Розширення можливостей діагностування нафтовидобувного обладнання за швидкісними характеристиками приводного електродвигуна

Abstract

Запропоновано метод підвищення точності розрахунку гальмівного моменту на валу приводного електродвигуна, який використовується при ватметрографічному методі діагностування штангових глибинно-насосних установок (ШГНУ), за допомогою додаткового вимірювання швидкості обертання його ротора. Встановлено, що оскільки швидкість обертання ротора залежить від навантаження на валу, то її можна використати в якості діагностичної ознаки замість ватметрограми і тим самим конструктивно спростити систему діагностування. На основі кінематичної схеми верстата-гойдалки отримано залежність зусилля в точці підвіски штанг від корисного гальмівного моменту на валу редуктора із врахуванням швидкості обертання ротора приводного електродвигуна. Проведено моделювання в середовищі MatLab, результат якого підтверджує можливість використання сигналу, який пропорційний до швидкості обертання ротора, у якості діагностичної ознаки. Наведено алгоритм діагностування ШГНУ методом вимірювання швидкості обертання ротора приводного електродвигуна верстата-гойдалки, в якому використовується апроксимація робочої характеристики приводного електродвигуна поліномом другого порядку, коефіцієнти якого однократно визначаються при калібруванні системи діагностування ШГНУ. Запропонований метод дає змогу проводити процедуру зрівноважування верстата-гойдалки та експрес-діагностику ШГНУ під час експлуатації нафтових свердловин.

The method for increasing the accuracy of the electric drive motor shaft brake torque calculation used in powermetering method for the sucker-rod pumping unit (SRPU) diagnostics with the help of additional measurement of its rotor rotational speed was developed. It was determined that due the fact that the rotor rotational speed depends on the shaft load there exists a possibility of using it as a diagnostics parameter instead of consumed power. This will allow to simplify the diagnostics system constructively. Based on kinematic scheme of the beam-pumping unit, the dependence of the stress in the rod hanger center on the reductor shaft useful brake torque was defined with the account of the electric drive motor rotational speed. Modeling with the help of the MatLab software was carried out and its results proved the possibility of using the signal, proportional to the rotor rotational speed, as a diagnostics parameter. In the article there is also an algorithm for the SRPU diagnostics with the help of the method for measuring the rotor rotational speed of the beam-pumping unit electric drive motor that uses approximation of the electric drive motor operating characteristic with the second-order polynomial whose coefficients are determined during the SRPU calibration procedure. The developed method provides a possibility to conduct the beam-pumping unit balancing procedure and SRPU express diagnostics during oil well operation.