【摘要】：電動(dòng)機(jī)在工頻下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),曲柄軸扭矩波動(dòng)幅度較大,嚴(yán)重影響了抽油機(jī)系統(tǒng)平衡,即增加能耗,又降低設(shè)備壽命。電機(jī)變頻技術(shù)目前在油田應(yīng)用較為廣泛,但是多以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)研究變頻效果,缺乏理論依據(jù)。本文從理論出發(fā),基于國(guó)內(nèi)外有桿抽油系統(tǒng)仿真成果,精確分析了曲柄在勻速和變速情況下四連桿機(jī)構(gòu)以及懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;分析推導(dǎo)了非變頻與變頻條件下曲柄運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程以及考慮抽油桿柱縱向振動(dòng)的一維波動(dòng)方程;建立了基于以上兩個(gè)耦合方程的有桿抽油系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真模型,運(yùn)用迭代法求解;對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù),有較高的精度,并且在采用變頻措施后抽油機(jī)的運(yùn)行工況有明顯的改善。采用多因素模糊綜合評(píng)判方法,確立了基于懸點(diǎn)載荷、曲柄扭矩、抽油桿柱應(yīng)力和系統(tǒng)效率等的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以及隸屬函數(shù)及約束條件,以模糊評(píng)判結(jié)果值最大為目標(biāo),用鮑威爾算法優(yōu)選出最優(yōu)的變頻方案。通過(guò)對(duì)比變頻前后仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),懸點(diǎn)載荷、曲柄扭矩、電機(jī)功率峰值均有較大幅度的降低,最大載荷降幅達(dá)到10.5%,應(yīng)力范圍比也有很大的改善,對(duì)于兩級(jí)抽油桿,其兩級(jí)桿的應(yīng)力范圍比更加接近;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用該技術(shù)后的效果做了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明,采用變頻技術(shù)后,抽油系統(tǒng)多項(xiàng)指標(biāo)均有較大的改善,對(duì)理論提供了進(jìn)一步的驗(yàn)證�；诶碚撗芯颗c現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,開(kāi)發(fā)了一套基于C#程序語(yǔ)言和Matlab語(yǔ)言的抽油機(jī)系統(tǒng)變頻動(dòng)態(tài)控制軟件。
[Abstract]:When the motor runs at power frequency, the torque of crank shaft fluctuates greatly, which seriously affects the balance of pumping unit system, that is, increasing energy consumption and reducing equipment life. At present, motor frequency conversion technology is widely used in oil fields, but most of them are based on field test data and experience to study the effect of frequency conversion, which is lack of theoretical basis. In this paper, based on the simulation results of rod pumping system at home and abroad, the motion law of four-bar mechanism and suspension point under the condition of uniform speed and variable speed is accurately analyzed, the law equation of crank motion under the condition of non-frequency conversion and the one-dimensional wave equation considering the longitudinal vibration of sucker rod string are analyzed and deduced, and the mathematical simulation model of rod pumping system based on the above two coupling equations is established and solved by iterative method. Compared with the measured data and the simulation data, the accuracy is higher, and the operating conditions of the pumping unit are obviously improved after the frequency conversion measures are adopted. By using the multi-factor fuzzy comprehensive evaluation method, the evaluation index system based on suspension point load, crank torque, sucker rod column stress and system efficiency, membership function and constraint conditions are established. Aiming at the maximum fuzzy evaluation result, the optimal frequency conversion scheme is selected by Powell algorithm. By comparing the simulation results before and after frequency conversion, it is found that the suspension point load, crank torque and motor power peak value are greatly reduced, the maximum load drop is 10.5%, and the stress range ratio is also greatly improved. for the two-stage sucker rod, the stress range ratio of the two-stage sucker rod is closer to that of the two-stage sucker rod. The effect of the field application of this technology is statistically analyzed. The results show that many indexes of the pumping system are greatly improved after the frequency conversion technology is adopted, which provides a further verification of the theory. Based on theoretical research and field practice, a set of frequency conversion dynamic control software for pumping unit system based on C # program language and Matlab language is developed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE933.1

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本文編號(hào)：2508019