Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки
В статье приведены результаты промышленных испытаний экспериментальной мобильной системы контроля (МСК) в условиях старейшего НГПУ «Долинанефтегаз», которое решает важную экономическую проблему Украины. Испытания показали достоверность и эффективность диагностирования редукторов скважинной штанговой...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54258 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки / В.В. Лопатін // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 160-171. — Бібліогр.: 22 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-54258 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-542582014-01-31T03:11:54Z Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки Лопатін, В.В. В статье приведены результаты промышленных испытаний экспериментальной мобильной системы контроля (МСК) в условиях старейшего НГПУ «Долинанефтегаз», которое решает важную экономическую проблему Украины. Испытания показали достоверность и эффективность диагностирования редукторов скважинной штанговой насосной установки (СШНУ) с длительными сроками эксплуатации разработанной МСК. The results of pilot scale testing of mobile control system (МCS) in the oldest Corp. "Dolynanaftogas", which solves an important economic problem in Ukraine. Tests have shown the accuracy and efficiency of diagnosing gear downhole sucker rod pumping unit (DSRPU) long-life designed MCS. 2012 Article Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки / В.В. Лопатін // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 160-171. — Бібліогр.: 22 назв. — укр. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54258 [622.673.1: 681.514.54] uk Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В статье приведены результаты промышленных испытаний экспериментальной мобильной системы контроля (МСК) в условиях старейшего НГПУ «Долинанефтегаз», которое решает важную экономическую проблему Украины. Испытания показали достоверность и эффективность диагностирования редукторов скважинной штанговой насосной установки (СШНУ) с длительными сроками эксплуатации разработанной МСК. |
| format |
Article |
| author |
Лопатін, В.В. |
| spellingShingle |
Лопатін, В.В. Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки Геотехническая механика |
| author_facet |
Лопатін, В.В. |
| author_sort |
Лопатін, В.В. |
| title |
Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки |
| title_short |
Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки |
| title_full |
Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки |
| title_fullStr |
Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки |
| title_full_unstemmed |
Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки |
| title_sort |
результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54258 |
| citation_txt |
Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів свердловинної штангової насосної установки / В.В. Лопатін // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 160-171. — Бібліогр.: 22 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT lopatínvv rezulʹtatipromislovihviprobuvanʹmobílʹnoísistemikontrolûdlâznâttâvíbracíjnihharakteristikreduktorívsverdlovinnoíštangovoínasosnoíustanovki |
| first_indexed |
2025-07-05T05:37:36Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:37:36Z |
| _version_ |
1836784137557508096 |
| fulltext |
160
УДК [622.673.1: 681.514.54]
Канд. техн. наук В.В. Лопатін
(ІГТМ НАН України)
РЕЗУЛЬТАТИ ПРОМИСЛОВИХ ВИПРОБУВАНЬ МОБІЛЬНОЇ
СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ДЛЯ ЗНЯТТЯ ВІБРАЦІЙНИХ
ХАРАКТЕРИСТИК РЕДУКТОРІВ СВЕРДЛОВИННОЇ ШТАНГОВОЇ
НАСОСНОЇ УСТАНОВКИ
В статье приведены результаты промышленных испытаний экспериментальной мобиль-
ной системы контроля (МСК) в условиях старейшего НГПУ «Долинанефтегаз», которое ре-
шает важную экономическую проблему Украины. Испытания показали достоверность и эф-
фективность диагностирования редукторов скважинной штанговой насосной установки
(СШНУ) с длительными сроками эксплуатации разработанной МСК.
RESULTS OF INDUSTRIAL TESTING MOBILE CONTROL SYSTEM
FOR REMOVING VIBRATION CHARACTERISTICS REDUCER ROD
PUMPING WELLS
The results of pilot scale testing of mobile control system (МCS) in the oldest Corp.
"Dolynanaftogas", which solves an important economic problem in Ukraine. Tests have shown the
accuracy and efficiency of diagnosing gear downhole sucker rod pumping unit (DSRPU) long-life
designed MCS.
НПУ «Долинанафта» було створено в 1957 р., у 1970 році перейменовано в
НГВУ «Долинанафтогаз» і підпорядковано Державному об'єднанню «Укрнаф-
та» у м. Києві. У 1994 році виробниче об'єднання перетворено у відкрите акціо-
нерне товариство «Укрнафта». НГВУ «Долинанафтогаз» з виробничої одиниці
перетворено у дочірне підприємство зі статусом юридичної особи. У жовтні
1997 року «Долинанафтогаз» переведено у структурну одиницю ВАТ «Укрнаф-
та». Сьогодні нафтогазовидобувне управління «Долинанафтогаз» розробляє де-
сять нафтових родовищ, розташованих в межах Долинського і Рожнятівського
районів Івано-Франківської області. Тільки у 2008 році видобуто 311 тис. тонн
нафти та 87 млн. м
3
газу. Тому НПУ «Долинанафта» складає значну частку в
соціальному та економічному житі України. Більша частина обладнана НПУ
«Долинанафта» експлуатується понад 60 років, мають місце численні відмови і
аварії, кількість яких постійно зростає. З наземної частини устаткування сверд-
ловинної штангової насосної установки (СШНУ) редуктор є найбільш нестій-
ким елементом (приблизно 1/3 відмовлень). Основний парк редукторів СШНУ
складають ті, які пройшли багаторазові ремонти, тому середній ресурс стано-
вить не більше 8000 годин. Відомо, що найбільш важкі режими для редукторів
СШНУ є зрушення і режим аварійного гальмування, при яких виникають інтен-
сивні коливання зубчастих коліс, що супроводжуються ударами зубчастих пар.
Тому велике значення під час контролю МСК стану зубчастих пар редуктора
СШНУ має процедура порівняння поточного спектру віброшвидкості зі спек-
тром вібросигналу, зареєстрованим в попередньому замірі, який був виконаний
на справному редукторі.
161
Рис. 1.- Свердловина НГВУ ―Долинанафтогаз‖ №246-Д обладнана СШНУ з верстатою-
гойдалкою UР-12Т (редуктор R-55 після 8 років експлуатації) (м. Долина).
Проведені діагностичні обстеження на трьох свердловинах НГВУ ―Доли-
нанафтогаз‖, обладнаних СШНУ (рис. 1):
-св. №40-Д з верстатою-гойдалкою UР-12Т (редуктор R-55 після ремонту);
- св. №246-Д з верстатою-гойдалкою UР-12Т (редуктор R-55 після 8
років експлуатації);
- св. №58-ПД з верстатою-гойдалкою СК-8 (редуктор Ц2НШ-750Б після 8
років експлуатації).
Редуктор R-55 має евольвентне зачеплення, а редуктор Ц2НШ-750Б - зачеп-
лення Новікова (ОСТ 26-02-1200-75 та ТУ 26-16-5-76).
Свердловини №40-Д та №246-Д обладнані верстатми-гойдалками однаково-
го типу, з однаковими робочими параметрами (кількість качань за хвилину, ма-
са і розташування вантажів) та розташовані на невеликій відстані одна від од-
ної, що гарантує достатньо високу подібність характеру навантаження редук-
торів, тому порівняння вібраційних характеристик в даному випадку дозволяє
коректно визначити вплив часу напрацювання редуктора R-55 на його
вібраційний стан.
Технічні характеристики редукторів R-55 та Ц2НШ-750 наведені в таблиці
1.
162
Таблиця 1 -– Технічні характеристики редукторів верстатів-гойдалок
Показники R-55 Ц2НШ-750Б
Найбільший крутний момент, кНм 55 40
Норм. модуль:
I ступені
II ступені
5,114
6,749
5,000
8,000
Число зубів шестерні:
I ступені Z1
II ступені Z3
20
27
15
15
Число зубів колеса:
I ступені Z2
II ступені Z4
130
150
94
89
Торцевий модуль:
I ступені
II ступені
6
8
-
-
Кут I / II ступені 31º/32 º -
Передавальне число 36,100 37,180
Об’єм масляної ванни, л 200 150
Маса, кг 4450 2820
Як відомо, наявність бокових гармонік є ознакою дефекту зубчатого колеса,
що обертається з відповідною частотою (в даному випадку вихідного та
проміжного валів). У випадку редуктора Ц2НШ-750Б це підтверджується і ча-
совою діаграмою вібросигналу, де чітко видно ударні імпульси, що слідують із
частотою обертання вихідного валу (рис. 2).
Рис. 2. - Часова діаграма вібросигналу редуктора Ц2НШ-750Б.
Давач під час випробувань встановлювався на корпус редуктора поблизу
вихідного вала. Середня частота обертання вхідного вала редукторів R -55 та
Ц2НШ-750Б складала під час проведення віброобстежень відповідно:
ƒвх = 3,9 с
-1
та ƒвх′ = 3,53 с
-1
.
Отримані спектральні характеристики вібраційного сигналу редукторів,
наведені на рис. 3, свідчать про суттєве підвищення рівня вібрації практично в
163
усьому діапазоні частот для зношеного редуктора R-55 в порівнянні з недавно
відремонтованим. Спектр вібросигналу зубчатої передачі, яка перебуває в за-
довільному технічному стані, зазвичай містить складові на частотах обертання
вхідного та вихідного валів, а також складову на частоті зачеплення. Також
спостерігається велика різниця між амплітудами вібрації редукторів з еволь-
вентним зачепленням та зачепленням Новікова, яка досягає 3...3,5 разів.
а
б
в
а – R-55 (св. №40-Д), після ремонту; б – R-55 (св. №246-Д), зношений;
в – Ц2НШ-750Б (св. №58-ПД), зношений
Рис. 3 - Спектри вібрації редукторів СШНУ.
164
Редуктори верстатів-гойдалок є двоступеневими передачами, де генеру-
ються дві частоти зачеплення ƒz1 та ƒz2 :
для редуктора R-55
ƒz1 = 20 ƒвх та ƒz2 =
1
3Z
i
ƒвх =
130
20
27 ƒвх ,
для редуктора Ц2НШ-750Б
ƒz1′ = 15 ƒвх′ та ƒz2′ =
1
3Z
i
ƒвх′=
94
15
15 ƒвх′ ,
де і, і′1 – передавальне відношення I ступені, z3, z′3 – кількість зубів шестерні ІІ
ступені. Таким чином, для редуктора R-55 частоти зачеплення складають
ƒz1 =78,1 Гц та ƒz2 = 16,3 Гц, а для редуктора Ц2НШ-750Б – відповідно
ƒz1′= 52,9 Гц та ƒz2′ =88,5Гц.
Дослідження отриманих спектрів в діапазонах, близьких до частот зубоза-
чеплення, дозволяє виявити виражені максимуми на частоті ƒz1
(рис. 3).
70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90
0
20
40
60
amax 30
0.091289
a1k
a2k amax1
fm1fm0
78.1
f k
Рис. 4 - Спектри вібросигналів для нового і зношеного редуктора R-55
на частоті зубозачеплення.
На рис.4 спектри для нового і зношеного редуктора приведено на одному
графіку. Для нового редуктора максимум не досить чітко виражений і має неве-
лику амплітуду, на відміну від зношеного. На протязі періоду качання, що
відповідає одному оберту вихідного валу редуктора, навантаження суттєво
відрізняється для першого півперіоду (хід вниз – колона штанг розвантажена)
та другого півперіоду (хід вгору – колона штанг навантажена вагою стовпа
нафти всередині колони), що, очевидно, відповідає двом швидкостям обертання
двигуна і відповідно двом «горбам» на частотній характеристиці зліва і справа
від середньої частоти зубозачеплення. Також в обох випадках для зношених ре-
дукторів спостерігаються бокові смуги, віддалені від частот зубозачеплення на
частоту обертання вихідного валу редуктора, та, менш виражено – на частоту
обертання проміжного валу
Окрім частоти зубозачеплення, в спектрі вібросигналу наявна велика
кількість «піків» і «горбів», на перший погляд, незрозумілого походження.
Причиною їх наявності є коливання всіх елементів конструкції верстата-
качалки на власній частоті кожного з елементів під дією ударних імпульсів,
причому, як свідчать проведені дослідження, вібрація окремих елементів вер-
стата-качалки і навіть підземної частини СШНУ (редуктор, кривошип, опора,
165
балансир, полірований шток штангової колони), виявляє кореляцію порядку
0.48...0.54. Максимальний вклад у вібрацію, виміряну на корпусі редуктора,
окрім власних коливань валів зубчатих передач, вносять в першу чергу власні
коливання підшипників, а також, імовірно, шківів клинопасової передачі, та,
меншою мірою, всіх інших перелічених елементів.
Окремо слід виділити частотну смугу 1100-1800Гц, в якій виявляються
широкі максимуми в спектрі вібрації. Згідно, наприклад, ця смуга частот відоб-
ражає процеси тертя між елементами конструкції підшипників, причому при
погіршенні умов тертя внаслідок потрапляння механічних домішок у мастило
(що зумовлено зносом елементів) амплітуда спектральних складових суттєво
збільшується. В даному випадку можна спостерігати таку смугу частот в об-
ласті 1100...1300Гц для зношених редукторів обох типів, в той час, як для ново-
го редуктора R-55 суттєво виражений максимум відсутній.
Аналіз вібраційних характеристик редукторів різних типів свідчить, що за-
гальний рівень вібрації для редуктора з зачепленням Новікова в даному випад-
ку є суттєво меншим (рис. 3), що свідчить про його високу експлуатаційну
надійність.
В добре приробленому зачепленні Новікова зуби торкаються по лінії, завдя-
ки тому, що приведений радіус кривизни в перерізі, перпендикулярному до
лінії контакту, в багато раз (~100) перевищує приведений радіус кривизни
евольвентної передачі. При цьому зростає площа плями торкання зубів, що і за-
безпечує більшу несучу здатність зачеплення Новікова.
У випадку для зношених редукторів (рис. 5) спостерігаються бокові смуги,
віддалені від частот зубозачеплення на частоту обертання вихідного валу ре-
дуктора, та, менш виражено – на частоту обертання проміжного валу. Як відо-
мо, наявність таких бокових гармонік є ознакою дефекту зубчатого колеса, що
обертається з відповідною частотою (в даному випадку вихідного та проміжно-
го валів).
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
0
20
35
0.16585
a3k
fm1fm0
52.9
f k
Рис. 5 - Спектри вібросигналів на частоті зубозачеплення редуктора Ц2НШ750Б
(частота зубозачеплення колеса – 52,9 Гц).
Зсув по частоті між основним піком зубозачеплення і боковою гармонікою
свідчить про те, яке зубчате колесо має дефект. Якщо зсув рівний оберненій ча-
стоті вхідного вала – дефект знаходиться на ньому. Якщо зсув рівний оберненій
частоті вихідного вала, тоді дефект знаходиться на ньому. Деколи мають місце
166
бокові полоси від обидвох валів, при цьому найбільш дефектним буде той вал,
бокові гармоніки якого будуть мати більшу амплітуду.
Бокові гармоніки в спектрі вібрації зубчатої пари виникають через дві при-
чини. По-перше, під час проходження дефекту через зону контакту зубів у
вібросигналі спостерігається різке збільшення амплітуди. Цей імпульс у вібро-
сигналі повторюється через час, пропорційний одному оберту шестерні, з де-
фектним зубом. По-друге, під час проходження дефекту через зону контакту
зубів вихідного вала, що обертається, дуже мале загальмовування, а потім таке
ж прискорення. В іншому випадку, спочатку може бути прискорення, а потім
гальмування. На спектрі в одному та іншому випадку виникають бокові,
частіше всього симетричні, зубці поряд з частотою зубозачеплення, зсунутих на
частоту повторення такого процесу. Якщо бокові гармоніки справа і зліва
різняться за амплітудою, це свідчить про різну інтенсивність процесів галь-
мування і прискорення в момент проходження дефекту через зону контакту
зубів передачі.
Якщо дефект знаходиться на вхідному валі, то процес проходження дефекту
через зону зубозачеплення відбувається через один оберт цього вала і зсув бо-
кових гармонік відносно гармоніки зубозачеплення пропорційний оберненій
частоті вхідного вала. Якщо дефект знаходиться на вихідному валі, зсув боко-
вих гармонік буде дорівнювати оберненій частоті вихідного вала.
На перших етапах розвитку дефектів зубозачеплення частота зубозачеплен-
ня і бокові гармоніки, які є синхронними компонентами, містять в собі прак-
тично всю потужність вібросигналу. Протягом свого розвитку дефект стає
більш нестаціонарним, розподіленим за частотою, виникає багато процесів, які
ведуть до «розмитості» потужності вібросигналу на спектрі [15, 22] в проміж-
ках між частотою зубозачеплення і боковими гармоніками. У вібросигналі по-
чинають переважати асинхронні компоненти.
Виникає процес, коли синхронні компоненти не ростуть, а додаткова поту-
жність від дефекту концентрується в асинхронних гармоніках [15, 22]. Так
відбувається до того часу, поки асинхронні гармоніки не зрівняються за ам-
плітудою із синхронними. Це відбудеться в момент повної деградації зубчатої
пари, коли замість процесів тертя в зубчатому спряженні, будуть виникати
тільки динамічні удари.
Експериментальна мобільна система контролю (МСК), якої це виконано є
новим приладом контролю.
Свердловинні штангові насосні установки (СШНУ) і шахтні підйомні ком-
плекси (ШПК) - стаціонарні підйомні установки (СПУ) становлять важливу
частку в соціальному та економічному житі України. ШПК це єдина ланка
з’єднання гірської виробки з поверхнею, а СШНУ охоплює понад 65% діючого
фонду свердловин на Україні. Відмінною особливістю устаткування СШНУ і
ШПК – СПУ є безперервні технологічні процеси, що вимагають безперервного
вимірювання аналогових параметрів, а також складність і вибухонебезпека
устаткування (для виконання проектних робіт вимагається узгодження з Держ-
технаглядохоронпраці України), а основним джерелом змушених коливань у
167
СПУ є привід головного руху.
Створення МСК СПУ в остаточному підсумку припускає рішення основних
взаємозалежних завдань:
1. Детальне вивчення СПУ з метою виявлення найбільш уразливих місць і
складання переліку вихідних за припустимі норми безпечної експлуатації.
2. Локалізація джерел випромінювання підвищеної коливальної енергії в
СПУ.
3. Вибір необхідних засобів контролю параметрів і місць розміщення дат-
чиків на СПУ.
4. Визначення динамічних характеристик і математичних моделей контро-
льованого МСК з метою побудови моделі контролю СПУ.
5. Синтез ознак контролю, чутливих до зміни параметрів технічного стану
контрольованого МСК СПУ, установлюються їхні граничні значення за
вихідною інформацією по вібраційним параметрам, результатам обробки, що
збільшує відношення сигнал/завада, і математичним моделям СПУ.
6. Розробляються алгоритми МСК визначення поточного технічного стану
СПУ.
Тому у загальному виді пропонується гнучка функціональна блок-схема
МСК СПУ, яка адаптується до умов та завдань контролю і представлена на рис.
6
Рис. 6.- Гнучка функціональна блок-схема МСК технічного стану СПУ у загальному
виді, яка адаптується до умов та завдань контролю.
На рис.6 МСК СПУ складається з об'єкта контролю 1 з набором технічних
станів, що підлягають розпізнаванню - структурно-наcлідкова схема контролю
експлуатаційних дефектів, діагностичної моделі 2, каналів контролю (вібрацій-
них) характеристик 3, формувача контрольних ознак 5, формувача граничних
значень 4, обробки й аналізу сигналів 6.
Канали контролю 3 поставляють вихідну інформацію про стан об'єкта кон-
тролю 1, що втримується у вібраційному сигналі. Формувач контрольних ознак
168
5 технічного стану об'єкта 1 й окремих його елементів виконує функції пере-
творення вихідної інформації від 3 у відповідності алгоритмами виділення
необхідних характеристик і параметрів до заданого класу дефектів, що підля-
гають контролю. Наприклад, контролю МСК стану зубчатих пар редуктору
СШНУ. Для кожного класу дефектів формується в блоці 4 граничні значення
параметрів, які постійно уточнюються в блоках 5 й 6 (усереднені для даного
класу значення ознак контролю). Для формування контрольних ознак 5 і фор-
мувача граничних значень 4 використовується діагностична модель 2 по-
легшуючий процес пошуку інформативних компонентів контролю у
вібраційному сигналі каналу контролю 3. Специфіка методів контролю де-
фектів, що зароджуються, полягає у використанні різноманітних прийомів
підвищення чутливості компонент вібраційного сигналу до зміни технічного
стану контрольованого об'єкта 1, оскільки на стадії зародження дефекту завада
значно перевищує рівень корисного сигналу, що містить інформацію про зміну
технічного стану об'єкта 1. Через необхідність залучення формальних методів,
заснованих на неформальній діалоговій взаємодії МСК й оператора, блок
обробки та аналізу сигналів 6 за результатами може коректувати формувач кон-
трольних ознак 5 і формувач граничних значень 4.
У МСК, що пропонується, для виконання вібраційного контролю устатку-
вання СПУ із установленою точністю й надійністю, можна виділити три необ-
хідних етапи: перетворення (вибропроцесу), усереднення й порівняння із гра-
ничними значеннями.
При цьому, якщо в загальному випадку усереднення не можна зробити до
перетворення, то операція порівняння із граничними значеннями параметрів й
їхнє коректування може мати місце на будь-якому етапі процедури контролю
СПУ за допомогою гнучкості пропонованої функціональної блок-схеми (рис. 6)
та оптимізації вибору складу МСК, чого не було у попередників [1-12]. Із цього
випливає особливість запропонованої схеми, що процедура може бути різною
і залежати від контролю конкретної СПУ. Якщо порівняння виробляється
безпосередньо після перетворення вібраційного сигналу в електричну форму, то
як граничне значення використовується величина, що відповідає процесу кон-
тролю. Коли порівняння виробляється після перетворення, але до усереднення,
граничним значенням служить величина оцінки процесу контролю. Нарешті,
якщо порівняння є заключним етапом процедури контролю, як граничне зна-
чення виступає величина, зумовлена діагностичною моделлю. Формування гра-
ничних значень за допомогою діагностичної моделі враховує імовірнісні харак-
теристики, які є добре відомі.
Пропонований МСК розбивається на дві великі підсистеми: систему збору
даних і систему візуалізації. Система збору даних працює в режимі реального
часу підконтрольного технологічного процесу СПУ, а система візуалізації - у
реальному часі реакції людини.
Структура МСК СПУ базується на оптимізації параметрів апаратури кон-
тролю СПУ з урахуванням кінцевої дискретної множини альтернативних
варіантів, сформованих за результатами їхніх випробувань на функціонально -
169
структурних моделях за допомогою пропонованого алгоритму процесу синтезу
та концепції рішення проблем контролю стаціонарної підйомної установки. З
цього виникає потреба в оптимізації стратегії контролю стану стаціонарної
підйомної установки й вибір універсального критерію оптимальності, та вибору
складу вимірювань мобільної системи контролю при обмеженні числа
вимірювань.
Значний інтерес представляють залежності між допущеннями, при яких
вирішується завдання контролю (тестові виміри) МСК, і отримуваними резуль-
татами. Як правило, вона вирішується в два етапи: на першому з них зазда-
легідь визначають наближені значення параметрів МСК, а на другому виро-
бляють остаточне уточнення цих параметрів [13-15]. Відомий метод максимуму
апостеріорної вірогідності, що дає можливість визначати стан системи (СПУ)
не лише за результатами вимірювань, але і з урахуванням наявної апріорних
відомостей [16-19]. Це здійснюється відомим методом рекурентної фільтрації,
що дозволяє вирішувати задачу в темпі вступу вимірювальної інформації МСК.
Для практичної реалізації вказаних вище методів рішення даної задачі необ-
хідно задатися значеннями деяких імовірнісних характеристик помилок
вимірювань і моделі. Зазвичай досить знати їх математичне очікування і кова-
риаційну матрицю (останню - з точністю до довільного позитивного множни-
ка). Проте на практиці фактичні значення цих характеристик не співпадають з
прийнятими при побудові алгоритму обробки вимірювальної інформації МСК.
Це у ряді випадків призводить до значного погіршення точності отримуваних
результатів вимірювань в порівнянні з її оцінками, знайденими з теоретичних
міркувань при заданих імовірнісних характеристиках помилок. Виходячи з ви-
щевикладеного, нами розроблений новий некласичний метод рішення даної за-
дачі оцінки точності отримуваних результатів МСК, а також вибір оптимальної
стратегії проведення і обробки контролю (див. п.2.6) У основу розробленого
методу контролю лягли роботи М.Л. Лідова [20-21], де уперше запропоновано
цей підхід для військово-космічних вимірювань. На відміну від відомого кла-
сичного в пропонованому методі імовірнісні характеристики помилок початко-
вих даних МСК вважаються невідомими і задаються лише множини, до яких
належать сумарні помилки або їх характеристики. Пропонований метод кон-
тролю [22] основано на ідеї максимального використання всієї наявної інфор-
мації про СПУ, щоб отримати можливість перебороти аналітичні труднощі й
знайти відповіді на поставлені питання контролю. Метод контролю відрізняєть-
ся тим, що:
1. Формуються основні питання контролю СПУ, відповіді на які ми бажаємо
отримати. Множина цих питань дозволяє задати множину параметрів - вектор
стана СПУ.
2. Здійснюється декомпозиція СПУ на більш прості частини - блоки. В один
блок об'єднуються компоненти вектора, що перетворюються по близьких пра-
вилах, становища й процеси, що їх перетворюють.
3. Формуються вимоги й гіпотези щодо контролю СПУ в цілому й в окремих
її частинах. У кожному блоці для їхнього опису використовується свій матема-
170
тичний апарат, найбільш зручний для відповідного блока. Саме блоковий прин-
цип дає можливість установлювати необхідні пропорції між точністю опису
кожного блока, забезпеченістю його інформацією й необхідністю досягнення
мети контролю.
З цього пропонується блок-схема процедури оцінювання придатності мето-
ду контролю (рис. 7)
Рис. 7 Блок-схема процедури оцінювання придатності методу контролю МСК СПУ.
Таким чином.
Розроблено метод для вибору МСК на основі робот М.Л. Лідова, на відміну
від відомого, шо в пропонованому методі імовірнісні характеристики помилок
вихідних даних МСК вважаються невідомими й задаються лише множини, до
яких належать сумарні помилки або їхні характеристики, а результати контро-
лю аналізуються з обліком технічних характеристик МСК.
Проведені дослідження дозволяють зробити висновок, що підвищення до-
стовірності діагностування редукторів верстатів-гойдалок можна досягти шля-
хом врахування при спектральному аналізі вкладу власних коливань всіх еле-
ментів конструкції СШНУ та особливостей її роботи, що спричиняють неста-
ціонарність вібросигналу на протязі періоду качання.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРИ
1. Заміховський, Л.М. Діагностика технічного стану глибинно -насосних установок / Л.М. Заміховський,
В.А. Ровінський, О.В. Євчук О.В. - Івано-Франківськ: Симфонія форте, 2006. – 308с.
2. Локальна система діагностування штангових глибинно -насосних установок ДМНТЗ / О.В. Васьків, Л.М.
Заміховський, В.А. Ровінський, В.М. Шумида // Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ. Сер.Техн.
кіберн. та електриф. обєктів паливо-енергет. комплексу. - Івано-Франківськ, 2000.- Вип. 37. – 71-79.
3. Методы и средства контроля технического состояния глубиннонасосного оборудования / Т.М. Алиев,
В.А. Надеин, Л.М. Рысикин, А.А. Тер-Хачатуров // Нефтяная промышленность: Обзор инф . / ВНИИОЄНГ. -
М., 1981. – Сер. Автоматиз. и телемех. нефт. пром.. - 57с.
171
4. Lea, J.F. What`s new in artificial lift / J.F. Lea, H.V. Winkler, R.E. Snyder // Word Oil. - 2000. – Vol.221,
No.3. – P.74.
5. Програмно-аппаратный комплекс исследования и диагностики ШГНУ (ПАК «КДС») [Електронний р е-
сурс] . – Режим доступу:htt://www. neftegazprogress.ru/nauka-dneft.shtml. – Загол. з екрану.
6. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти томах / Ред.совет: В.Н.Челомей (пред).- М.: Машинострое-
ние,1981. – Т.5. Измерения и испытания / Под ред. М.Д. Генкина. - 496 с.,ил.
7. Генкин, М.Д. Виброакустическая диагностика машин и механизмов / М.Д. Генкин, А.Г. Соколова .- М.:
Машиностроение, 1987.-288с.
8. Sheingold, D.H. Analog - digital conversion handbook / D.H. Sheingold. - Norwood, Mass.: Analog Devices,
1972. - 306 р.
9. Stearns, S. D. Digital signal analysis / S. D. Stearns. - Rochelle Park, N.J.: Hayden Book Co., 1978. - 234 р.
10. Мозгалевский, А.В. Техническая диагностика / А.В. Мозгалевский, Д.В. Гаскаров. - М.: Высш. шк.,
1983. - 223с.
11. Jameson, B. Analyzing Data - Comm. Channels Requires Special Equipment Doing Special Measurements /
В. Jameson // Electronic Design. - 2004 . - №10.- P.144-148
12. Lucas, M. Faulkenberry. SYSTEMS TROUBLESHOOTING HANDBOOK / М. Lucas. – N.Y.: John Wiley &
Sons, inc. 2003. - 608p.
13. Вібраційний контроль моделі редуктора верстата-гойдалки. Сучасні проблеми трибології / Б.В. Копей,
О.В. Євчук, О.І . Стефанишин., В.В. Лопатін, В.Б. Копей // Тези доповідей Міжнародної науково -технічної
конференції , Київ, 19-21 травня 2010.- К.: ІВЦ АЛКОН НАН України, 2010. – С.189.
14. Алексеева, И.У. Теоретические и экспериментальные исследования законов распределения погрешно-
стей, их классификация и методы оценки их параметров / Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.11.13 / И.У. Алек-
сеева ; Уфимский авиационный університет. – Уфа, 1995. -20с.
15. Лопатин, В.В. Результати випробувань редукторів свердловиною штангової насосної установки р о-
зробленою мобільною системою контролю / В.В. Лопатин // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. -
Днепропетровск, 2012. - Вып. 98.- С. 309-314.
16. Эльясенберг, П.Е. О состоятельности оценок параметров движения космических объектов / П.Е. Элья-
сенберг // Космические исследования. – 1974. - Т. 12, вып.2 . - С. 404-421.
17. Эльясенберг, П. Е. Измерительная информация. Сколько еѐ необходимо, как обрабатывать? / П.Е. Эль-
ясенберг. - М.: Наука, 1983. - 208с.
18. Численные методы математической статистики. Алгоритмы и программы.- М.: Изд-во МГУ, 1999. -
267с.
19. Алиев, Т.А. Экспериментальный анализ / Т.А. Алиев. – М.: Машиностроение, 1991. – 272с.
20. Лидов, М. Л. К априорным оценкам точности определения параметров по методу найменших квадратов
/ М.Л. Лидов // Космические исследования. - 1964 - Т. 2, вып.5. - С. 132-149.
21. Лидов, М.Л. Математическая аналогия между некоторыми оптимальными заданиями коррекции трае к-
торий и выбором состава измерений и алгоритма их решения / М.Л. Лидов // Космические исследования. –
1985. - Т. 23, вып. 11. - 86-95.
22. Копей Б.В., Лопатін В.В., Стефанишин О.І. Мобільні вимірювальні системи в нафтогазовій та гірничій
промисловості. Монографія. Івано-Франківськ, ІФНТУНГ, 2010, - 392с.
172
УДК622.778-913.3:622.653.1
Канд. техн. наук О.А.Усов
(ИГТМ НАН Украины)
ВЛИЯНИЕ ДИАМЕТРА БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦ НА
ПРОЦЕССЫ МОКРОГО САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
Наведені статистичні залежності впливу розмірів барабанних млинів самоподрібнення залізних
руд на кількість утворюємого в них тонкого класу, галі та скрапу.
INFLUENCE OF THE DIAMETER OF DRUM MILLS ON THE
PROCESSES OF WET AUTOGENOUS GRINDING IRON ORE
These statistical dependence effect size drum mills samopodribnennya iron ore on the number
utvoryuyemoho them thin class, gallium and scrap.
В процессе разработки железорудных месторождений периодически
возникает вопрос о замене установленного оборудования новым – более
производительным. Для процессов измельчения самым простым способом
повышения производительности является увеличение размеров мельниц.
Предварительный расчет производительности новых барабанных ша-
ровых мельниц на стадии не составляет труда. Он базируется на общепри-
нятой достоверной статистической зависимости [1] между производитель-
ностью мельницы по заданному классу крупности q (как правило меньше 71
мкм, или меньше 44 мкм), внутренним диаметром мельницы D и ее длиной
L
q ~ LD
2,5
(1)
и обеспечивает достаточную точность прогноза.
Иначе обстоит дело при оценке производительности новых мельниц
самоизмельчения. Для ее расчета статистической зависимости (1) не доста-
точно. Самоизмельчение железных руд осуществляется в две, или три ста-
дии. Мельница в каждой стадии выдает 2 продукта – мелкую фракцию, раз-
мером примерно 0,1 мм и крупную – до 50 мм.
Мельница первой стадии самоизмельчения получает исходную руду,
крупностью до 300 мм и скрап из мельницы второй, или третей стадии
крупностью до 20 мм, а выдает рудную гальку крупностью 20 – 60 мм и
промпродукт (пески) крупностью 0 – 0,2 мм.
Мельницы второй и третей стадии получает рудную гальку и пески, а
выдает кроме доизмельченных песков скрап, возвращаемый в головную
мельницу.
Без оценки влияния размеров барабана на скорость образования руд-
ной гали в головных мельницах, и скорость ее измельчения в мельницах
второй стадии невозможно правильно выбрать мельницы по стадиям – одна
из них будет недогружена. А таких зависимостей до настоящего времени не
установлено.
Для анализа характера образования рудной гали в первой стадии, и ее
измельчения во второй стадии наш институт использовал базу данных мо-
|