Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Тенденции проектирования компьютерных имитаторов. Классификация имитаторов. Систематизация пользовательских требований 11
1.1. Имитаторы - как отдельный класс программно-аппаратного обеспечения 12
1.2. Имитатор как структурный компонент технологических процессов... 17
1.3. Определение и систематизация требований к имитаторам 30
Глава 2. Определение и обоснование принципиального состава имитаторов и формализованной последовательности разработки их составных элементов 52
2.1. Построение математической модели 58
2.2. Программная реализация 63
2.3. Формирование изображения (синтез изображения) 67
2.4. Формирование звукового окружения (синтез звука) 73
2.5. Реализация механизмов взаимодействия между пользователем и имитатором 74
2.6. Построение систем распределенной имитации 75
2.7. Реализация возможности использования имитаторов в системах управления обучением 79
Глава 3. Разработка имитационной модели УШСН 82
3.1. Описание объекта имитации 82
3.2. Формализованное описание объекта имитации 84
3.3. Определение требований к универсальности 86
3.4. Определение состава модели и взаимосвязи её элементов 86
3.5. Имитационная модель УШСН 93
3.6. Модель имитации оборудования устья 109
3.7. Модель имитации колонны штанг 109
3.8. Модель имитации системы скважины 112
3.9. Модель имитации работы ШСН 112
3.10. Модель имитации динамографа 113
Глава 4. Результаты апробации имитатора УШСН 114
4.1. Описание имитатора 114
4.2. Изменение длины хода 118
4.3. Динамометрирование УШСН 126
Выводы по работе 130
Библиографический список литературы 131
- Имитатор как структурный компонент технологических процессов...
- Формирование изображения (синтез изображения)
- Формализованное описание объекта имитации
- Изменение длины хода
Введение к работе
Актуальность работы.
Постоянное увеличение доли высокотехнологичного и дорогостоящего оборудования, его сложность и энергоемкость, опасность целого ряда производственных процессов, как в нефтегазовой, так и других отраслях промышленности, вызвало появление программно-аппаратных средств, имитирующих и отображающих реальные процессы в виртуальной среде. Применение таких средств позволяет проводить мониторинг, исследование и анализ технологических процессов, оценивать эффективность новых технологических и технических решений, совершенствовать основные и вспомогательные производственные процессы. Решение указанных задач на основе компьютерных имитаторов не требует вмешательства в производственные процессы, исключает в процессе имитации возможность возникновения реальных инцидентов и аварий в случае неверных технических и технологических решений и ошибочных действий персонала. Материальные затраты при компьютерной имитации значительно меньше, чем при выполнении аналогичных работ на реальном оборудовании.
Проблемы разработки компьютерных имитационных тренажеров и их программного обеспечения приведены в работах Дозорцева В. М., Луценко Е.В., Башкова К.А., Казака А.Б., Вигера И.Н., Т. Kanade, P.J. Narayanan, P. Rander. Вопросами разработки и производства компьютерных имитаторов занимаются такие известные фирмы, как Honeywell, Boeing, British Petroleum, Total, DrillSim и другие.
Несмотря на эффективность имитаторов, их внедрение осложнено отсутствием описания специфики имитаторов как класса программного обеспечения, отсутствием пользовательских требований и требований к составу имитаторов, методов реализации его составных элементов. Указанные затруднения сдерживают разработку и внедреіше имитаторов, позволяющих повысить уровень производственной деятельности предприятий нефтегазовой отрасли.
Цель работы. Обоснование и разработка методов компьютерного имитирования технологических процессов и оборудования предприятий нефтегазовой отрасли.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие основные задачи:
-
исследование современного состояния вопроса по разработке и применению имитаторов в нефтегазовой отрасли;
-
определение специфики имитаторов, как класса программного обеспечения (классификация);
-
выявление и систематизация пользовательских требований к создаваемым имитаторам для нефтегазовой отрасли;
-
обоснование принципиального состава имитаторов, определение методов реализации их элементов;
-
на основе полученных результатов разработать имитатор установки штангового скважинного насоса (УШСН).
Объект исследования: компьютерная имитация процесса эксплуатации и
обслуживания УШСН.
Предмет исследования: программно-аппаратная платформа и методы
разработки компьютерных имитаторов.
Методы исследования. При исследовании использованы методы теории
графов, математического моделирования, теории компьютерной графики,
теории алгоритмов и программирования.
Научная новизна
-
Систематизированы пользовательские требования к компьютерной имитации технологических процессов и оборудования в нефтегазовой отрасли.
-
Предложена классификация структуры имитаторов, обеспечивающая определение его составных элементов и их взаимосвязей в зависимости от целевого назначения.
3. Обоснована формализованная последовательность построения имитаторов, основанная на интеграции технологии распределенного имитационного моделирования и технологии предоставления электронного образовательного контента.
Практическая значимость
-
Систематизация пользовательских требований к имитаторам для нефтегазовой отрасли позволяет устранить проблемы, возникающие между разработчиками, заказчиками и конечными пользователями имитаторов.
-
Унификация структуры имитаторов и методов реализации их элементов позволяет многократное применение отдельных модулей при описании различных производственных процессов.
-
Формализованная последовательность построения имитаторов реализована на примере УШСН, позволяющего осуществлять имитацию основных технологических операций обслуживания установки в процессе эксплуатации.
Положения, выносимые на защиту
-
Классификация имитаторов технологических процессов и оборудования для нефтегазовой отрасли;
-
Систематизация пользовательских требований к компьютерным имитаторам.
-
Обоснование выбора технологии распределенного имитационного моделирования при создании имитаторов производственных процессов;
-
Имитатор установки скважинного глубинного насоса (УШСН).
Реализация и внедрение результатов работы
Результаты работы используются при разработке компьютерных имитаторов в Научно-исследовательском институте электронных образовательных ресурсов Тюменского государственного нефтегазового
университета (НИИ ЭОР ТюмГНГУ), внедрены в ООО «Газпром трансгаз Югорск» в виде имитатора «Поиск неисправностей при обходе оборудования компрессорного цеха», в учебный центр ОАО «Сибнефтепровод» в виде имитаторов «Техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт интеллектуального преобразователя давления YOKOGAWA EJX 430», «Техническое обслуживание, текущий ремонт, подключение и настройка электропривода задвижки ЭГЩ-100», «Технология процесса пуска и приема средств очистки и диагностики трубопроводов». Компьютерный имитатор кинематики станка-качалки передан для внедрения в учебный процесс РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Разработанный компьютерный имитатор УШСН применяется в учебном процессе ТюмГНГУ. В настоящее время на основе результатов исследований для ОАО «Сургутнефтегаз» создается комплекс компьютерных имитаторов для различных технологических процессов и применяемого оборудования.
Апробация научных положений и результатов работы
Основные положения и результаты работы докладывались на региональной научно-технической конференции «Информационные технологии в образовании» (Тюмень, 2004 г.); международной научно-практической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2005 г.); Всероссийском форуме «Современная образовательная среда — 2006» (Москва, 2006 г.); Всероссийском форуме «Современная образовательная среда - 2010» (Москва, 2010 г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано девять печатных работ, из которых четыре в рекомендованных ВАК РФ изданиях, на созданные имитационные комплексы получены четыре свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ (№2010612983, 2010613033,2010613035,2006611727).
Комплекс компьютерных имитаторов по работе и обслуживанию УШСН экспонировался на Всероссийской выставке «Современная
образовательная среда - 2010» и награжден золотой медалью и дипломом первой степени.
Структура и объем работы.
Имитатор как структурный компонент технологических процессов...
Применение имитаторов позволяет проводить следующие исследования: воспроизведение и анализ аварий; анализ потенциальной опасности промышленных" объектов; тестирование, настройка и оптимизация» существующего-технологического процесса, выявление «узких мест» исследуемого процесса; ускорение ввода технологических установок в эксплуатацию: Возможности имитаторов позволяют воспроизводить и анализировать аварии для выяснения их возможных причин и снижения риска повторного возникновения. При воспроизведении аварии можно оценивать правильность действия персонала, ирт штатной эксплуатации оборудования, выявить причины, повлекшие за собой возникновение аварии, действия персонала в аварийной ситуации и. ликвидации ее последствий. Такие исследования наиболее востребованы на опасных высокотехнологичных производствах.
Анализ потенциальной опасности промышленных объектов с помощью компьютерных имитаторов на методологии анализа опасностей по принципу «что будет, если» - HAZID?mra HAZOP (ГОСТ Р 51901.11-2005 Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство (МЭК 61882:2001)).
HAZOP - принятое в международной практике сокращенное обозначение исследования опасности и работоспособности, идентификации потенциальных опасностей в системе. Рассматриваемые опасности могут включать как опасности, касающиеся только самой системы, так и опасности со значительно более широкой сферой распространения, например, опасности для окружающей среды; идентификации потенциальных проблем работоспособности системы и, в частности, причин эксплуатационных нарушений и отклонений в производстве, приводящих к изготовлению несоответствующей продукции. Результаты исследований HAZOP, такие как идентификация потенциальных опасностей и- проблем работоспособности, оказывают существенную помощь в определении необходимых корректирующих мероприятий. Характерная особенность исследования HAZOP - проведение экспертизы, в процессе которой группа специалистов в различных научных дисциплинах под руководством лидера систематически исследует соответствующие части проекта или системы. Она идентифицирует отклонения от целей проекта системы, используя базовый набор ключевых управляющих слов. Методика направлена на стимуляцию воображения участников для идентификации проблем опасности и« работоспособности системы. Методика HAZOP должна рассматриваться-, как» расширение качественного исследования проекта, использующего экспериментальные методы.
Аналогично, при- помощи имитаторов можно моделировать и анализировать возможные последствия аварий, результаты различных стратегий действий персонала и т.д.
С помощью имитаторов можно исследовать параметры технологического процесса, в-зависимости от различных условий, что дает возможность не только для тестирования и настройки, но и для обнаружения слабых мест процесса и нахождения-способов его оптимизации. Устранение обнаруженных с помощью компьютерного тренажера «слабых» мест технологического процесса на одной из установок в компании DuPont позволило увеличить выпуск продукции на 1%, что дало предприятию прибыль 1,4 млн. долл. в год [50]. Применение компьютерных имитаторов для дополнительной тренировки персонала , с учетом особенностей работы оборудования и протекающих в нем процессов обеспечило в ряде случаев, ускорение ввода этого оборудования в эксплуатацию.[50]:
Система управления- персоналом практически на любом предприятии: направлена на решение следующих-основных задач: 1". Выработка стратегии в- формировании квалифицированных кадров; 2. Определение потребности в обучении кадров по отдельным его видам. 3. Правильный выбор форм; и методов подготовки, переподготовки и повышения квалификации. 41 Выбор . программно-методического и, материально-технического обеспечения! процесса обучения: как: важного» условия качества» обучения: 5; Финансирование сех видов, обучения в необходимом количестве ш контроль требуемого качества:
Формирование изображения (синтез изображения)
Трёхмерная графика - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. В имитаторах используются два вида представления моделей - полигональное и воксельное (voxel) [29]. Соответственно, полигональные модели определяются набором полигонов («сшиты» из плоских треугольников), а вексельные модели представлены трехмерным массивом элементов-кубиков. У каждого метода есть свои преимущества и недостатки. Например, воксельные модели требуют значительно больше памяти на хранение модели, чем полигональные, но содержат действительную информацию об объеме, а не о поверхности. На данный момент полигональные модели находят большее применение в игровых приложениях, а воксельные в научных и медицинских.
Как правило, применение двух разных представлений способно успешно дополнять друг друга, так, например воксельные модели могут с успехом использоваться для представления сплошных сред (дым, атмосферные явления, жидкости и т. д.), а полигональные - для представления сложных объектов, которые можно представить поверхностью. Независимо от способа представления, для синтеза изображения в имитаторах выполняются следующие шаги: 1. Настройка геометрического описания объектов среды (изменение положения, поворот, масштаб, изменения полигональной модели и т.д.), настройка материалов (свойства «краски»), настройка источников света, настройка камеры. 2. Визуализация, т. е. получение проекции изображения. 3. Post-обработка изображения (имитация помех, «ночного видения» и прочее). 4. Вывод на устройство отображения: Существует несколько технологий рендеринга, часто комбинируемых вместе - сортировка по глубине (Z-буфер), метод трассировки лучей j(raytrace, raycasting), глобальная иллюминация (global illumination, radiosity), методы для вексельных моделей. Z-буфер (используется в OpenGL и DirectX) - для каждого получаемого пиксела, его удалённость просчитывается и записывается в ячейку Z-буфера. Если пиксели двух рисуемых объектов перекрываются, то их значения глубины сравниваются, и рисуется тот, который ближе, а его значение удалённости сохраняется в буфер. Данный метод отличается высокой скоростью, в силу чего находит большое применение при создании имитаторов. Недостатком метода является высокая трудоемкость получения реалистичного изображения, формирования теней, затенения, отражений и т.д.
Метод трассировки лучей (raytrace, raycasting) - метод рендеринга, при котором изображение строится на основе замеров пересечения лучей с визуализируемой поверхностью: Различают прямую и обратную трассировку.
Глобальная иллюминация (global illumination, radiosity) - метод использует математику конечных элементов, чтобы симулировать диффузное распространение света от поверхностей и при этом достигать эффектов «мягкости» освещения.
Воксельные модели также удобны тем, что простейший алгоритм отрисовки трехмерной модели достаточно очевиден. Для улучшения качества изображения используются более сложные алгоритмы отрисовки. Например, алгоритм «Marching Cubes» (бегущие кубики) строит изоповерхность, опираясь на данные вокселов. Обычная реализация алгоритма использует значения 8-й соседних вокселов, чтобы отрисовать полигон, внутри куба образованного их координатами. Так как существует всего 256 возможных комбинаций, можно, заранее их подготовить и использовать типовые «кирпичики» (уже в экранных координатах) для отрисовки больших объёмов данных в хорошем качестве. Для воксельной графики возможен прямой вывод на объёмные дисплеи, получение проекции изображения в таком случае не нужно.
Методы трассировки лучей и глобальной иллюминации- отличаются более высокой сложностью, и, соответственно, меньшей скоростью, в силу чего находят большое применение в задачах формирования фотореалистичного изображения с учетом теней, отражений, свойств материалов и т.д. Недостатками метода являются сложность реализации и низкая скорость. При выборе метода необходимо найти компромисс между реалистичностью изображения и необходимым временем, затрачиваемым на его получение.
Методы реализации трассировки лучей, глобальной иллюминации и методы визуализации воксельных моделей подробно описаны в большом количестве специализированных источников, например, теория достаточно хорошо разобрана в [103], практическая реализация представлена в [52].
Методы оптимизации часто используются разработчиками имитаторов для снижения сложности графической сцены (количество треугольников, размер текстур, сложность текстурирования и т.д.), что необходимо для увеличения производительности, т.е. количества синтезируемых кадров в секунду.
Уровни детализации (LOD, Levels Of Detail) - один из наиболее часто используемых методов оптимизации графики, используемый при создании имитаторов. Суть метода заключается в подмене высоко-детализированного объекта сцены на менее детализированный объект при удалении наблюдателя от объекта. Реализация метода заключается в создании нескольких вариантов одного объекта с различными степенями детализации, которые переключаются в зависимости от расстояния объекта до виртуальной камеры. Под «упрощением» модели понимается уменьшение количества треугольников, размера и количества текстур, снижение сложности текстурирования. Грамотное использование уровней детализации способно существенно повысить скорость синтеза изображения, что особенно важно при работе имитатора в реальном времени [24].
Формализованное описание объекта имитации
В качестве прототипа для модели виртуальной УШСН используется ІШІСН8-3-5500 производства ПО «Уралтрансмаш» [76]. Таблица 3.1 Технические характеристики ПШСН8-3-55 1. Основные технические данные привода 1.1. Номинальная нагрузка на устьевом штоке, кН (кгс) 80 (8000) 1.2. Длина хода устьевого штока, м 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 1.3. Число качаний балансира в мин. 3-8,5 1.4. Система уравновешивания Кривошипная 1.5. Номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора, кН-м (кгс-м) 55 (5500) 1.6. Передаточное число редуктора 51,45 1.10. Максимальная мощность электродвигателя, кВт 30 1.11. Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм 6925 х-2250 х 5385 Входными, атрибутами станции управления будет являться нагрузка, возникающая в УШСН и воспринимаемая электродвигателем: Из этого; атрибута будут высчитываться мощность потребляемая электродвигателем,, а также возникновение неисправностей. Выходными атрибутами станции; управления будут являться-характеристики подаваемого тока на:электродвигатель.. 2; Привод штанговогоїскважйнного насоса . Система имитации ІШ1СН-должна позволять:: Г.. Имитировать кинематические процессы- ПШСН? - определять взаимоположение звеньев; привода» ГШІСШ друг относительно; друга и относительно какой-либо- точки пространства, (начало координат); в; любой момент времени;.. Данная система» должнаг включать изменение: длины хода. Входными параметрами данной системы будет являться положение;в. пространстве одного любого звена: кинематическойщепи, данный;параметре будет связатс системой имитации динамики ІШІСН; Выходными;, параметрами-; являются положения в пространстве всех остальных звеньев ГШІСН. 2. Имитировать динамику УШСН - позволять имитировать скоростные, инерционные и силовые характеристики кинематической цепи в зависимости от характеристик звеньев УШСН. Данную систему целесообразно составить из нескольких подсистем, характеризующих динамику составных частей: 2.1. Подсистема имитации динамики электродвигателя. Входными параметрами данной подсистемы являются характеристики тока подаваемого на электродвигатель со станции управления и нагрузка воспринимаемая электродвигателем от преобразующего механизма ПШСН (момент). Выходным параметром будут являться скоростные характеристики электродвигателя, момент передаваемый электродвигателем на преобразующий механизм и температура обмотки электродвигателя.
Данная подсистема должна имитировать скоростные и инерционные характеристики ПШСН, включать в себя имитацию моментов инерции звеньев - балансировка ПШСН. Имитировать неисправности, возникающие в процессе работы ПШСН (содержание и накопление неисправностей оборудования, их влияние на работу всей УШСН). Входными параметрами данной подсистемы являются скоростные характеристики электродвигателя, момент, возникающий в электродвигателе, и нагрузка, воспринимаемая от колонны штанг. Выходными параметрами будут являться момент передаваемый электродвигателю и скоростные характеристики передаваемые колонне штанг. 3. Оборудование устья Оборудование устья должна имитировать выход жидкости от колонны НКТ (скважина) и силу трения возникающую в устьевом сальнике ОУ. После ОУ имитация поведения жидкости из скважины не продолжается. Входным параметром будет являться скорость перемещения полированного штока (точки подвеса штанг) связанного с системой имитации динамики ПШСН. Выходными параметрами системы имитации ОУ являются сила трения, возникающая в устьевом сальнике и положение шибера задвижки ОУ ведущей в ППН или в дренаж. 4. Колонна штанг Система имитации колонны штанг должна позволять имитировать передачу поступательного движения от ШЫСН к ШСН. В данной системе должны учитываться местные сопротивления в паре «штанга-НКТ» и удлинение колонны штанг от воспринимаемой нагрузки.
Входными параметрами данной системы являются скорость перемещения полированного штока и нагрузка, воспринимаемая от ШСН. Выходными параметрами являются скорость перемещения низа колонны штанг (плунжера ШСН) и нагрузка, передаваемая к полированному штоку. 5. Скважина Система имитации колонны штанг позволять имитировать искривление ствола скважины и характеризовать добываемую жидкость (пластовое давление, содержание газа, содержание парафинов и смол, содержание песка). Данная система не содержит входных параметров. Выходными параметрами будут являться: - коэффициент содержания песка в добываемой жидкости; - коэффициент содержания газа в добываемой жидкости; - пластовое давление в скважине; - массив данных, характеризующих искривление скважины. 6. Штанговый скважинный насос Данная система должна позволять имитировать работу ШСН с учетом неисправностей возникающих (имеющихся) в ШСН (неисправность клапанов, неисправность цилиндра, неисправность плунжера).
Изменение длины хода
Выбор режим эксплуатации Рекомендуемая область применения привода представлена на рисунке 4.5 и в таблице 4.2. В зависимости от сочетаний длины хода и диаметра насоса нагружение преобразующего механизма и редуктора может не достигать максимальных значений одновременно. Диаграмма (рисунок 4.10) построена исходя из ограничения усилия в точке подвеса штанг величиной Р = 8000 и момента на выходном валу редуктора М=5500 кгс/м. Способ определения режима эксплуатации (диаметр насоса, длины хода, число качаний) с помощью диаграммы поясняется приводимым ниже примером: Необходимо определить режим откачки из скважины со средним дебитом нефти 22 м в сутки при глубине спуска насоса 1800 м. По горизонтальной оси из точки, соответствующей глубине спуска насоса 1800 м, восстанавливается перпендикуляр до пересечения с горизонтальной прямой, соответствующей подаче насоса Y1 = 22 м /сут.
Полученная точка «А» попадает в рекомендуемую область применения насоса диаметром 38 мм при длине хода 2,5 м. Для определения числа качаний при данной рекомендуемой длине хода (2,5 м; ён = 38 мм) нужно продолжить вверх перпендикуляр, восстановленный от горизонтальной области (точка «Б»), и определить отношение Y1 и Y2 по формуле: І = = 0,891 Y2 24,7 где Y1 — координата точки «А»; Y2 - координата точки «Б». Необходимое число качаний определяется по формуле: п = пр - - = 8,5-0,891 = 7,57, где пр = 8,5 кач/мин — расчетное число качаний. 120 Q, м3/сут 3iL0 400 800 1200 1600 2000 2400 Им Рисунок 4.5. Диаграмма области применения привода (при числе качаний в минуту 8,5, коэффициент наложения насоса - О В таблице 4.2 приняты следующие обозначения: S - длина хода штанги Н - глубина спуска насоса Р - нагрузка на устьевом штоке М - крутящий момент на выходном валу редуктора Q - производительность.
1. Проверить и обеспечить затяжку всех крепежных болтов: опор балансира и траверсы, стяжек кривошипов, противовесов на кривошипе, шатунов, редуктора к раме, стойки к раме, рамы к фундаменту, управление тормоза к раме, электродвигателя, площадок для обслуживания. 2. В зависимости от требуемой глубины спуска и подачи насоса выбрать необходимую длину хода и число качаний балансира. 3. Для обеспечения выбранной длины хода балансира необходимо: 3.1. Освободить головку балансира от нагрузки, установив устьевой шток на зажим. 3.2. Установить кривошипы в горизонтальном положении (при необходимости раскачкой кривошипа) и затянуть тормоз. 123 3.3. Установить стяжку между балансиром и стойкой и закрепить ее в проушине съемным пальцем. 3.4. Отсоединить шатуны от корпуса нижней головки шатунов. 3.5. Расстопорить и отвернуть гайки оси кривошипа, снять ось кривошипа вместе с нижней головкой шатуна и разрезной втулкой. 3.6. Вставить с наружной стороны в соответствующее выбранной длине хода штока отверстие кривошипа разрезную втулку. Во втулку ставить ось, при этом бурт втулки должен упереться в кривошип, а лыски на оси должны быть заведены за выступы кривошипа. Надеть с внутренней стороны кривошипа на ось круглую шайбу и завернуть гайку, надеть стопорную шайку, завернуть контргайку и застопорить отгибкой стопорной шайбы на грани гайки и контргайки. Гайку оси кривошипа затягивают усилием двух рабочих при длине рукоятки 2 м.
Провести в том же порядке установку и закрепление оси на другом кривошипе. 3.8. Закрепить шатуны на корпусе нижней головки. 4. Для обеспечения выбранного числа качаний балансира необходимо: 4.1. По таблице 4.3 выбрать диаметр шкива электродвигателя в зависимости от частоты вращения вала электродвигателя. 4.2. Установить электродвигатель (если произведена его замена вместо поставляемого с приводом). На его вал установить конусную втулку, надеть и закрепить на нее шкив необходимого диаметра. 4.3. Надеть и натянуть ремни клиноременной передачи, для чего необходимо: ослабить винт 1, обеспечив свободный поворот плиты электродвигателя в сторону от редуктора, затянуть винт 2 до натяжения ремней, закрутить винт 1. Натяжение ремней должно быть одинаковым. В случае ослабления отдельных ремней, замене подлежит весь комплект. 124 5. Проверить наличие смазки и масла согласно таблицы смазки. При необходимости дозаправить смазкой и маслом редуктор и трущиеся части привода. 6. Уравновесить привод. 6.1. Для уравновешивания привода, исходя из выбранного режима эксплуатации, необходимо определить требуемое число и расположение противовесов на кривошипах. 6.2. Предварительный расчет (ввиду пуска в работу). Максимальная нагрузка на полированном штоке: РМАХ = мшт +МЖ =H-SmT -Гшт +П-Ъж-уж, (4.1) где - Мшт и Мж - вес штанг в жидкости и вес жидкости в колонне НКТ, кг; Н — глубина качки, м; SUIT - площадь поперечного сечения штанг, м2; О Sac — площадь поперечного сечения столба жидкости в колонне НКТ, м ; ушт - удельный вес металла штанг, кг/м ; уж — удельный вес добываемой жидкости, кг/м . В расчетах удельный вес металла штанг и труб НКТ можно принимать равным ушт = 7850 кг/м , а удельный вес добываемой жидкости уж = 800-900 кг/м3. PMIN = Мшт = Н SmT Гшг (4.2) Требуемое уравновешивание: Р +Р СБ1 КОНСТР » С4-3) где СВ1 - требуемое уравновешивание, кг; СВконстр — конструктивная неуравновешенность привода, кг. В расчетах конструктивную неуравновешенность, для привода ПШСН8-3-5500, можно принимать СВконстр = 250 кг. По рассчитанному значению СВ1, и принятой длине хода по диаграмме (рисунок 4.6), определяется место установки противовесов на 125 кривошипах. Данная диаграмма предназначена для уравновешивания привода двумя грузами на каждом кривошипе. Доуравновешивание производится по показаниям амперметра. Уравновешенность считается удовлетворительной, если разность между показаниями амперметра при ходах штока вверх и вниз не превышает 10% от полусуммы двух максимальных значений силы тока за цикл. 10000 9000 8000 7000 60 № 5000 о 4000 3000 2000 1000 о О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 RSL, мм Рисунок 4.6. График определения места установки противовесов на кривошипе и их количество (масса противовеса Q = 650 кг) 1,2 1,6 2,0 2,5 3,0 126 Корректировку уравновешивания осуществляют исходя из замеров максимальных значений силы тока при ходах вверх и вниз. Суммарное расстояние, на которое требуется переместить в совокупности противовесы, для достижения уравновешенности определяется по формуле: Л 2000- (їв -Ін) ЛГ= Qp.„ 4-4 где Аг — искомое расстояние, см; (1в - 1н) - разность максимальных значений силы тока при ходах вверх и вниз, А; Qp = 650 кг - масса противовеса; При Аг 0 противовесы нужно двигать от центра, при Аг 0 - к центру вращения кривошипов. 4.3. Динамометрирование УШСН Динамометрирование - метод оперативного контроля и анализа работы подземного оборудования в скважинах, оснащенных станками-качалками. Включает интерпретацию по динамограмме причин, вызвавших снижение или прекращение подачи насоса, назначение нужного вида ремонта, а также проверку качества его проведения. Производится по установленному графику и в случаях нарушения.режима работы скважины. На рисунке 4.7 показана теоретическая динамограмма. Точка А -начало хода устьевого штока вверх АБ — восприятие нагрузки от веса жидкости после закрытия нагнетательного клапана. Отрезок 6Б - потеря хода плунжера в результате удлинения штанг и сокращения труб, отрезок БВ соответствует ходу плунжера вверх. При обратном ходе штока линия ВГ отображает разгрузку штанг от веса жидкости (трубы растянулись, а штанги сократились на длину отрезка П). В интервале ГА (ход плунжера вниз) нагрузка
