KOPONEN, MIKKO: Monitoring Method Selection for Well Pumping Equipment Master's Thesis, 62 pages. This thesis studies the desired features and hardware requirements of Wellquip Oy's jet pump pumping equipment monitoring system. The goal was to create an economically viable product that implements all the identified system features and hardware requirements.
The thesis should come from the first part, but it was rational to also realize the second part at this stage. All in all, the work was very successful and the costs and extra work for installing the system on the already working containers were minimal. Programmable logic was chosen as the monitoring system and at the same time it was determined that the entire control system would be more economical to realize with programmable logic instead of relays.
Työ tehtiin Porilainen Wellquip Oy:n suihkupumppuöljynpumppaamon seurantatarpeiden tunnistamiseksi ja taloudellisen ratkaisun löytämiseksi. Wellquip Oy on suunnitellut uuden tuotteen, jolla voidaan pumpata vanhoja, jo porattuja ja ojitettuja kaivoja perinteisellä pumppaustekniikalla niin, että talteenoton kokonaismäärä voidaan jopa kaksinkertaistaa.
Jet pump -laitteisto
Teoria ei ole uusi, ja on olemassa muita vastaavia tekniikoita, joilla pyritään parantamaan jo pumpattujen kaivojen tehokkuutta. Uusi laitteisto on täysin toimiva ja jo käytössä, mutta kaukovalvontajärjestelmää tai kaukosäädintä ei ole.
Tehtävän määrittely
Työn tavoitteet
Ymmärtääksemme itse suihkupumppauslaitteiston tarpeellisuuden ja sen kysynnän, keskustelemme ensin perinteisestä öljypumppauksesta ja siitä, mitä tapahtuu ennen öljyn pumppausta. 3 OIL 5 -tasku muodostuu maaperän pystysuunnassa siirtymisestä ja kuvassa 3.2(c) maaperän tunkeutuessa pohjakerroksesta maan pinnalle.
Öljyn etsiminen
Öljyn poraus ja pumppaus
Wellquipin suihkupumppulaitteisto voidaan asentaa suoraan vanhaan kaivoon, jos se ei ole liian huonossa kunnossa. Vain mittaustietoja keräämällä ja järjestelmää tutkimalla saat käsityksen järjestelmän toiminnasta ja mitkä ovat sen heikoimmat alueet. Seurannan onnistumisen ja siitä saadun tiedon merkityksen ja käyttömahdollisuuksien kannalta on tärkeää, että suunnittelu tehdään oikein.
Suunnittelua tehtäessä on tärkeää, että suunnitteluryhmässä on riittävästi eri osa-alueita erilaisia ihmisiä, jotka ovat kiinnostuneita hankittavasta tiedosta tai joihin seuranta saattaa muuten vaikuttaa. Huonosti toteutettu suunnittelu, mutta hyvä tiedonkeruu antaa täysin oikeaa ja ymmärrettävää tietoa, joka ei kuitenkaan välttämättä anna minkäänlaista käsitystä siitä, mitä asioita haluttiin seurata. Varmasti tärkein asia, jonka seuranta voi saada selville, on kuitenkin, toteutuuko se, mitä oli suunniteltu ja mitä piti tehdä.
Mutta seurannasta saadut arvot eivät välttämättä tarjoa paljon hyödyllistä tietoa, jos niitä ei voida verrata mihinkään standardiarvoon. Tuotteen elinkaarikustannusten yleistyessä on tärkeää, että resursseja tuhlataan mahdollisimman vähän.
Etämonitorointi
Monitorointi ja organisaation eri osa-alueiden intressit
- Kunnossapito
- Suunnittelu ja tuotekehitys
- Markkinointi
- Asiakas
Vaihdettavien osien varastoa tehostetaan, koska osan tai itse valmistetun osan valmistajan käyttöaika ei välttämättä ole valmistajan asettama tai laskema. Ylläpito on kokonaisuus kaikista teknisistä, hallinnollisista ja johtamiseen liittyvistä toimenpiteistä, joiden tarkoituksena on pitää esine sellaisessa kunnossa tai palauttaa se sellaiseen kuntoon, jossa se voi suorittaa vaaditun toiminnon koko elinkaarensa ajan." tölkin katsotaan tuottavan ylläpitoa eikä maksa mitään, eli se ei ole kustannus.
Kunnossapitostrategiat
Korjaava kunnossapito
Ennakoiva kunnossapito
Parantava kunnossapito
Kunnonvalvonta
Kunnonvalvonnan vaiheet
Matalataajuiset värähtelyt
Värähtelyn kokonaistaso ja amplitudijakauma
Aikatason analyysi
Pyörimisnopeuden mukaan synkroniset huiput on korostettu, kun taas satunnaiset asynkroniset huippuarvot, kuten ympäristöhäiriöt, on jätetty pois.
Spektrianalyysi
Kaistan ohjaus, jossa hälytyskynnykset asetetaan tietyille taajuuskaistoille, ja spektrin ohjaus, jossa hälytysraja on asetettu laukaisemaan hälytyksen, kun jokin spektrin komponenteista ylittää rajan, ovat menetelmiä, joita käytetään, kun ne ovat myös taajuuskaistojen alimmia päitä. spektri vaarallinen.
Korkeataajuiset värähtelymittaukset
- Iskusysäys
- Ultraääni
- Akustinen emissio
- SEE
Ultraääntä synnyttäviä esineitä ovat nopeasti pyörivät moottorit, moottorin vaihteistot ja pyörteiset nesteiden ja kaasujen virtaukset. Tätä voimakasta ultraäänivärähtelyä kutsutaan akustiseksi emissioksi (AE), ja sen taajuusalue on yleensä 50 kHz - 1 GHz. AE-signaalista voidaan seurata erilaisia indikaattoreita, kuten tietyn amplitudirajan ylittävien näytteiden määrää tietyssä ajassa, amplitudihuipun mittaamista, signaalin kestoa ja signaalin energiasisällön mittaamista sekä signaalin energiasisällön seurantaa. AE-purskeiden kesto ja esiintymisväli.
Myös verhokäyrämenetelmää voidaan käyttää signaalin analysointiin, mutta koska AE-anturit toimivat resonanssiperiaatteella ja niiden taajuusvaste on erittäin epälineaarinen, ne eivät yleensä käytä taajuusanalyysiä. Se voi myös havaita esineitä, joita ei havaittaisi tärinään perustuvilla mittausmenetelmillä, esimerkiksi laakerivauriot, jotka eivät ulotu vierintäpintaan. SEE-mittaus, joka on tavallista tärinänmittausta herkempi menetelmä, antaa SEE-koodin, jolla ei ole yksikköä.
SKF on kehittänyt vierintälaakerien kunnonvalvontamenetelmän esimerkiksi laakerivaurioiden ja riittämättömän laakerin voitelun havaitsemiseen, mutta sillä voidaan mitata myös kavitaatiota ja pyörivien tai tärisevien osien välisiä törmäyksiä.
Lämpökamerakuvaus
Valvontalaite koostuu erilaisista mittausantureista, jotka on jollain tavalla kytketty, esimerkiksi vakiovirta- tai jännitesignaalilla, vastaanotettua dataa käsittelevään laitteeseen. Ne mahdollistavat useiden antureiden signaalin kulkemisen samalla kaapelilla ja välttävät suuret kaapeliniput, jotka voivat muodostua analogiseen virta- tai jännitesignaaliin.
Anturit
Tiedonsiirto
Kenttäväylät
Jos käytetään perinteistä standardianalogista virtasignaalia, joka on 4–20 mA, jokainen anturi vaatii oman parikaapelin ilman kenttäväylää. CAN-väylä on alun perin suunniteltu autojen hajautettujen ohjausjärjestelmien reaaliaikaiseen tiedonsiirtoon, josta esimerkkinä on ABS-jarrujen ohjaus. Koska se on avoin ja lisenssitön ja lähettää raakadataa ilman laitevalmistajien asettamia rajoituksia, siitä on tullut yleinen alan standardi.
Profibus PA:ta (Process Automation) sitä vastoin käytetään silloin, kun vaaditaan erityistä turvallisuutta, esimerkiksi räjähdysvaarallisilla alueilla. Tällaisissa paikoissa Profibus PA:n kautta niiden tarvitsema sähkö voidaan tuoda turvallisesti toimilaitteille myös laitevian sattuessa. Versiot ovat yksinkertaisesti yhteensopivia, joten Profibus PA:ta voidaan käyttää järjestelmäturvallisuuden kannalta vaativimmissa paikoissa ja Profibus DP:tä nopeutta vaativissa paikoissa.
Foundation Fieldbus luotiin korvaamaan standardi 4-20 mA jännitesignaali, mutta sen suosio on osittain laskenut monien kehitysviiveiden vuoksi. Sen toinen osa, korkeamman tason väyläsegmentti H2, voidaan toteuttaa esimerkiksi HSE:llä (High Speed Ethernet), jolloin kokonaissiirtonopeus on korkea. Ylemmän tason väyläsegmenttiin voidaan kytkeä useita alemman tason väyläsegmenttejä, jolloin voidaan luoda monimutkaisia ja nopeita järjestelmiä.
Nykyään teolliset Ethernet-pohjaiset järjestelmät yleistyvät, mutta edellä mainittujen kenttäpolkujen käyttö automaatiojärjestelmien eri osa-alueilla on edelleen yleistä. Se tarjoaa monia mahdollisuuksia globaaleihin verkkoihin, ja siihen perustuvat kenttäväylät tarjoavat monia uusia mahdollisuuksia nopeuden ja joustavuuden ansiosta. Ethernet-pohjaisissa kenttäkaapeleissa on Ethernetin hyvät ominaisuudet, kuten yksinkertainen kaapelointi, vaivaton integrointi korkeamman tason järjestelmiin ja verkkorakenteen helppo laajennettavuus.
Tämä ongelma voidaan kiertää toteuttamalla ethernet-verkko tähtimallilla, jossa kukin komponentti on kytketty keskittimiin omalla kaapelillaan kuvan 7.4 mukaisesti.
Langaton tiedonsiirto
Ohjelmat
Niillä voidaan asettaa erilaisia rajoja mitattaville arvoille. Näillä ohjelmilla voimme suorittaa mittaustietojen kokonaisvaltaisen käsittelyn, yksittäisten laitteiden ohjauksen tai koko laitteiston automatisoinnin. Joissakin älylaitteissa on valmiiksi sisäänrakennetut ohjelmistot ja ominaisuudet, joten erillistä ohjelmaa ei tarvita.
Laitteiston vaatimukset
Toisaalta pidettävien arvopapereiden määrän lisääminen ei ole hyvä asia, koska niihin on liitetty tarpeetonta pääomaa. Jos kaikki laitteen tulevaisuuden vaatimukset eivät ole vielä tiedossa, eikä välttämättä kaikkia haluttuja mittaustavoitteita, on tärkeää, että esimerkiksi uusia signaalituloja tai ohjauslähtöjä voidaan lisätä laitteeseen jälkikäteen. Esimerkiksi ohjelmistopäivitysten mahdollisuus ilman järjestelmämoduuleita vaihtamatta on tärkeä, koska lähes kaikki uudet toiminnot, joita laitteistolta tulevaisuudessa voidaan tarvita, ovat ohjelmistokehityksen tulosta.
Pumppaamoiden sijainnit sijaitsevat yleensä paikoissa, joissa ei ole kannattavaa tai mahdollista saada muuta Internet-yhteyttä kuin langatonta mobiiliyhteyttä.
Tarkkailtavat kohteet
Peruslähtötiedot
Yleistä
Monitorointi ja tallennus
Ohjaus
Hajautettu I/O -pohjainen järjestelmä
Dataloggeripohjainen järjestelmä
I/O-korttipohjainen järjestelmä
Mittauskortteja on varustettu erilaisilla liitännöillä, esimerkiksi tietokoneen koteloon asetettu PCI-kortti tai ulkoinen USB-kortti. Voit käyttää tietokoneen kanssa tavallista nettitikkua, jossa on myös lisäliitäntä ulkoiseen antenniin, jotta signaali saadaan paremmin syrjäisemmissä ja vaativammissakin paikoissa.
Ohjelmoitava logiikka käyttäen SCADA-ohjelmaa
Valmistajien lukumäärän ja kilpailun vuoksi tietokoneiden hinnat ovat niin edullisia, että ne ovat lähes halvin komponentti järjestelmässä. Vaikka ABB on loogisesti tunnetuin ryhmästä, valitsimme sen, koska Wellquipillä on monia muita yhteistyösuhteita heidän kanssaan.
Tarvittavat PLC-komponentit
Erottimen nestepinnan pinnan tasoanturi, analoginen, 4–20 mA Erottimen tulojohdon lämpötila-anturi, analoginen, 4–20 mA, Analoginen erotinsäiliön lämpötila-anturi, 4–20 mA. Kaikkia haluttuja antureita ei ollut jo olemassa, joten ne piti valita ja asentaa Ex-luokituksen edellyttämien kriteerien mukaan.
Ohjelmisto
Kuva 10.6 jatkaa hierarkkista mallia, jossa aluetoimistossa voidaan seurata useita kenttiä ja kaikki mahdolliset kentät näkyvät päätoimistossa. Pääkonttoria ei välttämättä kiinnosta yksikön moottorin kierrokset, vaan tuotto tai koko pellon tuotto, mutta niitä on helppo muuttaa tarpeen mukaan. Ensin kartoitettiin järjestelmän halutut toiminnot ja laitteiden tarpeet, sitten pyrittiin selvittämään erilaisia vaihtoehtoja ja löytämään kaupallisesti järkevin ratkaisu, joka täyttää kaikki saadut vaatimukset.
Tämä onnistui hyvin ja laitteiden kustannukset ja lisätyöt laitteiden kytkemisestä jo toimiviin konteihin jäivät minimaalisiksi. Opinnäytetyön piti käsitellä ensimmäistä vaihetta, mutta loogisen ohjelmoinnin kannalta oli järkevää tehdä kauko-ohjaus jo tässä vaiheessa. Jos laite jostain syystä pysähtyy, ei ehkä ole turvallista käynnistää sitä ennen kuin käyt paikalla tarkastamassa tilannetta, koska laitteessa ei ole vielä tällä hetkellä antureita venttiilin asennolle.
Venttiilin asentoantureilla voidaan varmistaa, ettei kukaan paikalla ole kääntänyt venttiiliä eri asentoon seisokkien aikana. En usko, että 12 tuuman paneeli peittää järjestelmän käyttöä ollenkaan, ja sen hinta on huomattavasti edullisempi.
