游梁式抽油机供液量分析与冲次自动控制

发布时间：2017-05-16 16:21

  本文关键词：游梁式抽油机供液量分析与冲次自动控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家经济的快速发展,石油作为战略储备资源越来越受到重视。与中东地区不同,我国油田的地层能量较低,经一段时间的开采后普遍出现供液能力不足的现象。油井供液不足会造成有杆抽油系统排油量降低,影响系统泵效,造成能源的浪费。根据井下的供液状况实时的调节有杆抽油系统冲次可有效提高系统泵效。首先,对有杆抽油系统的工作原理与示功图进行分析,设计示功图载荷信号的采集电路。对示功图载荷信号的采集电路进行仿真,验证其有效性。研究泵示功图的推导方法,分析泵示功图中凡尔开闭点和有效冲程的关系。采用五点曲率法计算泵示功图的曲率变化率,确定柱塞的有效冲程,计算有杆抽油系统的泵效。其次,针对供液不足问题,研究有杆抽油系统的泵效控制策略。分析矢量控制的坐标变换原理和异步电动机数学模型,建立基于电压空间矢量(SVPWM)的异步电机矢量控制系统。通过控制抽油机的转速,使有杆抽油系统的冲次与油井供液状态相匹配,达到提高系统泵效的目的。使用Matlab/Simulink搭建基于SVPWM的异步电机矢量控制系统仿真模型,通过仿真验证矢量控制系统的有效性。最后,搭建示功图载荷信号采集电路的实验平台,设计实验方案,对实验数据进行分析,验证采集电路的有效性。搭建有杆抽油系统的泵效控制实验平台,设计实验方案,对实验数据进行分析,对比实验前后有杆抽油系统的泵效,证实泵效控制系统的有效性。
【关键词】：示功图 泵效计算 泵效控制 矢量控制
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.2 国内外发展现状与趋势12-14
• 1.3 课题主要研究内容14-16
• 第2章 有杆抽油系统原理与示功图采集16-29
• 2.1 有杆抽油系统工作原理16-18
• 2.1.1 抽油机工作原理16
• 2.1.2 抽油泵工作原理16-18
• 2.2 示功图18-25
• 2.2.1 理论示功图18-19
• 2.2.2 典型故障示功图19-25
• 2.3 示功图载荷信号的采集与显示25-28
• 2.3.1 载荷信号采集电路25-26
• 2.3.2 显示电路26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 有杆抽油系统泵效计算29-48
• 3.1 有杆抽油系统的泵功图计算29-36
• 3.1.1 有杆抽油系统数学模型30
• 3.1.2 示功图的求解30-32
• 3.1.3 阻尼系数计算32-33
• 3.1.4 泵功图的求解33-34
• 3.1.5 多级杆柱泵功图求解34-36
• 3.2 基于泵功图的泵效计算方法36-46
• 3.2.1 有效冲程与凡尔开闭点的关系36-40
• 3.2.2 泵功图与凡尔开闭点的关系40-41
• 3.2.3 泵功图的预处理41-42
• 3.2.4 泵功图曲率计算42-44
• 3.2.5 柱塞有效冲程计算44
• 3.2.6 泵效计算44-46
• 3.3 泵效调整原则46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 有杆抽油系统泵效的矢量控制策略48-78
• 4.1 坐标变换48-52
• 4.1.1 坐标变换的目的与原则48
• 4.1.2 3s/2s变换（clarke变换）48-51
• 4.1.3 2s/2r变换（park变换）51-52
• 4.1.4 3s/2r变换52
• 4.2 异步电机数学模型52-56
• 4.2.1 异步电机三相动态数学模型52-55
• 4.2.2 异步电机两相静止坐标系上的动态数学模型55-56
• 4.2.3 异步电机两相旋转坐标系上的动态数学模型56
• 4.3 异步电机矢量控制系统56-59
• 4.3.1 矢量控制原理56-57
• 4.3.2 按转子磁链定向的异步电机矢量控制系统57-58
• 4.3.3 转子磁链观测器58-59
• 4.4 电压空间矢量控制技术59-68
• 4.4.1 SVPWM的八个基本空间矢量的形成59-62
• 4.4.2 电压空间矢量的合成62-64
• 4.4.3 SVPWM的两种作用方法64-66
• 4.4.4 SVPWM控制的定子磁链66-68
• 4.5 SVPWM的生成68-71
• 4.5.1 合成矢量所在扇区判断68
• 4.5.2 工作时间计算68-70
• 4.5.3 开关切换时间计算70-71
• 4.6 泵效控制系统仿真与分析71-77
• 4.6.1 异步电动机泵效控制仿真模型71-75
• 4.6.2 异步电机矢量控制系统仿真结果分析75-77
• 4.7 本章小结77-78
• 第5章 泵效控制系统实验及结果分析78-90
• 5.1 示功图载荷测量实验及结果分析78-80
• 5.1.1 载荷信号采集实验设备78-79
• 5.1.2 载荷信号采集电路实验结果分析79-80
• 5.2 泵效控制系统实验及结果分析80-89
• 5.2.1 泵效控制系统实验设备80-82
• 5.2.2 泵效控制系统实验结果分析82-89
• 5.3 本章小结89-90
• 第6章 结论90-91
• 参考文献91-93
• 在学研究成果93-94
• 致谢94

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