Устройство для диагностирования состояния глубиннонасосного оборудования Советский патент 1990 года по МПК G05B23/02 

ние отрицательной части сигнала чика 1 усилия на выходе усилител

вход второго блока 1 Ч сравнения поступает с выхода второго блока 10 деления значение средней величины сигна- ограничителя 20 присутствует О

ла. датчика 1 усилия при ходе штанг вниз «5

NI- LUt /Мг, при этом на другой вход

l-i

второго блока 17 сравнения подается с второго выхода блока 15 уставок знана выходе усилителя-ограничителя присутствует 1. Сигнал с выход усилителя-ограничителя 20 одновр но поступает на входы второго 23 четвертого 25 элементов И. Сигна

ние отрицательной части сигнала датчика 1 усилия на выходе усилителяограничителя 20 присутствует О

на выходе усилителя-ограничителя 21 присутствует 1. Сигнал с выхода усилителя-ограничителя 20 одновременно поступает на входы второго 23 и четвертого 25 элементов И. Сигнал

7 15

с выхода усилителя-ограничителя 21 поступает на вход третьего элемента И 24. При наличии на-выходе таймера 29 сигнал 1 поступает на информационный вход счетчика 28. Счетчик 28 и дешифратор 27 образуют распределитель импульсов, при этом выходы дешифратора 27 являются выходами распределителя импульсов, а информационный вход -счетчика 28 является вхо дом распределителя импульсов. Сигнал с первого выхода дешифратора 27 (где количество циклов нагнетания и глубинного насоса определяется на этом элементе) через четвертый элемент 33 задержки подается на третий выход блока 16 управления. Входы элементов ИЛИ 26 соответственно подключены к выходам дешифратора 27. Сигналы с второго и последующих выходов дешифратора 27 по (п-1)-й включительно поступают на входы элемента ИЛИ 26, при этом на его выходе появляется 1, которая поступает на вход- первого элемен - та И 22, разрешая прохождение сигналов .генератора 19 тактовой частоты на входы второго 23 и третьего 24 элементов И.

Во время прохождения положительной части сигнала датчика 1 усилия 1 с выхода усилителя-ограничителя 20 раз решает прохождение сигналов генератора 19 тактовой частоты через второй элемент И 23 и передается на первый ыход в, блока 16 управления.

Во время прохождения отрицательной части сигнала датчика 1 усилия 1 с выхода усилителя-ограничителя 2 разрешает прохождение сигналов генера тора 19 тактовой частоты через третий элемент И 24 и передается на второй выход ьгблока управления.

После поступления n-го сигнала с выхода усилителя-ограничителя 20 на n-м выходе дешифратора 27 (конец цикла нагнетания глубинного насоса) появляется 1, на выходе элемента ИЛИ 26 сигнал О (так как на всех его входах присутствует О), который запрещает прохождение импульсов генератора 19 тактовой частоты через первый элемент И 22. 1 с n-го выхода дешифратора 27 включает таймер 29, на входе которого на определенное, зара- нее заданное время (в предлагаемом устройстве Т0с 1 ч), появляется О, при этом устройство не работает. Кроме того, 1 с n-го выхода дешифрато

5

0

161

5 ° 5

д

,,,

35

45

50

78

ра 27 обнуляет счетчик 28, через первый элемент 3,0 задержки поступает на четвертый выход Вч блока 16 управления. 1 с n-го выхода дешифратора 27 через первый 30 и второй 31 элементы задержки подается на пятый выход вг блока 16 управления. 1 с n-го выхода дешифратора 27 через первый 30, второй 31 и третий 32 элементы задержки подается на шестой выход 4 блока 16 управления. Обнулением счетчика 28 после выработки необходимых выходных сигналов блока 16 управления дешифратор приводится в нулевое состояние, на его первом выходе имеется сигнал 1, ко,торый передается на третий выход в3блока 16 управления (т.е. ), устройство подготовлено для последующей обработки значения поступающего сигнала датчика 1 усилия в случае выдержки заданного времени останова (ТОСл ч). По истечении заданного времени (Тост 1 ч) на выходе 29.

Таким образом, устройство определя ет среднее значение положительной и отрицательной частей сигнала датчика усилия и по результатам сравнение с заранее заданными величинами.

В предлагаемом устройстве не рассматриваются вопросы, когда выявляется случай иф 7Дн„ Превышение величины и $ (разность усилия на балансире при движении штанг вверх и вниз) над величиной ЛИ (номинальное значение разности усилия на балансире при движе - нии штанг вверх и вниз - величина уставки) свидетельствует о наличии значительных отложений парафина и о необходимости очистки колонны насосных труб. Не рассматриваются случаи при удовлетворении условий иФ и и, характеризующие различные предаварий- ныв1 неполадки, такие как выход из строя нагнетательной или приемной части, наличие утечек жидкости в нагнетательной и приемной частях насоса. Определение наличия предаварий- ной неполадки прихвата плунжера, удовлетворяющего условиям , не может решаться. Во время прихвата плунжер остается неподвижным по отношению к цилиндру при ходе штанг вверх и вниз. Прихват в нижнем положении вызывает растяжение штанг при ходе вверх на длину сальникового штока: при последующем ходе вниз они сокращаются до первоначальной длины. Максимальная нагрузка при ходе вверх значительно превосходит суммарный вес жидкости и штанг (т.е.ан ). Чем больше длина сальникового штока, тем опаснее напряжение, возникающее в верхних штангах. В случае прихвата плунжера в верхней части при ходе вниз они сжимаются на величину хода сальникового штока и нагрузка на штан ги значительно ниже теоретической. На основании указанных нагрузок пред- аварийная ситуация - прихват плунже - ра, может удовлетвориться и в условиях, когда обеспечивается , т.е. сам факт установления этого требования свидетельствует об аварийном состоянии. Конкретное определение состояния прихвата плунжера или наличие значительного количества отложений парафина в колонне насосных труб требует дополнительного анализа сигнала датчика усилия при движении штанг вверх. Поэтому случаи выявления аварийной ситуации указанных состояний при удовлетворении условия рассматриваются, так,как прихват плун жера и наличие парафина определяются (иф}1,5им) в аналоге и (4ф7Лн) в про тотипе соответственно предложенного устройства, с учетом превышения фактического значения веса жидкости над U или же н т«е. максимальная нагрузка при ходе штанг вверх превосходит суммарный вес жидкости и штанг, а при ходе вниз располагается ниже теоретической. Однако факт наличия в колонне насосных труб определяется превышением веса жидкости теоретической динамограммы, которая могла быть и удовлетворена в интервале 0,5U ,5ит.

В этом случае эффектным способом являлось бы определение разности усилия на балансире при движении вверх и вниз, а далее путем сравнения среднего значения сигнала датчика ус лия при ходе штанг вверх и вниз с соответствующими эталонными значениями. Поэтому выполнение этих условий не может обеспечивать определения состояния обрыва штанг. Выполнение условия частично, где рассматриваются в аналоге предложенного устройства (например, когда ,0,5Um, выход из строя нагнетательной или при-. емной части насоса). Но выполнение условия 11ф 4Um по месту расположения в теоретической динамограмме требует

161/ю

дополнительнойобработки сигнала дат0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чика усилия для выявления случая обрыва штанг. Так как случай выхода из строя нагнетательной части располагается на расчетной линии теоретического веса штанг, случай выхода из строя приемной части насоса располагается на высоте суммарной нагрузки от фактического веса жидкости и веса штанг, а случай обрыва штанг располагается либо в непосредственной близости, либо ниже теоретической линии веса штанг.

Выполнение условия U 0,5Um не мажет выявить случай обрыва штанг, так как определение амплитуды сигнала U, соответствующее фактическому весу жидкости, является недостаточным, в основном требуется обработка напряжения сигнала датчика усилия, соответствующего нагрузке на шток, равной весу штанг, что и решается в предлагаемом устройстве с учетом указанных особенностей, применительно взятое за прототип с добавлением второго блока 17 сравнения и элемента И 18, с использованием теми блоками и связями устройства, при котором позволяется выполнение поставленной цели. Ввиду усреднения за п циклов работы насоса значений усилия на балансире станка-качалки, выявления случая неисправности подземного оборудования для обрыва штанг происходит с большой достоверностью.

При обрыве штанг извлекают верхнюю часть штанг до оборванного конца и в зависимости от того, где произошел обрыв (в теле, утолщенном месте или муфте) спускают соответствующий ло- вительный элемент.

Использование изобретения за счет определения момента предаварийной ситуации позволяет своевременно произвести ремонт и обеспечить безаварийную работу глубиннонасосной установки, что увеличивает добычу нефти.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования состояния глубиннонасосного оборудования, содержащее датчик усилия штанги насоса, фиксатор нулевого уровня положительной части информационного сигнала, фиксатор нулевого уровня отрицательной части i информационного сигнала, первый и второй счетчики,анало11

15

го-цифровой преобразователь, первый и второй накапливающие сумматоры, первый н второй блоки деления, блок вычитания, первую схему сравнения, триггер, блок индикации, блок уставок усилий штанги и насоса и блок управления, выход датчика усилия подключен к входам аналого-цифрового преобразователя, фиксатор нулевого уровня положительной и отрицательной частей сигнала, выходы которых подключены к первому и второму информационным входам блока управления соответственно, первый информационный выход которого подключен к счетному входу первого счетчика и к входу первого слагаемого первого накапливающего сумматора, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом второго слагаемого первого накапливающего сумматора и с информационным входом первого слагаемого второго накапливающего сумматора, обнуляющий вход которого и обнуляющие входы первого накапливающего сумматора и первого и второго счетчиков подключены к выходу установки блока управления, второй информационный выход блока управления подключен к входу второго слагаемого второго накапливающего сумматора и к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен к входу делителя второго блока деления, вход делимого которого подключен к выходу второго накапливающего сумматора, выход первого накапливающего суммато0

161712

ра и выход первого счетчика подключены к входам соответственно делимого и делителя первого блока деления, разрешающий вход которого и разрешаю- 5 щий вход второго блока деления подключены к первому разрешающему выходу блока управления, второй разрешающий выход которого подключен к разрешающему входу блока вычитания, входы уменьшаемого и вычитаемого которого подключены к выходам соответственно первого и второго блоков деления, выход блока вычитания подключен к первому информационному входу первого блока сравнения, второй информационный вход которого подключен к первому выходу блока уставок, тестой выход блока управления подключен к разрешающему входу триггера, выход которого подключен к входу блока индикации, отличающееся тем, что, с целью увеличения полноты контроля, в устройство введены вто- ная схема сравнения и элемент И, информационный вход триггера подключен к выходу элемента И, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первой и второй схем сравнения, второй выход блока уставок подключен к первому информационному входу второго блока сравнения, второй информационный вход которого и вход вычитаемого блока вычитания подключен к выходу второго блока деления.

5

0

5

0

5

а

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для диагностирования состояния глубиннонасосной установки, оборудованной штанговыми насосами. Цель изобретения - увеличение полноты контроля. Устройство содержит датчик 1 усилия, фиксатор 2 нулевого уровня положительной части информационного сигнала, фиксатор 3 нулевого уровня отрицательной части информационного сигнала, первый 4 и второй 5 счетчики, аналого-цифровой преобразователь 6, первый 7 и второй 8 накапливающие сумматоры, первый 9 и второй 10 блоки деления, блок 11 вычитания, первую 12 и вторую 17 схемы сравнения, блок 15 установок, элемент И 18, триггер 13, блок 14 индикации и блок 16 управления. Устройство позволяет фиксировать состояние обрыва в колонне штанг путем осуществления прямого контроля фактических нагрузок на штанги в точке их подвеса. 5 ил.

8

гл гл r..f

+ t

Фие.З

ФигЛ

С

Начало

JL

, W-y«M

|CMl:-Fufc, 1

(tfitpV Crt :Cvf)

1

ИФ-(Д&О«Г(

и

лгут

ле/я

Переключение триггера 6 единичное состояние

Конец

Редактор Е.Копча

Фие.5

Составитель И.Алексеев

Техред М.Дндык Корректор С.Ыевкун

ало

JL

1

снЗ.уцГ |

|(ийр)ф- Смг:Сч

яед7