Системы и алгоритмы энергосберегающего управления частотно-регулируемыми электроприводами штанговых скважинных насосных установок

• Автор: Сакаев, Амир Финатович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения и сокращения Введение
Глава 1. Обзор современного состояния электроприводов штанговых скважинных насосных установок
1.1 Обзор существующих способов эксплуатации нефтедобывающих скважин
1.2 Обзор современного состояния электроприводов штанговых скважинных насосных установок
1.3 Постановка задач для исследований
Глава 2. Математическая модель системы «электропривод - станок-качалка - штанговая скважинная насосная установка»
2.1 Структурная схема математической модели системы «электропривод - станок-качалка - штанговая скважинная насосная установка»
2.2 Математическая модель электропривода станка-качалки
2.3 Математическая модель кинематики станка-качалки
2.3.1 Определение параметров движения кривошипа станка-качалки при заданных законах движения точки подвеса колонны штанг (решение обратной задачи кинематики)
2.3.1.1 Решение обратной задачи кинематики для угла поворота кривошипа станка-качалки
2.3.1.2 Решение обратной задачи кинематики для скорости вращения кривошипа станка-качалки
2.3.1.3 Решение обратной задачи кинематики для углового ускорения кривошипа станка-качалки
2.3.1.4 Результаты решения обратной задачи кинематики станка-качалки

2.3.2 Определение параметров движения точки подвеса колонны штанг при заданном законе движения кривошипа станка-качалки (решение прямой задачи кинематики)
2.4 Математическая модель динамики станка-качалки
2.5 Математическая модель системы «колонна штанг — плунжерный насос - столб жидкости - колонна насосно-компрессорных труб»
2.6 Оценка адекватности разработанных математических и имитационных моделей системы «электропривод — станок-качалка -штанговая скважинная насосная установка»
Глава 3. Определение рациональных параметров движения точки подвеса колонны штанг
3.1 Классификация усилий, зависящих от параметров движения точки подвеса колонны штанг
3.2 Закон движения точки подвеса колонны штанг при равенстве сил инерции, сил трения и сил, возникающих в результате продольных колебаний
3.3 Закон движения точки подвеса колонны штанг, обеспечивающий снижение максимальных значений сил инерции
3.4 Закон движения точки подвеса колонны штанг, обеспечивающий снижение максимальных значений сил трения
3.5 Закон движения точки подвеса колонны штанг, обеспечивающий снижение максимальных значений сил, возникающих в результате продольных колебаний
Глава 4. Система управления частотно-регулируемым электроприводом штанговой скважинной насосной установки
4.1 Структурная схема системы автоматического управления частотнорегулируемым электроприводом штанговой скважинной насосной установки

4.2 Система автоматического регулирования мгновенной скорости вращения
4.3 Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования мгновенной скорости вращения
4.4 Система автоматического регулирования средней скорости вращения
Глава 5. Разработка измерительных устройств для системы управления частотно-регулируемым электроприводом штанговой скважинной насосной установки
5.1 Датчик параметров движения точки подвеса колонны штанг
5.1.1 Анализ погрешностей акселерометра
5.1.2 Разработка методов определения параметров движения точки подвеса колонны штанг
5.1.3 Экспериментальные исследования датчика параметров движения
5.2 Датчик угла наклона балансира станка-качалки
5.3 Система определения динамического уровня нефти в скважине по ваттметрограмме на основе нейронных сетей
Заключение
Список использованных источников

Основными кинематическими параметрами станка-качалки являются длины звеньев а, Ъ, I, г и р, а основными переменными кинематическими характеристиками - угол поворота кривошипа СК сркр и перемещение ТПКШ л-А. При этом перемещение ТПКШ л'л соответствует длине дуги окружности А’А, которую описывает точка А (центр этой окружности расположен в точке О, а ее радиус равен а).
Найдем зависимость угла поворота кривошипа СК сркр от перемещения ТПКШ яА, то есть крЛЛг)- Из рисунка 2.4 видно, что угол поворота кривошипа СК сркр можно найти из следующего выражения:
Таким образом, для нахождения угла сркр необходимо определить выражения для углов <р и (р(}. Как будет показано далее, выражение для угла ср определяется положением кривошипа СК, поэтому обозначим угол <р, соответствующий положению кривошипа СК на рисунке 2.4 через ср', и найдем зависимость угла ср' от угла р. Из треугольников ООО’ и В0(9 находим:
Выражение (2.11) позволяет определять угол ср только при %Р е [0;-(я--сра) (что соответствует положению кривошипа СК на рисунке 2.4). С учетом изменения положения кривошипа СК относительно угла О’О’О” при изменении угла поворота кривошипа СК сркр в пределах от нуля до минус 2л, определим выражение для угла ср в общем случае:
- если ср е[0;-(я- -%)], то угол <р=<р'-ср0 - этот промежуток характеризуется
такими признаками, как ср' < л и < 0;

- если сркр е[-(л-0);-(2л--(»0)], то угол ср=ср0 ~ср' - этот промежуток
с1ср'
характеризуется такими признаками, как —— > 0;
Ркр =Р + Ро
(2.10)
(2.11)