Метою роботи є дослідження і розробка методу вібраційного контролю технічного стану штангових глибинно-насосних установок в процесі експлуатації. Задачі досліджень: 1. Проаналізувати основні види відмов ШГНУ, закономірності їх виникнення з врахуванням впливових факторів, зокрема вібрації та сучасні тенденції діагностування ШГНУ. 2. Створити діагностичні моделі ШГНУ. Дослідити закономірності зміни коливних процесів в колоні насосно-компресорних штанг, обумовлених зміною технічного стану ШГНУ. 3. Розробити методичне, технічне та програмне забезпечення експериментальних досліджень вібраційного стану ШГНУ в процесі експлуатації. 4. Розробити метод вібраційного контролю технічного стану ШГНУ та провести його промислову апробацію. Наукова новизна отриманих результатів полягає у розвитку нового напрямку -методів вібраційного контролю технічного стану ШГНУ і визначається наступними основними положеннями: - вперше створена логічна діагностична модель ШГНУ, яка дозволяє прослідкувати напрямок розвитку дефектів, класифікувати та визначити зв'язок з іншими дефектами; - створена математична діагностична модель, яка дозволяє описати коливання ШГНУ з урахуванням реальних умов експлуатації, з метою врахування особливого характеру тертя використано опис процесу коливання на основі рівняння Ван-дер-Поля, оцінено напружений стан колони, характер його зміни, параметри вібрацій; - вперше проведено дослідження статистичних характеристик коливального процесу в ШК і встановлено, що він відноситься до нестаціонарно-періодичних процесів; - вперше виділені і досліджені інформативні ділянки коливного процесу в ШК за період качань, зміна амплітудних складових спектру яких, обумовлена розвитком деградаційних процесів ШГНУ; - виявлена і досліджена діагностична ознака технічного стану ШГНУ - відношення логарифмічного декремента затухання АКФ на інтервалах зняття та сприйняття навантаження ШК, визначені умови і проведена оцінка степені її роботоздатності з врахуванням похибки вимірювання. ЗМІСТ ВСТУП РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ШГНУ 9 1.1. Умови виникнення і розвитку дефектів ШГНУ 10 1.2. Аналіз відмов, що обумовлюють надійність ШГНУ 16 1.3. Сучасний стан методів і засобів діагностування ШГНУ 26 1.4 Обгрунтування і вибір напрямку дослідження 36 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБКА ДІАГНОСТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ШГНУ 38 2.1. Особливості об'єкту вібродіагностування і вимоги до його опису 38 2.2. Логічна діагностична модель вставного насоса ШГНУ 42 2.3. Математична діагностична модель ШГНУ 49 Висновки до розділу 70 РОЗДІЛ З РОЗРОБКА МЕТОДИЧНОГО, ТЕХНІЧНОГО ТА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 72 3.1. Методика проведення експериментальних досліджень вібраційного стану ШГНУ в промислових умовах 72 3.2. Розробка технічного забезпечення експериментальних досліджень.... 75 3.3. Розробка програмного забезпечення експериментальних досліджень Висновки до розділу 86 РОЗДІЛ 4 РОЗРОБКА МЕТОДУ ВІБРАЦІЙНОГО КОНТРОЛЮ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ШГНУ 4.1. Дослідження статистичних характеристик коливного процесу в штанговій колоні 93 4.2. Експериментальні дослідження вібраційного стану ШГНУ 99 4.3. Виділення інформативних ділянок для аналізу вібраційного процесу в штанговій колоні 106 4.4. Моделювання вібраційних процесів в штанговій колоні …………………………………………………………………………………. 117 4.5. Вибір діагностичної ознаки і розробка алгоритму контролю технічного стану ШГНУ 125 4.6 Визначення умов роботоздатності ШГНУ і оцінювання степені її роботоздатності з врахуванням похибки вимірювання 137 4.7 Оцінка достовірності діагностування 143 Висновки до розділу 147 ОСНОВНІ ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ 150 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 152 ДОДАТКИ 162