Метою дисертаційної роботи є подальший розвиток ватметрографічного методу діагностування ШГНУ, спрямованого на підвищення ефективності процесу діагностування шляхом удосконалення відомої та розробки нової математичної моделі верстата-качалки, методів і засобів вимірювання споживаної потужності. Для досягнення мети були поставлені наступні задачі: 1. Провести аналіз відомих методів діагностування ШГНУ, акцентувавши увагу на особливостях ватметрографічних методів діагностування та методах і засобах вимірювання споживаної потужності. 2. Вдосконалити існуючі безінерційні моделі і розробити нову діагностичну модель верстатів-качалок з врахуванням явища інерції рухомих мас зрівноважуючих вантажів. 3. Розробити метод визначення маси зрівноважуючих вантажів верстата- качалки. 4. Розробити методичне, технічне та програмне забезпечення експериментальних досліджень технічного стану ШГНУ та верстата-качалки в процесі експлуатації. 5. Розробити метод діагностування ШГНУ з урахуванням швидкості обертання ротора приводу верстата-качалки. 6. Розробити мікропроцесорну систему для реалізації ватметрографічного методу діагностування ШГНУ і оцінити її точність. 7. Провести промислову апробацію розроблених методу і мікропроцесорної системи діагностування ШГНУ на нафтопромислах ВАТ "Укрнафта". ЗМІСТ ВСТУП 5 РОЗДІЛ 1 СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ТРАДИЦІЙНИХ МЕТОДІВ ДІАГНОСТУВАННЯ ШГНУ 10 1.1. Аналіз традиційних методів діагностування ШГНУ 10 1.2. Особливості методів діагностування ШГНУ за ватметрограмами та перспективи їх розвитку 17 1.3. Класифікація методів вимірювання споживаної електричної потужності 21 1.4. Аналіз технічних засобів контролю за споживаною потужністю електроприводів ВК 24 1.5. Постановка задачі та вибір напрямку досліджень 28 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ВДОСКОНАЛЕННЯ ВАТМЕТРОГРАФІЧНОГО МЕТОДУ ДІАГНОСТУВАННЯ ШГНУ 30 2.1. Аналіз відомих математичних діагностичних моделей верстатів-качалок 30 2.2. Вдосконалення статичної моделі верстата-качалки 33 2.3. Розробка динамічної математичної моделі верстата-качалки 38 2.4. Особливості визначення механічного моменту редуктора верстата-качалки за вимірюванням потужності його привідного електродвигуна 51 РОЗДІЛ З РОЗРОБКА ДІАГНОСТИЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ВАТМЕТРОГРАФІЧНОГО МЕТОДУ 55 3.1. Розробка методики проведення експериментальних досліджень ватметрографічного методу 55 3.2. Розробка методу швидкісних характеристик для діагностування ШГНУ 59 3.3. Розробка методики визначення маси зрівноважуючих вантажів 62 3.4. Розробка технічного забезпечення експериментальних досліджень 66 3.4.1 Вибір структурної схеми та вузлів інформаційно-вимірювальної системи 66 3.4.2 Розробка додаткових апаратних засобів експериментальних досліджень 68 РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВАТМЕТРОГРАФІННОГО МЕТОДУ ДІАГНОСТУВАННЯ ШГНУ 72 4.1. Порівняльний аналіз статичних моделей верстатів-качалок 72 4.2. Порівняльний аналіз характеристик розробленої динамічної моделі верстата-качалки 76 4.3. Числове моделювання методу швидкісних характеристик при діагностування ШГНУ 77 4.4. Аналіз частотних характеристик споживаної потужності електроприводу верстатів-качалок 80 4.5. Перевірка методики визначення мас зрівноважуючих вантажів. 84 РОЗДІЛ 5 РОЗРОБКА МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ СИСТЕМИ ДІАГНОСТУВАННЯ ШГНУ ЗА ВАТМЕТРОГРАФІЧНИМ МЕТОДОМ 88 5.1. Обгрунтування конфігурації мікропроцесорної системи діагностування ШГНУ 88 5.2. Характеристика існуючих проблем та розробка алгоритму функціонування спеціалізованого вимірювача споживаної потужності привідного двигуна ВК 90 5.3. Розробка апаратної частини вимірювального перетворювача 96 5.3.1 Створення структурної схеми вимірювального перетворювача 96 5.3.2 Обгрунтування та вибір елементної бази ВП 98 5.3.3 Розробка електричної принципової схеми ВП 101 5.3.4 Програмна реалізація вимірювача споживаної потужності привідного двигуна ВК 115 5.3.5 Реалізація програми високого рівня ІВС 117 5.4. Оцінка точності вимірювань 120 5.5. Оцінка достовірності діагностування 123 ВИСНОВКИ 127 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 129 ДОДАТКИ 139