Развитие теории и обобщение опыта разработки автоматизированных электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса

• Автор: Зюзев, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 347 с. : ил.

1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ АГРЕГАТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
1.1. Классификация агрегатов нефтегазового комплекса на основе анализа кинематических схем
1.2. Общее состояние теории и тенденции развития электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса
1.2.1. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод
1.2.2. Асинхронный электропривод с устройствами плавного пуска
1.3. Электропривод буровых установок
1.4. Электропривод скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
1.5. Электропривод механизмов центробежного типа
1.6. Постановка задач исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ АГРЕГАТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
2.1. Математическая модель кривошипно-коромыслового механизма станка-качалки
2.2. Математическая модель распределенной колонны штанг и бурильных или насосно-компрессорных труб (НКТ)
2.2.1. Общие подходы к моделированию колонны штанг или труб
2.2.2. Расчетная схема и математическая модель колонны штанг
2.2.3. Расчетная схема и математическая модель колонны НКТ
2.2.4. Об определении некоторых параметров модели
2.3. Математическая модель плунжерного насоса
2.4. Математическая модель клиноременной передачи с редуктором
2.5. Математическая модель системы «барабан-канат»
2.5.1. Учет смещения каната вдоль оси барабана
2.5.2. Учет изменения радиуса навивки при переходе каната на следующий слой
2.5.3. Учет изменения момента инерции барабана
2.6. Математическая модель талевой системы
2.7. Математическая модель системы с упругими валами при наличии дисбаланса
2.8. Выводы
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ШГНУ
3.1. Математическая модель электропривода системы «тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель» (ТПН-АД)
3.2. Математическая модель электропривода ШГНУ на основе системы ТПН-АД
3.3. Компенсация уравновешивающего момента двигателя в электроприводе ШГНУ на основе системы ПЧ-АД
3.4. Разработка электропривода системы ТПН-АД с бездатчиковым измерителем скорости
3.5. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ШГНУ
4.1. Потери энергии и выбор мощности двигателя в системе ТПН-АД
4.2. Анализ и оптимизация потерь энергии в электроприводе ШГНУ
4.3. Анализ и оптимизация энергопотребления в электроприводах ШГНУ
4.4. Разработка способов уравновешивания станков-качалок
4.5. Выводы
5. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ШГНУ
5.1. Постановка задачи автоматического управления ШГНУ
5.2. Анализ статических усилий в подвеске устьевого штока

5.3. Методы оценки динамического уровня жидкости в скважине
5.3.1. Измеритель динамического уровня жидкости периодического действия
5.3.2. Измеритель динамического уровня жидкости непрерывного действия
5.4. Структура системы автоматического управления ШГНУ
5.4.1. Общая структурная схема автоматизированной станции управления ШГНУ
5.4.2. Структура системы автоматического регулирования динамического уровня
5.4.3. Структура системы автоматического регулирования степени незаполнения насоса
5.5. Математическая модель системы автоматического регулирования динамического уровня
5.6. Исследование процесса регулирования динамического уровня жидкости в скважине
5.7. Выводы
6. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И МЕТОДОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКИ ШГНУ
6.1. Задачи диагностики ШГНУ
6.2. Алгоритмы блокировок и защит электропривода ШГНУ
6.3. Алгоритмы обнаружения типовых неисправностей ШГНУ
6.4. Алгоритм измерения степени незаполнения насоса
6.5. Система диагностики ШГНУ на основе нейронной сети
6.5.1. Постановка задачи
6.5.2. Цифровое представление динамограмм
6.5.3. Синтез нейронной сети
6.5.4. Тестирование нейронной сети
6.5.5. Техническая реализация системы диагностики на основе нейронной сети

Рис.2.1. Расчетная кинематическая схема кривошипно-коромыслового механизма «двуплечего» типа
Выберем для решения задачи систему координат, оси которой проходят через опоры кривошипа и коромысла, как показано на рис.2.1. Примем следующие обозначения для длин сторон шарнирного четырехзвенника: кривошип АВ = г, шатун ВС = к, заднее плечо коромысла СЮ = //, переднее плечо коромысла ВЕ = 12, расстояние по горизонтали от начала координат до оси вращения кривошипа ОА = тх, расстояние по вертикали от начала координат до оси качания коромысла ОВ = пу, угол между горизонтальной осью ОХ и отрезком АВ (кривошипом) обозначим как вращение кривошипа в соответствии с конструктивным решением, принятым для станков рассматриваемого типа - по часовой стрелке. Тогда координаты всех точек представленного на рис.2.1 кривошипно-коромыслового механизма будут однозначно определяться углом ф Кр, а именно:
Для нахождения координат точки С заметим, что она движется по окружности с центром в точке В и радиусом ВС. Тогда ее движение описывается уравнением:
А(тх; 0);
В(тх+г со5(ф кр); г лш(ф кр)); 0(0; пу).
(2.6)
(2.7)