Введение
1. Обзор современного состояния электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса 11
1.1. Классификация агрегатов нефтегазового комплекса на основе анализа кинематических схем 11
1.2. Общее состояние теории и тенденции развития электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса 15
1.2.1. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод 16
1.2.2. Асинхронный электропривод с устройствами плавного пуска 19
1.3. Электропривод буровых установок 27
1.4. Электропривод скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти 34
1.5. Электропривод механизмов центробежного типа 40
1.6. Постановка задач исследования 41
2. Математические модели элементов механической части электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса .47
2.1. Математическая модель кривошипно-коромыслового механизма станка-качалки 47
2.2. Математическая модель распределенной колонны штанг и бурильных или насосно-компрессорных труб (НКТ) 56
2.2.1. Общие подходы к моделированию колонны штанг или труб 56
2.2.2. Расчетная схема и математическая модель колонны штанг 57
2.2.3. Расчетная схема и математическая модель колонны НКТ 63
2.2.4. Об определении некоторых параметров модели 63
2.3. Математическая модель плунжерного насоса 74
2.4. Математическая модель клиноременной передачи с редуктором 82
2.5. Математическая модель системы «барабан-канат» 88
2.5.1. Учет смещения каната вдоль оси барабана 88
2.5.2. Учет изменения радиуса навивки при переходе каната на следующий слой 90
2.5.3. Учет изменения момента инерции барабана 90
2.6. Математическая модель талевой системы 93
2.7. Математическая модель системы с упругими валами при наличии дисбаланса 99
2.8. Выводы 105
3. Разработка математической модели и исследование режимов работы электропривода ШГНУ 106
3.1. Математическая модель электропривода системы «тиристорный преобразователь напряжения - асинхронный двигатель» (ТИН-АД). 106
3.2. Математическая модель электропривода ШГНУ на основе системы ТПН-АД 113
3.3. Компенсация уравновешивающего момента двигателя в электроприводе ШГНУ на основе системы ПЧ-АД 125
3.4. Разработка электропривода системы ТПН-АД с бездатчиковым измерителем скорости 129
3.5. Выводы 138
4. Исследование и оптимизация энергетических показателей электроприводов ШГНУ 140
4.1. Потери энергии и выбор мощности двигателя в системе ТПН-АД 140
4.2. Анализ и оптимизация потерь энергии в электроприводе ШГНУ 142
4.3. Анализ и оптимизация энергопотребления в электроприводах ШГНУ 153
4.4. Разработка способов уравновешивания станков-качалок 159
4.5. Выводы 162
5. Разработка структуры и анализ работы системы автоматического управления ШГНУ 164
5.1. Постановка задачи автоматического управления ШГНУ 164
5.2. Анализ статических усилий в подвеске устьевого штока 167
5.3. Методы оценки динамического уровня жидкости в скважине 172
5.3.1. Измеритель динамического уровня жидкости периодического действия 173
5.3.2. Измеритель динамического уровня жидкости непрерывного действия 176
5.4. Структура системы автоматического управления ШГНУ 180
5.4.1. Общая структурная схема автоматизированной станции управления ШГНУ 180
5.4.2. Структура системы автоматического регулирования динамического уровня 182
5.4.3. Структура системы автоматического регулирования степени незаполнения насоса .185
5.5. Математическая модель системы автоматического регулирования динамического уровня 189
5.6. Исследование процесса регулирования динамического уровня жидкости в скважине 193
5.7. Выводы 199
6. Разработка алгоритмов и методов автоматической диагностики ШГНУ 201
6.1. Задачи диагностики ШГНУ 201
6.2. Алгоритмы блокировок и защит электропривода ШГНУ 202
6.3. Алгоритмы обнаружения типовых неисправностей ШГНУ 206
6.4. Алгоритм измерения степени незаполнения насоса 209
6.5. Система диагностики ШГНУ на основе нейронной сети 211
, 6.5.1. Постановка задачи 211
6.5.2. Цифровое представление динамограмм 213
6.5.3. Синтез нейронной сети 215
6.5.4. Тестирование нейронной сети 219
6.5.5. Техническая реализация системы диагностики на основе нейронной сети 222
6.6. Выводы 224
7. Опытные испытания систем автоматического управления ШГНУ 225
7.1. Задачи и методы испытаний 225
7.2. Исследование динамических характеристик скважин и ШГНУ 226
7.2.1. Диаграммы восстановления уровня и откачки жидкости
в скважине 226
7.2.2. Регулировочные характеристики скважин и ШГНУ 227
7.2.3. Семейство динамограми 230
7.3. Испытания разработанных измерителей динамического уровня 232
7.3.1. Характеристики измерителей по "статическим" и "средним" усилиям 233
7.3.2. Характеристики измерителей по "верхним" и "верхним-нижним" усилиям , 236
7.4. Испытания системы регулирования динамического уровня 240
7.5. Выводы 240
8. Разработка рациональных структур электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса на основе систем ТПН-АД 242
8.1. Классификация систем управления объектно - ориентированными
асинхронными тиристорными электроприводами 242
8.2. Объектно - ориентированный контроллер технологического
электропривода системы ТПН-АД , 248
8.2.1. Структура объектно-ориентированного контроллера 249
8.2.2, Структура программного обеспечения 251
8.3. Электропривод штанговых глубинно-насосных установок 257
8.4. Электропривод поршневых насосов высокого давления 264
8.5. Электропривод механизмов центробежного типа 266
8.5.1. Электропривод аппаратов воздушного охлаждения газа 266
8.5.2. Электропривод механизмов с дисбалансом на упругом валу 270
8.6. Выводы 273
9. Разработка программного обеспечения для исследования, расчета и проектирования электроприводов агрегатов нефтегазового комплекса 275
9.1. Программное обеспечение микропроцессорной системы управления * ШГНУ 275
9.2. Разработка приложений для объектного программирования задач электропривода в среде Delphi 281
9.3. Программный моделирующий комплекс «ЭллАДа» - «Электропривод на базе Асинхронного Двигателя» 293
9.4. Программный моделирующий комплекс «ЭСКАДа» - «Электропривод Станка-Качалки с Асинхронным Двигателем» 296
9.5. Программный моделирующий комплекс «ЭльБА» - «Электропривод Бурового Агрегата» 298
9.6. Выводы 304
Заключение 305
Литература
