电动潜油螺杆泵工况诊断方法研究

摘要

电动潜油螺杆泵因其能耗小、占地面积小的优点及其在水平井、斜井、含砂井开采中的独特优势，在我国采油行业获得了较快的推广。然而，目前由于不能及时准确诊断机组工况，影响了机组寿命和生产效益，限制了电动潜油螺杆泵的进一步推广。本文根据电动潜油螺杆泵油井安全、高效生产的需要，对电动潜油螺杆泵工况诊断方法进行了研究。论文研究完成的主要工作如下： 提出了电动潜油螺杆泵工况诊断系统的设计方案。从原理及结构的角度对电动潜油螺杆泵系统进行了简要介绍，并结合其特点及现状，分析了螺杆泵常用的工况诊断技术，确定了电动潜油螺杆泵工况诊断系统的参数和方法。 实现了基于Matlab的电动潜油螺杆泵电参数状态识别和三相异步电机转速辨识建模仿真分析。提出了基于支持向量机（SVM）的多类分类算法，并根据分类目标不同对分类器进行分组研究，利用潜油电机实验数据完成了分类器的训练及测试。根据MRAS理论建立Simulink电机转速辨识模型，提出了利用辨识结果进行螺杆泵机组相关参数的计算、分析方法。 进行了工况的推理规则设计。通过多角度分析电动潜油螺杆泵典型工况的特征，采用逻辑判别的思想，根据主要参数状态与系统工况的关系，对电动潜油螺杆泵典型工况的推理规则进行了设计。 完成了基于Visual Basic的工况诊断系统软件编程。实现了数据接收、实时曲线显示、数据存储、工况诊断及操作建议、历史数据查询、油井管理及人员管理等功能模块的设计。 实验室仿真结果和数据分析表明，利用本课题研究提出的工况诊断方法，可以判断出电动潜油螺杆泵井的常见工况，为现场试验及应用奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1本课题的研究背景及意义

1.2课题的国内外研究现状

1.2.1 螺杆泵参数监测技术的国内外现状

1.2.2螺杆泵工况诊断技术的国内外现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章 电动潜油螺杆泵概述及工况诊断方案设计

2.1 电动潜油螺杆泵系统概述

2.1.1螺杆泵结构及举升原理

2.1.2电动潜油螺杆泵机组构成

2.1.3油井工况诊断的作用分析

2.2螺杆泵工况诊断方法分析与参数选择

2.3 电动潜油螺杆泵工况诊断方案设计

2.4本章小结

第3章基于支持向量机的电参数状态识别

3.1 电量信号的预处理

3.1.1 电量信号的频域分析

3.1.2电量信号的时域分析

3.2电参数状态识别方法的选取

3.3基于SVM的电参数多类分类算法设计

3.4电参数状态SVM分类器设计

3.5 电参数状态分类仿真结果与总结

3.6本章小结

第4章异步电机驱动螺杆泵转速辨识研究与分析

4.1三相异步电机转速辨识

4.1.1异步电机转速辨识方法分析与选择

4.1.2基于MRAS的转速辨识方案分析与选择

4.1.3基于MRAS的转速辨识模型总体设计

4.1.4基于MRAS的转速辨识仿真试验

4.2异步电机驱动螺杆泵的转速辨识

4.3螺杆泵转速辨识结果分析

4.4本章小结

第5章基于逻辑判别的工况诊断机理设计

5.1 电动潜油螺杆泵典型工况特征分析

5.2电动潜油螺杆泵工况推断机理设计

5.3本章小结

第6章 电动潜油螺杆泵工况诊断软件设计

6.1工况诊断软件的功能分析

6.2工况诊断软件的总体设计

6.3工况诊断软件功能模块的实现

6.3.1系统管理功能的实现

6.3.2系统监测功能的实现

6.3.3工况诊断功能的实现

6.4本章小结

结论

参考文献

致谢