ЕКСПЕРИМЕТАЛЬНІ  ДОСЛІДЖЕННЯ КІНЕМАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕРСТАТА-ГОЙДАЛКИ ЗА ДОПОМОГОЮ СЕНСОРНОГО ВУЗЛА

В. Р. Харун; П. М. Райтер; Р. В. Рачкевич; І. І. Шостаківський

doi:10.31471/1993-9868-2023-1(39)-63-74

Автор(и)

В. Р. Харун ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
П. М. Райтер ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
Р. В. Рачкевич ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
І. І. Шостаківський ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9868-2023-1(39)-63-74

Ключові слова:

свердловинна штангова насосна установка, акселерометр, гіроскоп, кінематичні характеристики, кривошип, штангова підвіска

Анотація

На нафтовидобувних підприємствах велика увага приділяється діагностуванню наземного (верстат-гойдалка) та глибинного обладнання свердловинної штангової насосної установки. На даний час розвива-ються методи інтелектуальної діагностики із застосуванням різноманітних давачів, які об’єднуються в сенсорні вузли для вимірювання ряду характеристик механізмів і машин. В роботі описано апробацію універсального бездротового сенсорного вузла Steval-MKSBOX1V1 фірми STMicroelectronics (США). Це набір з різноманітних давачів, акумуляторної батареї та бездротового BLE-інтерфейс, який дозволяє вимірювати характеристики дистанційно. Для дослідження вибрано два давачі – гіроскоп та акселерометр, за допомо-гою яких вимірювались кінематичні характеристики виконавчого механізму верстата-гойдалки: кутової швидкості та прискорення кривошипа, а також прискорення штангової підвіски. Дослідження проведені на лабораторній установці, яка дозволяє моделювати роботу нафтовидобувної свердловини і складається з верстата-гойдалки СК3-1,2-630 та експериментальної свердловини, оснащеної вставним плунжерним на-сосом діаметром 55 мм, розміщеним на глибині 50 м. Оскільки сенсорний вузол вимірює кутову швидкість та прискорення в тривимірній системі координат, то для створення математичної моделі виконавчого ме-ханізму верстата-гойдалки використано метод векторного контура. Оскільки ланки виконавчого механізму рухаються в одній площині, то проведено обробку сигналів давачів у двох координатах. Порівняння теоре-тичних розрахунків та експериментальних досліджень показало, що використання припущення щодо постійної кутової швидкості кривошипа, вносить невелику похибку в 3,6 % між середніми значеннями кутової швидкості кривошипа, розрахованими теоретично та за експериментальними даними. Проте відхилення при розрахунку прискорення кривошипа може сягати 24,7 %, що пояснюється застосуванням припущення, що кутове прискорення рівне 0.

Посилання

Gabor Takacs, Laszlo Kis, Adam Koncz. The calculation of gearbox torque components on sucker-rod pumping units using dynamometer card data. J Petrol Explor Prod Technol. 2016. No 6. P. 101–110. DOI: 10.1007/s13202-015-0172-z.

Zamikhovskyi L.M., Rovinskyi V.A., Yevchuk O.V. Diahnostyka tekhnichnoho stanu shtanhovykh hlybynno-nasosnykh ustanovok : monohrafiia. Ivano-Frankivsk: Symfoniia forte, 2006. 308 p. [in Ukrainian]

Kharun V., Dzhus A., Gladj I., Raiter P., Yatsiv T., Hedzyk N., Hryhoruk O., Kasatkin S. improvement the method of evaluation and cor-rection of balancing of sucker rod pump unit drives. Eastern European Journal of Enterprise Technologies, 2018. Vol 6/7(96). P. 40-46.

Peng Cheng, Yan Jian. Application of Ontology to Knowledge Management of Sucker-rod Pumping System Fault Diagnosis. Journal of Automation and Control Engineering. June 2013. Vol. 1, No. 2. P. 126-131. DOI: 10.12720/joace.1.2.126-131

Boryn V.S., Kaliuzhnyi B.S., Maliar A.V., Holovach I.R. Diahnostyka stanu obladnannia hlybynonasosnoi ustanovky za momentom pryvodnoho dvyhuna. Metody ta prylady kontroliu yakosti. 2007. No 19. P. 9-12. [in Ukrainian]

Kopei B. V., Zamikhovskyi L. M., Yevchuk O. V., Stefanyshyn O. I., Kopei V. B. Vibratsiina diahnostyka tekhnichnoho stanu reduktoriv verstativ-hoidalok. Naftohazova enerhetyka. 2008. No 1(6). P. 60-65. [in Ukrainian]

Rovinskyi V.A. Vymiriuvach potuzhnosti pryvoda verstativ-kachalok. Metody ta prylady kontroliu yakosti. 2002. No 9. P .57-59. [in Ukra-inian]

Kharun V.R., Raiter P.M., Hlad I.M. Monitorynh tekhnichnoho stanu SShNU na osnovi dystantsiinoho kontroliu zminy kutovoi shvydkosti kryvoshypa. Neruinivnyi kontrol ta tekhnichna diahnostyka: materialy VIII Mizhnar. nauk.-tekhn. konf. 22-24 .11.2016. Kyiv, 2016. P. 85-88. [in Ukrainian]

Cherniak M.H. Zabezpechennia zadanoi tochnosti vymiriuvan liniinoho pryskorennia polotu rakety. Kosmichna nauka i tekhnolohiia. 2018. Vol 24. No 6(115). P. 3-15. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2018.06.003 [in Ukrainian]

Artomov M.P., Aiubov A.M. Vykorystannia suchasnykh prystroiv dlia kontroliu dynamiky mobilnykh silskohospodarskykh ahrehativ. Inzheneriia Pryrodokorystuvannia. 2017. No 2(8). P. 78-83. [in Ukrainian]

Ohliad novoi dorozhnoi tekhniky CAT. URL: https://zeppelin.ua/blog/ohlyad-novoyi-dorozhnoyi-tekhniky-cat/ (data zvernennia: 2.02.2023) [in Ukrainian]

Rudyk A.V., Lisovets N.I. Akselerometry dlia mobilnoi robototekhniky – ohliad suchasnoho stanu ta klasyfikatsiia. Visnyk inzhenernoi akademii nauk. 2018. No 4. P. 178-189. [in Ukrainian]

SensorTile. box wireless multi sensor development kit with user friendly app for IoT and wearable sensor applications: URL: https://www.st.com/en/evaluation-tools/steval-mksbox1v1.html (data zvernennia: 12.03.2023)

Shostakivskyi I.I., Kharun V.R. Mekhanizmy ta naslidky obvodnennia mastylnykh olyv u transmisiiakh shtanhovykh sverdlovynnykh nasosnykh ustanovok. Naukovyi visnyk IFNTUNH. 2021. No 1(50). P. 7-15. DOI: 10.31471/1993-9965-2021-1(50)-7-15 [in Ukrainian]

Kinytskyi Ya.T. Teoriia mekhanizmiv i mashyn: Pidruchnyk. Kyiv: Naukova dumka, 2002. 660 p. [in Ukrainian]