения, и реле 12 давления. Шток 13 датчика 11 жестко связан с плунжером 14 силового цилиндра 2 и снабжен метками, считываемыми датчиком 11. Сигналы прохождения меток через датчик 11 суммируются счетчиком 10, включаемым от реле давления 12. Сигналом со счетчика 10 приводится в действие блок 15 управления подачей рабочей жидкости в силовой цилиндр 2. Выход счетчика 10 подключен также к компаратору 16, второй вход которого подключен к измерителю 17 давления рабочей жидкости. Выходы компаратора 16 подключены к устройствам 18, 19, 20 индикации группы прочности и устройствам 21, 22, 23 маркировки. Устройства 18, 19, 20, в частном случае, могут представлять собой световые табло, а устройства 21, 22, 23 могут быть выполнены в виде краскоотметчиков. Измерителем 17 давления может быть контактный манометр или датчик давления, преобразующий давление жидкости в унифицированный токовый сигнал.

Устройство работает следующим образом. Штангу 7 свинчивают с резьбовыми концами 5, 6 захватов 3, 4, после чего включают подачу рабочей жидкости в штоковую полость силового цилиндра 2. Далее происходит сначала упругая деформация, сопровождающаяся повышением давления в цилиндре, а затем пластическая деформация. После того, как давление достигнет величины, близкой к началу пластической деформации, задаваемой уставкой Р_вкл реле 12 давления, последнее включает счетчик 10 расстояния, сигналом которого по достижению заданной величины вытяжки с помощью блока 15 прекращается подача рабочей жидкости в силовой цилиндр 2. Одновременно сигнал со счетчика 10 поступает на вход компаратора 16. В момент поступления сигнала от счетчика 10 компаратор 16 сравнивает величину давления Р в рабочей полости силового цилиндра, измеренную блоком 17, с диапазонами давления каждой из групп прочности, задаваемой уставками P_низ, Р_верх. В зависимости от принадлежности штанги к той или иной группе прочности компаратор 16 включает соответствующие устройства индикации и маркировки. Например, если величина давления Р меньше или равна значению уставки Р_низ, компаратор 16 включает устройство 18 индикации и устройство 21 маркировки. Если Р_низ<Р<Р, то включаются устройства 19, 22. Если давление Р равно или больше Р_верх, включаются устройство 20 индикации и устройство 23 маркировки.

После окончания правки растягивающую нагрузку снимают со штанги путем переключения подачи рабочей жидкости из рабочей (штоковой) полости цилиндра в холостую. При этом давление в рабочей полости цилиндра падает и система управления возвращается в исходное состояние.