СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УРАВНОВЕШЕННОСТИ СТАНКОВ-КАЧАЛОК ШТАНГОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК

СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УРАВНОВЕШЕННОСТИ СТАНКОВ-КАЧАЛОК ШТАНГОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК


RU (11) 2129666 (13) C1

(51) 6 F04B51/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95107615/06 
(22) Дата подачи заявки: 1995.05.12 
(45) Опубликовано: 1999.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Атакишев Т.А., Бабаев Р.В., Барьюдин А.А. и др. Электроэнергетика нефтяных и газовых промыслов. - М.: Недра, 1988, с.221. 
(71) Заявитель(и): Кибернетический центр при Томском политехническом университете 
(72) Автор(ы): Гольдштейн Е.И.; Ермакова Е.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Кибернетический центр при Томском политехническом университете 
Адрес для переписки: 634004, Томск, ул.Советская, 84 Кибернетический центр при ТПУ 

(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УРАВНОВЕШЕННОСТИ СТАНКОВ-КАЧАЛОК ШТАНГОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК 

Предназначен для использования в области диагностики штанговых насосных установок для предупреждения аварий при использовании этих установок на нефтедобывающих промыслах. Заключается в измерении мгновенных значений тока на входе электродвигателя станка-качалки. Дополнительно измеряют мгновенные значения напряжения, определяют активную мощность, выделяют первую a1 и вторую a1 гармоники мощности, а состояние уравновешенности станка-качалки определяют по условию a1<. Способ отличается высокой достоверностью и простотой реализации. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области диагностики штанговых насосных установок и может быть использовано для предупреждения аварий при использовании этих установок на нефтедобывающих помыслах.

Станок-качалка является составной частью штанговой насосной установки и при помощи длинной колонны штанг соединяется с плунжером насоса.

Мощность, потребляемая электродвигателем при работе установки, зависит от тангенциальной составляющей усилия, действующего в шатуне станка-качалки вследствие нагрузки на голову балансира. Так как нагрузка при возвратно-поступательном движении плунжера периодически изменяется, то и момент двигателя станка-качалки будет периодически меняться. Такой режим работы установки создает тяжелые условия как для станка-качалки, так и для его электропривода, что сокращает сроки службы оборудования и увеличивает потери электроэнергии.

Для выравнивания момента нагрузки за цикл качания скачок-качалку уравновешивают при помощи противогрузов, размещаемых на кривошипах или на балансире. При этом массу противогрузов и их расположение подбирают так, чтобы обеспечить наиболее равномерное потребление энергии из электросети за цикл работы. При хорошо уравновешенном станке усилия, действующие на балансир при ходе вверх и при ходе вниз, одинаковы. Поэтому в случае уравновешенного станка-качалки как при ходе плунжера вверх, так и при ходе вниз, приводной электродвигатель будет иметь одинаковую нагрузку.

На фиг. 1 показаны графики тока электродвигателей при различных степенях уравновешенности станков-качалок.

Из приведенных кривых видно, что для режима нагрузки двигателя станка-качалки характерно периодическое чередование перегрузок и недогрузок, повторяющихся 12 - 30 раз в минуту. Это соответствует 6 - 15 ходам плунжера скважинного насоса, т.е. кривая изменения нагрузки электродвигателя в течение одного цикла работы установки имеет два максимума и два минимума тока. Максимумы тока соответствуют средним положениям балансира, минимумы - крайним. Максимумы тока могут достигать значений, соответствующих опрокидывающему моменту двигателя, а минимумы соответствуют его холостому ходу. При хорошо уравновешенном станке-качалке максимальные значения полуволн графика нагрузки приводного двигателя примерно одинаковы, а при плохом значительно отличаются друг от друга.

Если уравновешивающий груз недостаточен, то амплитуда при ходе штока вверх растет, а при ходе штока вниз падает. Если же уравновешивающий груз лишний, то изменения амплитуды будут происходить в обратном порядке.

В известном способе определения уравновешенности станка-качалки с помощью ампер-клещей определяют максимальные значения тока, при ходе плунжера штанговой установки вверх 1в и вниз 1н и по выражению



определяют коэффициент неуравновешенности станка-качалки. Станок-качалка считается уравновешенным, если коэффициент разбалансировки не превышает 20%. Недостатком этого метода является значительная инерционность ампер-клещей, что обусловливает погрешность определения параметров уравновешивания. Кроме того, расчет параметров по формулам непосредственно на рабочем месте затруднителен.

Предлагаемый способ диагностирования уравновешенности станка-качалки штанговой насосной установки заключается в измерении мгновенных значений тока на входной шине станка-качели и отличается тем, что дополнительно измеряют мгновенные значения напряжения, определяют активную мощность, выделяют первую а1 и вторую а2 гармоники мощности, а состояние уравновешенности станка-качалки определяют по условию

а1<а.

Предложенный способ отличается высокой достоверностью и простотой реализации.

На фиг. 1 приведены графики тока электродвигателей уравновешенного и неуравновешенного станка-качалок.

На фиг. 2 приведена блок-схема реализации способа.

На фиг. 3 приведена таблица некоторых экспериментальных данных.

Устройство для реализации способа диагностирования уравновешенности станка-качалки включает перемножающий блок 1, блок 2 выделения гармонических составляющих и блок 3 для сравнения гармоник. Все блоки соединены последовательно.

На вход блока 1 поступают мгновенные значения тока и напряжения, снимаемые с входа двигателя станка-качалки. Здесь производится перемножение этих величин и на выходе блока получаются дискретные значения активной мощности электродвигателя штангового насоса. Для удобства дискретность съема информации выбрана t = 0,02 с. Такой выбор объясняется периодом питающего напряжения сети, что удовлетворяет требованиям точности и достоверности снятой информации. Блок 1 может быть реализован программно перемножением предварительно оцифрованных значений тока и напряжения.

В блоке 2 происходит выделение гармонических составляющих а1 и а2 мощности из поступающего с блока 1 массива данных. Блок может быть реализован программно путем разложения мощности в ряд Фурье.

Блок 3 осуществляет сравнение полученных амплитуд гармоник а1 и а2; на основе этого сравнения выдается сигнал об уравновешенности или неуравновешенности станка-качалки. Блок может быть реализован как программно, так и аппаратно.

На фиг. 3 приведена таблица некоторых экспериментальных данных, полученных при обработке реальных ваттметрограмм. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ диагностирования уравновешенности станка-качалки штанговой насосной установки, заключающийся в измерении мгновенных значений тока на входе электродвигателя станка-качалки, отличающийся тем, что дополнительно измеряют мгновенные значения напряжения, определяют активную мощность, выделяют первую а1 вторую а2, гармоники мощности, а состояние уравновешенности станка-качалки определяют по условию а1 < а2.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru