Розробка методу діагностування заглиблених електроустановок для видобутку нафти

Abstract

Дисертація присвячена розробці методу діагностування заглибних електроустановок для видобутку нафти, що базується на оцінці крутного моменту на валу заглибних електродвигунів. Розроблена діагностична модель відцентрового насосу, обгрунтовано вибір діагностичної ознаки його стану, на основі якої розроблено алгоритм і метод діагностування. Визначено умови працездатності розробленого методу. Розроблено систему діагностування, визначено критерій її організації та проведена оцінка ефективності. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на нафтовидобувному підприємстві НГВУ „Чернігівнафтогаз”, а також в навчальному процесі.

Диссертация посвящена разработке метода диагностирования погружных электроуст ановок для добычи нефти, который базируется на оценке крутящего момента на вале погружного эектродвигателя. Разработана диагностическая модель центробежного насоса, обосновано выбор диагностического признака его состояния, на основе которого разработано алгоритм и метод диагностирования. Определено условия работоспособности разработанного метода. Разработано систему диагностирования, определен критерий ее организации и проведена оценка эффективности. Основные результаты работы нашли промышленное внедрение на нефтедобывающем предприятии НГДП «Чернигофнефтегаз», а также в учебном процессе. Диссертация состоит из вступления, пяти разделов и приложений. Во вступлении обоснована актуальность работы, сформированы цели и практическая ценность работы, отображены основные результаты работы, которые выносятся на защиту. В первом разделе исследованы условия возникновения постепенных отказов установок ЭЦН, обосновано выбор закона их распределения и определены его параметры. Проведен критический анализ современного состояния методов и средств диагностирования состояния установок ЭЦН в процессе эксплуатации. Показано, что при диагностировании состояния ЭЦН наиболее часто то используются методы вибродиагностики, которые не позволяют оценить состояние установки ЭЦН на уровне ее узлов, а дают только интегральную оценку состояния. Показано перспективность использования оценки крутящего момента на вале ПЭД, как диагностического признака состояния центробежного насоса (ЦН) и обусловлено использование непрямых методов измерения его измерения. На основании анализа современного состояния проблемы сформулированы цель и задачи исследования. Во втором разделе рассматриваются теоретические положения метода диагностирования состояния УЭЦН. Построена диагностическая модель центробежного насоса, в основу которой положен метод электрогидравлических аналогий. Модель позволила описать изменения крутящего момента на вале ПЭД, которые обусловлены износом его рабочих органов. Построена передаточная функция установки ЭЦН, которая позволила определить условия работоспособности в области динамических параметров установки, как наложение ограничений на перемещение кореней характеристического уравнения в комплексной плоскости. В третьем разделе рассматривается методическое, техническое и программное обеспечение экспериментальных исследования взаимосвязи крутящего момента на вале ПЭД и износом рабочих органов ЦН. Разработана информационно-измерительная система, состоящая из блока первичных преобразователей , мультиплексора, АЦП и микропроцессорного устройства, в качестве которого использована ПЭВМ класа АТ-286. Разработано программное обеспечении измерительной системы. В основу работы системы положен алгоритм измерения крутящего момента на основании метода энергетических диаграмм. В четвертом разделе проводится анализ экспериментальных данных полученных с использованием разработанной информационной системы в стендовых и промысловых условиях, сравнение их с результатами математического моделирования ЦН и разработка метода его диагностирования. Исследовано влияние эксплуатационных факторов на изменение крутящего момента, показано особенности влияния каждого из факторов. Показано влияние износа рабочих органов насоса как на среднее значение крутящего момента, так и на отдельные составляющие его спектра, на основании чего обосновано выбор диагностического признака износа рабочих органов - отношение сумы уровня первых трьох гармоник спектра крутящего момента к суме уровня четвертой и пятой гармоник. На основании чего разработано алгоритм и метод диагностирования ЦН. Апробация разработанной математической модели ЦН на экспериментальных данных, с использованием оболочки МаthCad, подтвердила адекватность результатов моделирования экспериментальным даным. В пятом разделе обусловлено конфигурации системы диагностирования состояния ЦН и выбор основных ее составляющих. Определен критерий организации СД и определены условия, которые обеспечивают его максимальное значение. Рассчитана достоверность диагностирование состояния установок ЕЦН с использованием даного метода. Разработанные метод и технические средства приняты к внедрению нефтедобывающим предприятием НГДП «Черниговнефтегаз». Результаты исследований использованы в учебном процессе при изучении дисциплин «Основы теории надежности и технической диагностики систем», «Проектирование систем диагностирования», «Методы и средства диагностирования оборудования нефтегазового комплекса» для студентов специальности 7.091401 Системы упраления и автоматики.

Dissertation is devoted to working out of the methods of diagnostics of submersible pump for oil extraction that based on valuation of torque on the shaft of immersed electric motors. The diagnostics model of centrifugal pump was worked out. The diagnostics index of its state was defined. The algorithm and the methods of diagnostics were worked out on the base of the diagnostics index. The diagnostic system was worked out. The basic results of the work were implemented in industry of “Chenigivnaftogas” and in teaching process.