游梁式抽油机扭矩软测量系统研究与开发.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
游梁式抽油机扭矩软测量系统研究与开发
姓名:廖绪兵
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:黄安贻
20100501
中文摘要应用。但其工作效率低,能耗大等缺点在全球能源缺乏背景下显得日益突出,因此游梁式抽油机节能改造就显得非常重要。对游梁式抽油机工作状态下的电动机三相电压、电流、有用功率、无用功率、输出扭矩、光杆载荷与位移等参式抽油机用电动机的能量传递关系和损耗、抽油机的几何结构、运动规律以及变量;建立了基于神经网络和基于支持向量机的抽油机扭矩软测量模型并用遗传算法进行了模型优化,得出模型参数最优值;用预处理后的抽油机工况参数测试数据对软测量模型进行了泛化能力的测试验证,并运用砥骱虲平台对软测量模型计算复杂程度进行了分析,得出了以简单,计算时间不足ňǘ认喽越喜睢H窬缒P途ǘ茸罡撸算量适中,计算时间只有VС窒蛄炕P途ǘ壬圆钣贐窬缒P停然后,研究了建模数据的预处理方法;通过分析软测量所需要达到的精度及其他因素选择了软测量辅助变量测量用的传感器;根据软测量系统模型计算复杂程度确定作为系统微处理器,设计了其基本外围电路及其与传感器、⒓痰认喙亟涌诘缏贰Mü砑枨蠓治觯范ㄈ砑低车结构与流程,完成了/.实时操作系统的移植和应用软件的开发。游梁式抽油机具有结构紧凑、寿命长、维护方便等优点,在油田得到广泛数进行测量,了解它的运行状态则是设计游梁式抽油机节能设备的基础。目前众多工况参数中,电动机输出扭矩测试方法存在成本高、安装拆卸困难等难以解决的问题。而软测量技术恰是解决由于技术和经济方面原因难以用传感器直接测量某个量最具有吸引力和卓有成效的方法。因此展开了软测量技术在游梁式抽油机扭矩测量上的应用研究,内容如下:首先,介绍了课题研究背景即游梁式抽油机工况参数测试现状,给出了采用软测量方法来测量扭矩的解决方案并介绍了软测量技术研究现状。其次,阐述了软测量的原理和特点、设计步骤与建模方法;在分析了游梁受力情况后建立了两种不同的扭矩软测量机理模型;采用逐步回归法对实测数据进行分析,结合抽油机机理确定有用功率、光杆载荷与位移作为软测量二次下结论:一、所有软测量模型总体上都具有好的测量精度。二、机理模型计算但计算量大,计算时间超过。
抽油机扭矩软测量系统综合测试结果表明该系统能稳定可靠地运行,并能扭矩,软测量,神经网络,支持向量机,/一获得预定的测量精度。关键词:Ⅱ
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研究生┟:蘑激、导师┟≤勘乞日期扩詊..独创性声明学位论文使用授权书取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及明并表示了谢意。签名:日期:服务。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第髀游梁式抽油机工况参数测试技术现状本课题来源于武汉理工大学与某企业合作的“抽油机蓄能节能技术研究与随着我国工业的高速发展,人们对能源需求的日益增大与有限的能源所形成的矛盾越来越尖锐。特别是我国电力能源短缺近年来十分突出,每到用电高低渗井还有千米吨液电耗超过千瓦时的,因此油田节能潜力巨大。要实现油机用电动机的三相电压、三相电流、有用功率、功率因素、输出扭矩、光杆载中已有多种品牌的智能型三相电参数数据综合采集模块可供选用。这些模块利表法就可以准确地测量有用功率、功率因素以及有功电度等参数。传统的应变式载荷传感器和拉线式位移传感器广泛应用于抽油机光杆载荷与位移的测量,但应变式载荷位移传感器由于安装时需要停机,且受冲击型载荷,造成信号漂移现象严重:拉线式位移传感器测试时需贴近油井近距离操作,危险性大、量采用声弹或机械声源发声,包含多种频率分量,常导致无法测量或无法进行连续在线测量,且手工计算动液面位置,存在人为误差。武汉理工大学硕士学位论文开发钅俊峰,不得不拉闸限电,严重影响人们的生活和经济的发展。开发新能源和节能技术是解决上述矛盾的主要措施。油田作为耗能大户,其节能受到全世界的关注。据统计,我国机械采油系统的年耗电量已经超过注水系统