📄Работа №201015
Тема: МЕТОДИКА И СРЕДСТВА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ ПОСЛЕРЕМОНТНЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Характеристики работы
Тип работы
Диссертация
Предмет
Электротехника
Объем:
192 листов
Год:
2020
Просмотров:
79
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 5
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
моделей ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 15
1.1 Погружные электродвигатели в составе электротехнических комплексов для
нефтедобычи 15
1.2 Особенности конструкции, условия эксплуатации, режимы работы
погружных асинхронных электродвигателей в составе электротехнических комплексов для нефтедобычи 22
1.3 Проблемы определения параметров схем замещения погружных
асинхронных электродвигателей 33
1.4 Предварительная идентификация параметров модели частотнорегулируемого погружного асинхронного электродвигателя в составе УЭЦН ... 41
1.5 Критический обзор методов определения параметров схем замещения
асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором 45
1.6 Цели и задачи диссертационного исследования 55
Выводы по главе 1 56
2 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ПЭД ПО ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ЗАТУХАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ОБМОТКИ СТАТОРА 58
2.1 Определение рациональных схем однофазного включения асинхронных
электродвигателей с короткозамкнутым ротором на постоянное напряжение для реализации переходного процесса затухания тока статора 58
2.2 Анализ однофазного включения ПЭД по схеме неполной звезды 60
2.3 Методика идентификации параметров схемы замещения ПЭД с
одноконтурной цепью ротора 65
2.4. Оценка погрешности определения производной тока статора на начальном участке переходного процессе его затухания 69
2.5 Методика идентификации параметров схемы замещения ПЭД с
интегральным преобразованием характеристики затухания тока статора 79
Выводы по главе 2 83
3 РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ АППАРАТНОЙ ЧАСТЬЮ
84
3.1 Описание установок идентификации параметров модели ПЭД 84
3.2 Измерительная подсистема и конструктивное исполнение установки 93
3.3 Силовой модуль 98
3.4 Программный модуль мобильной переносной установки РПХ-20 106
3.5 Протокол испытаний мобильной переносной установки РПХ-20 109
Выводы по главе 3 113
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕТОДИК
ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПЭД 115
4.1 Определение параметров экспонент, аппроксимирующих характеристику
затухания тока статора ПЭД 115
4.2 Оценка эффективности и достоверности обрабатывающей программы и методики идентификации, основанной на дифференцировании начального
участка характеристики затухания тока обмотки статора ПЭД 122
4.3 Оценка эффективности и достоверности программного обеспечения методики идентификации, основанной на интегральном преобразовании
характеристики затухания тока обмотки статора ПЭД 126
4.4 Разработка подблока идентификации параметров модели ПЭД 130
4.5 Определение энергетических параметров и характеристик ПЭД по
идентификационным параметрам схем замещения 133
4.6 Моделирование функционирования ЭТК УЭЦН, содержащих
послеремонтные ПЭД при вариациях внешних температурных воздействий ... 138
4.7 Исследование влияния вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН с применением оценок параметров
настраиваемых моделей послеремонтных ПЭД 145
Выводы по главе 4 151
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 153
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 155
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 156
ПРИЛОЖЕНИЯ 175
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
моделей ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 15
1.1 Погружные электродвигатели в составе электротехнических комплексов для
нефтедобычи 15
1.2 Особенности конструкции, условия эксплуатации, режимы работы
погружных асинхронных электродвигателей в составе электротехнических комплексов для нефтедобычи 22
1.3 Проблемы определения параметров схем замещения погружных
асинхронных электродвигателей 33
1.4 Предварительная идентификация параметров модели частотнорегулируемого погружного асинхронного электродвигателя в составе УЭЦН ... 41
1.5 Критический обзор методов определения параметров схем замещения
асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором 45
1.6 Цели и задачи диссертационного исследования 55
Выводы по главе 1 56
2 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ПЭД ПО ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ЗАТУХАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ОБМОТКИ СТАТОРА 58
2.1 Определение рациональных схем однофазного включения асинхронных
электродвигателей с короткозамкнутым ротором на постоянное напряжение для реализации переходного процесса затухания тока статора 58
2.2 Анализ однофазного включения ПЭД по схеме неполной звезды 60
2.3 Методика идентификации параметров схемы замещения ПЭД с
одноконтурной цепью ротора 65
2.4. Оценка погрешности определения производной тока статора на начальном участке переходного процессе его затухания 69
2.5 Методика идентификации параметров схемы замещения ПЭД с
интегральным преобразованием характеристики затухания тока статора 79
Выводы по главе 2 83
3 РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ АППАРАТНОЙ ЧАСТЬЮ
84
3.1 Описание установок идентификации параметров модели ПЭД 84
3.2 Измерительная подсистема и конструктивное исполнение установки 93
3.3 Силовой модуль 98
3.4 Программный модуль мобильной переносной установки РПХ-20 106
3.5 Протокол испытаний мобильной переносной установки РПХ-20 109
Выводы по главе 3 113
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕТОДИК
ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ПОГРУЖНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПЭД 115
4.1 Определение параметров экспонент, аппроксимирующих характеристику
затухания тока статора ПЭД 115
4.2 Оценка эффективности и достоверности обрабатывающей программы и методики идентификации, основанной на дифференцировании начального
участка характеристики затухания тока обмотки статора ПЭД 122
4.3 Оценка эффективности и достоверности программного обеспечения методики идентификации, основанной на интегральном преобразовании
характеристики затухания тока обмотки статора ПЭД 126
4.4 Разработка подблока идентификации параметров модели ПЭД 130
4.5 Определение энергетических параметров и характеристик ПЭД по
идентификационным параметрам схем замещения 133
4.6 Моделирование функционирования ЭТК УЭЦН, содержащих
послеремонтные ПЭД при вариациях внешних температурных воздействий ... 138
4.7 Исследование влияния вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН с применением оценок параметров
настраиваемых моделей послеремонтных ПЭД 145
Выводы по главе 4 151
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 153
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 155
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 156
ПРИЛОЖЕНИЯ 175
📖 Аннотация
В данной диссертационной работе разрабатывается методика и средства предварительной идентификации параметров модели послеремонтных регулируемых погружных асинхронных электродвигателей (ПЭД). Актуальность исследования обусловлена ключевой ролью ПЭД в составе установок электроцентробежных насосов для нефтедобычи и необходимостью внедрения энергоэффективных векторных систем управления, требующих точных параметров модели двигателя. Основными результатами являются: обоснование выбора метода регрессионного анализа кривых затухания тока статора; разработка методик идентификации на основе анализа производной и интегрального преобразования переходной характеристики; создание и патентование способа, использующего эквивалентные схемы для различных участков кривой затухания. Научная значимость заключается в развитии методов параметрической идентификации для специфичных объектов, а практическая – в создании инструмента для повышения точности настройки векторного управления, что ведет к снижению энергопотребления и увеличению ресурса оборудования на нефтедобывающих предприятиях. Теоретической основой послужили работы В.З. Ковалёва по моделированию электротехнических комплексов, исследования А.Ю. Ковалева и соавторов по электротехнологическим установкам для нефтедобычи, а также труды Ю.З. Ковалева, посвященные системному анализу в электротехнике.
📖 Введение
Актуальность темы. Асинхронные погружные электродвигатели (ПЭД) электротехнических комплексов (ЭТК) установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) реализуют основной способ добычи нефти в России из глубинных скважин. Специфика конструкции (малый диаметральный размер, большая длина, многопакетный ротор, статор с протяжной трехфазной обмоткой) и особенности электромагнитного состояния (насыщение магнитопровода, явление вытеснения тока в стержнях короткозамкнутых обмоток ротора, действие зубцовых гармоник магнитного поля) делают асинхронный ПЭД сложным для исследования и моделирования объектом.
С точки зрения уменьшения энергопотребления для добычи нефти в осложненных условиях существующие скалярные системы управления (СУ) электроприводов УЭЦН существенно уступают векторным СУ УЭЦН. За счёт внедрения векторных СУ при ориентации системы на вектор потокосцепления ротора удаётся получить ряд существенных преимуществ: 1. Снижение
энергопотребления на тонну добываемой нефти. 2. Увеличение ресурса погружного оборудования УЭЦН, особенно кабеля и ПЭД за счет формирования оптимальных фазовых траекторий всех переменных состояния в режимах непрерывной работы насоса. 3. Повышение функциональных возможностей УЭЦН по безопасному расклиниванию погружных насосов за счет внедрения специальных «щадящих» алгоритмов раскачивания, с ограничением предельных значений крутящего момента и его производных. Широкому внедрению таких систем на отечественных предприятиях, занимающихся разработкой и внедрением электроприводов для нефтегазовой промышленности, мешает теоретическая непроработанность вопросов предварительной идентификации параметров погружных асинхронных двигателей.
Информация о состоянии ПЭД особо актуальна для сервисных организаций, обслуживающих ЭТК УЭЦН нефтедобывающих предприятий, для предэксплуатационной оценки технического состояния послеремонтных
6 асинхронных ПЭД. Развиваемый подход можно реализовать без наличия сложного испытательного оборудования для исследования ПЭД, он делает возможным определение энергетических показателей, пусковых, рабочих, механических характеристик ПЭД в составе ЭТК УЭЦН непосредственно на нефтяных месторождениях. Данная информация позволяет обеспечить оптимальные режимы эксплуатации послеремонтных асинхронных ПЭД ЭТК УЭЦН. В связи с этим тематика диссертационного исследования является актуальной, в первую очередь, для сервисных организаций, обслуживающих ЭТК УЭЦН нефтедобывающих предприятий.
Степень разработанности проблемы. В теории электрических машин известны различные методы идентификации параметров асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, которые рассмотрены в работах Беспалова В.Я., Виноградова А.Б., Вольдека А.И., Гарганеева А.Г., Казовского Е.Я., Каширских В.Г., Копылова И.П., Ковалева В.З., Ковалева Ю.З., Рогозина Г.Г., Ромашихина Ю.В., Сивокобыленко В.Ф. и др.
Значительный вклад в разработку, изучение и совершенствование бездатчиковых асинхронных электроприводов с наблюдателями состояния и идентификаторами параметров внесли: Браславский И.Я., Букреев В.Г.,
Виноградов А.Б., Глазырин А.С., Зюзев А.М., Каширских В.Г., Панкратов В.В., Bimal K. Bose и др.
Следует отметить, что существующая реализация методов, основанных на пуске ПЭД под нагрузкой на территории электроцехов ремонтных предприятий и на площадках нефтедобывающих скважин, сложна, не технологична и не всегда возможна, т. к. требует сопряжения ПЭД со специальными нагрузочными устройствами либо наличия специализированных приемно-испытательных стендов, имеющихся только, как правило, на предприятиях-изготовителях ПЭД.
Для решения проблемы предлагается использовать известный в электромеханике метод, основанный на регистрации при неподвижном роторе переходного процесса затухания тока обмотки статора. Методика базируется на фундаментальных работах Казовского Е.Я., Вольдека А.И., Копылова И.П.,
Сивокобыленко В.Ф., не требует сопряжения с механической нагрузкой ПЭД, учитывает насыщение его магнитной системы и вытеснение тока в стержнях обмотки ротора, имеет перспективу использования при спуске ПЭД в скважину, может быть реализован с помощью компактной переносной установки или средствами частотного преобразователя.
Однозначная связь параметров схем замещения ПЭД с кривой затухания тока статора делает возможной идентификацию параметров ПЭД без трудоемкого перехода к частотным характеристикам электродвигателя. Следует отметить, что в научной и технической литературе данная актуальная задача и разработка технических средств её реализации применительно к асинхронным ПЭД в составе ЭТК УЭЦН достаточного рассмотрения не получила.
Объектом исследования является регулируемый асинхронный ПЭД в составе ЭТК УЭЦН добычи нефти.
Предмет исследования - методики, технические средства предварительной идентификации параметров моделей послеремонтных асинхронных ПЭД, энергетические параметры и рабочие характеристики ЭТК УЭЦН, содержащих послеремонтные асинхронные ПЭД.
Цель работы. Совершенствование методики и создание аппаратно - программных средств предварительной идентификации параметров настраиваемых моделей регулируемых асинхронных ПЭД на основе регрессионного анализа кривых затухания токов статора, определение энергетических параметров и построение статических и динамических характеристик ЭТК УЭЦН, имеющих в своем составе послеремонтные ПЭД.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Провести анализ существующих методов определения параметров моделей в виде схем замещения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, выявить достоинства и недостатки каждого метода для оценки возможности его использования в условиях сервисных предприятий на месторождениях добычи нефти.
2. Провести обоснование оптимальной схемы однофазного включения ПЭД для проведения опыта затухания постоянного тока на основе анализа различных схем однофазного включения ПЭД по схеме неполной звезды при неподвижном роторе.
3. Разработать и теоретически обосновать способ определения параметров асинхронных электродвигателей по экспериментальным данным опыта затухания тока в обмотке статора.
4. Разработать методику предварительной идентификации параметров Т- образных схем замещения ПЭД, основанную на аппроксимации переходной кривой затухания тока обмотки статора суммой трех экспонент и на интегральном преобразовании кривой затухания тока обмотки статора.
5. Разработать и создать аппаратно-программное техническое средство для регистрации кривой затухания постоянного тока обмотки статора.
6. Провести испытание технического средства для регистрации кривой затухания тока обмотки статора в виде аппаратно-программного комплекса на образцах послеремонтных ПЭД в условиях сервисных предприятий.
7. Разработать методику и алгоритм работы аппаратно-программного комплекса для регистрации переходных характеристик на основе методики предварительной идентификации параметров модели ПЭД в виде Т -образной схемы замещения.
8. Разработать структуру, алгоритм настройки и отладки подблока предварительной идентификации параметров ПЭД для системы управления ЭТК УЭЦН добычи нефти.
9. Провести испытания и сертификацию аппаратно-программного комплекса в государственном аккредитованном центре стандартизации и метрологии.
10. Исследовать влияние вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН с учётом выявленных разбросом параметров послеремонтных ПЭД, входящих в состав ЭТК УЭЦН.
Научная новизна работы:
1. Теоретически обоснован способ идентификации параметров модели послеремонтных асинхронных погружных электродвигателей по опытным данным
9 затухания тока в обмотке статора, отличающийся тем, что содержит ряд последовательных процедур, осуществляемых по мгновенным значениям оцифрованной переходной характеристики затухающего тока статора, аппроксимированной выражением в виде суммы трех экспонент, соответствующих пологому, крутому и сверхпереходному участкам характеристики, процедуру определения интеграла от переходного тока статора, позволяющих определить параметры модели Т-образной схемы замещения послеремонтного ПЭД.
2. Методика предварительной идентификации параметров модели послеремонтного ПЭД в виде Т-образной схемы замещения с одноконтурной цепью ротора, отличающаяся тем, что для определения параметров элементов схемы используются мгновенные значения тока и интеграл переходной характеристики, полученные из опыта затухания тока статора ПЭД.
3. Алгоритм предварительной идентификации параметров настраиваемой модели послеремонтного ПЭД штатными средствами преобразователя частоты УЭЦН, отличающий тем, что включены циклическая программируемая процедура устранения намагниченности магнитной системы исследуемого двигателя и процедура управления силовым мостом инвертора напряжения при регистрации тока затухания обмотки статора послеремонтного ПЭД.
4. Способ учёта влияния вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН, реализуемый на основе аппаратнопрограммного комплекса для регистрации кривых затухания тока статора послеремонтных ПЭД, отличающийся тем, что добавлены модуль формирования мгновенных значений тока статора, модуль определения первой производной тока затухания, модуль изменения скольжения, модуль тестовых каталожных данных ПЭД, модуль определения энергетических параметров и построения рабочих характеристик ЭТК УЭЦН.
Практическая ценность работы:
1. Разработана и реализована инженерная методика предварительной идентификации параметров Т-образной схемы замещения ПЭД с одноконтурной цепью ротора, основанная на дифференцировании начального участка кривой
затухания тока статора. Методика реализована в программной части мобильной установки регистрации переходных характеристик в электротехнических объектах РПХ-20. Новизна и техническая реализуемость предложенного способа подтверждена патентом на изобретение № 2623834 РФ «Способ определения электромагнитных параметров асинхронных электродвигателей» от 09. 02. 2016 г. и свидетельством о государственной регистрации программы на ЭВМ № 2012661265 «Программное обеспечение для расчета параметров схемы замещения асинхронного погружного электродвигателя» от 27. 11. 2012 г.
2. Разработана и реализована инженерная методика идентификации параметров Т-образной схемы замещения ПЭД с одноконтурной цепью ротора, основанная на интегральном преобразовании кривой затухания тока статора. Методика реализована на основе свидетельства о регистрации программы в ОФЕРНИО № 23747 от 27.08.2018 г.
3. Создан аппаратно-программный комплекс в виде переносной мобильной установки регистрации переходных характеристик в электротехнических объектах (РПХ-20), позволяющий получать энергетические параметры и рабочие характеристики ЭТК УЭЦН добычи нефти. Работоспособность и метрологические характеристики РПХ-20 подтверждены аттестатом № 0573 ФБУ «Омский Центр Стандартизации и Метрологии» от 09. 11. 2014 г.
4. Структура, алгоритм настройки и отладки подблока идентификации параметров ПЭД для системы управления УЭЦН добычи нефти, позволяющие реализовать их в составе штатных станций управления УЭЦН добычи нефти («Триол АК-06», «Электон-05», «Борец-04», «Centrilift GCS Electrospeed» и др.).
5. Разработан программный модуль для расчета энергетических параметров и построения рабочих характеристик ЭТК УЭЦН при вариациях внешних температурных воздействий. Программный модуль апробирован при испытаниях послеремонтных асинхронных ПЭД в составе ЭТК УЭЦН и внедрен на сервисном предприятии «Ойлпамп сервис», г. Мегион, ХМАО-Югра (Акт использования результатов диссертационной работы от 11.02.2019).
Положения, выносимые на защиту:
1. Способ идентификации параметров асинхронных погружных электродвигателей по опытным данным опыта затухания постоянного тока в обмотке статора, основанный на том, что содержит ряд последовательных процедур, а именно процедуру измерения производной тока статора, осуществляемой по оцифрованной переходной характеристике затухающего тока статора в виде массива его мгновенных значений, процедуру аппроксимации огибающей этой характеристики выражением в виде суммы трех экспонент, у которых определяются начальные токи и постоянные времени экспонент, соответственно, пологого, крутого и сверхпереходного участков характеристики тока статора, процедуру определения интеграла от переходного тока статора, позволяющих по результатам измерений и вычислений данных в ходе выполнения указанных процедур определить параметры Т-образной схемы замещения асинхронного электродвигателя: активное сопротивление фазы обмотки статора, индуктивность намагничивания, активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору, индуктивность обмотки ротора, приведённая к статору, сопротивление активных потерь в магнитопроводе.
2. Инженерная методика идентификации параметров модели асинхронного ПЭД в виде Т-образной схемы замещения с одноконтурной цепью ротора, основанная на определении параметров элементов схемы замещения с использованием мгновенных значений тока статора, благодаря чему можно обойтись без частотных характеристик асинхронного ПЭД.
3. Алгоритм предварительной идентификации параметров настраиваемой модели послеремонтного ПЭД штатными средствами преобразователя частоты УЭЦН, содержащий циклическую программируемую процедуру устранения намагниченности магнитной системы исследуемого двигателя и процедуру управления силовым мостом инвертора напряжения при регистрации тока затухания обмотки статора послеремонтного ПЭД.
4. Структура, алгоритм настройки и отладки подблока идентификации параметров настраиваемой модели послеремонтных ПЭД в составе системы управления УЭЦН.
5. Результаты исследования влияния вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН с применением оценок параметров настраиваемых моделей послеремонтных ПЭД.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались основные положения теоретических основ электротехники, теории электрических машин, электропривода переменного тока. Для создания программного обеспечения использовались пакеты прикладных программ: «MathCad», «MatLab», «Mathematica», «ACDLab», «Multisim».
Достоверность результатов подтверждается корректным применением основных теоретических выводов, используемых для доказательства научных результатов, использованием тестовых характеристик затухания постоянного тока, согласованием теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными на мобильной установке РПХ-20, погрешность определения параметров схемы замещения с одноконтурной цепью ротора относительно известных значений не превысила 6,5 %. Разработанный программно-аппаратный комплекс в виде мобильной переносной установки для регистрации переходных характеристик в электротехнических объектах РПХ-20 был испытан на сертифицированном и поверенном оборудовании ФБУ «Омский Центр Стандартизации и Метрологии».
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанный программноаппаратный комплекс в виде мобильной переносной установки регистрации переходных характеристик в ЭТК РПХ-20, а также программное обеспечение комплекса для получения эксплуатационных параметров и рабочих характеристик асинхронных ПЭД при различных нагрузках в составе ЭТК УЭЦН добычи нефти внедрены на сервисном предприятии «Ойлпамп сервис» (г. Мегион, ХМАО-Югра) для испытаний послеремонтных асинхронных ПЭД. Разработанные материалы по идентификации параметров схем замещения асинхронного двигателя внедрены в учебный процесс на кафедре «Электрической техники» ОмГТУ при подготовке студентов по направлениям 13.03.02, 13.04.02 «Электроэнергетика и
электротехника».
Личный вклад соискателя. Постановка научных задач и их решение, разработка программно-аппаратного комплекса, программ, научные положения, представляемые на защите, основные выводы и рекомендации диссертации, результаты испытаний и их анализ принадлежат автору. Личный вклад в научных работах, опубликованных в соавторстве, составляет более 75 %.
Апробация работы. Основные положения докладывались и обсуждались на конференциях:
VIII Всероссийской научно-технической конференции «Россия молодая:
передовые технологии - в промышленность» (г. Омск, 2019 г.),
VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы энергетики» (г. Омск, 2019 г.),
XIII Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности (Газ, нефть, энергетика)» (г. Москва, РГГУ, 2019 г.),
IV Региональной научно-практической конференции «Ученые Омска - региону» (г. Омск, 2019),
Национальной с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов, ученых и специалистов, посвященной 20-летию создания кафедры электроэнергетики «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (г. Тюмень, 2019),
Международной научно-технической конференции «Динамика систем механизмов и машин» (г. Омск, 2014 г., 2015 г., 2016 г.).
Материалы диссертационной работы докладывались в полном объеме на научных семинарах кафедры «Электрическая техника» ОмГТУ (г. Омск, 2018 г., 2019 г.), на научных семинарах кафедры «Энергетика» Югорского
государственного университета (г. Ханты-Мансийск, 2015 г., 2019 г.).
Соответствие диссертации паспортам научной специальности. Изучаемая область диссертационного исследования соответствует паспорту специальности 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты», а именно: п. 5 «Разработка подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих
14
проектирование, надежность, контроль и диагностику функционирования
электрических, электромеханических преобразователей и электрических аппаратов
в процессе эксплуатации, в составе рабочих комплексов», и специальности
05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы», а именно: п. 1 «Развитие
общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных
свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное
моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем» и п. 4
«Исследование работоспособности и качества функционирования
электротехнических комплексов и систем в различных режимах, при разнообразных внешних воздействиях».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, из которых 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 6 статьей в изданиях, входящих в базы Scopus и Web of Science, 1 патент РФ на изобретение, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 182 страницах основного текста, содержит 20 таблиц, 53 рисунка, библиографический список из 162 наименований.
В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы определения параметров модели погружных асинхронных электродвигателей. Во второй главе изложена идентификация параметров схем замещения ПЭД по переходной характеристике затухания тока обмотки статора. Третья глава посвящена разработке аппаратных средств идентификации параметров схем замещения послеремонтных погружных асинхронных электродвигателей и программного обеспечения управления аппаратной частью. Четвёртая глава посвящена разработке программного обеспечения методик идентификации параметров схем замещения послеремонтных погружных асинхронных электродвигателей и определение энергетических параметров и характеристик ЭТК УЭЦН при вариациях внешних воздействий.
С точки зрения уменьшения энергопотребления для добычи нефти в осложненных условиях существующие скалярные системы управления (СУ) электроприводов УЭЦН существенно уступают векторным СУ УЭЦН. За счёт внедрения векторных СУ при ориентации системы на вектор потокосцепления ротора удаётся получить ряд существенных преимуществ: 1. Снижение
энергопотребления на тонну добываемой нефти. 2. Увеличение ресурса погружного оборудования УЭЦН, особенно кабеля и ПЭД за счет формирования оптимальных фазовых траекторий всех переменных состояния в режимах непрерывной работы насоса. 3. Повышение функциональных возможностей УЭЦН по безопасному расклиниванию погружных насосов за счет внедрения специальных «щадящих» алгоритмов раскачивания, с ограничением предельных значений крутящего момента и его производных. Широкому внедрению таких систем на отечественных предприятиях, занимающихся разработкой и внедрением электроприводов для нефтегазовой промышленности, мешает теоретическая непроработанность вопросов предварительной идентификации параметров погружных асинхронных двигателей.
Информация о состоянии ПЭД особо актуальна для сервисных организаций, обслуживающих ЭТК УЭЦН нефтедобывающих предприятий, для предэксплуатационной оценки технического состояния послеремонтных
6 асинхронных ПЭД. Развиваемый подход можно реализовать без наличия сложного испытательного оборудования для исследования ПЭД, он делает возможным определение энергетических показателей, пусковых, рабочих, механических характеристик ПЭД в составе ЭТК УЭЦН непосредственно на нефтяных месторождениях. Данная информация позволяет обеспечить оптимальные режимы эксплуатации послеремонтных асинхронных ПЭД ЭТК УЭЦН. В связи с этим тематика диссертационного исследования является актуальной, в первую очередь, для сервисных организаций, обслуживающих ЭТК УЭЦН нефтедобывающих предприятий.
Степень разработанности проблемы. В теории электрических машин известны различные методы идентификации параметров асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, которые рассмотрены в работах Беспалова В.Я., Виноградова А.Б., Вольдека А.И., Гарганеева А.Г., Казовского Е.Я., Каширских В.Г., Копылова И.П., Ковалева В.З., Ковалева Ю.З., Рогозина Г.Г., Ромашихина Ю.В., Сивокобыленко В.Ф. и др.
Значительный вклад в разработку, изучение и совершенствование бездатчиковых асинхронных электроприводов с наблюдателями состояния и идентификаторами параметров внесли: Браславский И.Я., Букреев В.Г.,
Виноградов А.Б., Глазырин А.С., Зюзев А.М., Каширских В.Г., Панкратов В.В., Bimal K. Bose и др.
Следует отметить, что существующая реализация методов, основанных на пуске ПЭД под нагрузкой на территории электроцехов ремонтных предприятий и на площадках нефтедобывающих скважин, сложна, не технологична и не всегда возможна, т. к. требует сопряжения ПЭД со специальными нагрузочными устройствами либо наличия специализированных приемно-испытательных стендов, имеющихся только, как правило, на предприятиях-изготовителях ПЭД.
Для решения проблемы предлагается использовать известный в электромеханике метод, основанный на регистрации при неподвижном роторе переходного процесса затухания тока обмотки статора. Методика базируется на фундаментальных работах Казовского Е.Я., Вольдека А.И., Копылова И.П.,
Сивокобыленко В.Ф., не требует сопряжения с механической нагрузкой ПЭД, учитывает насыщение его магнитной системы и вытеснение тока в стержнях обмотки ротора, имеет перспективу использования при спуске ПЭД в скважину, может быть реализован с помощью компактной переносной установки или средствами частотного преобразователя.
Однозначная связь параметров схем замещения ПЭД с кривой затухания тока статора делает возможной идентификацию параметров ПЭД без трудоемкого перехода к частотным характеристикам электродвигателя. Следует отметить, что в научной и технической литературе данная актуальная задача и разработка технических средств её реализации применительно к асинхронным ПЭД в составе ЭТК УЭЦН достаточного рассмотрения не получила.
Объектом исследования является регулируемый асинхронный ПЭД в составе ЭТК УЭЦН добычи нефти.
Предмет исследования - методики, технические средства предварительной идентификации параметров моделей послеремонтных асинхронных ПЭД, энергетические параметры и рабочие характеристики ЭТК УЭЦН, содержащих послеремонтные асинхронные ПЭД.
Цель работы. Совершенствование методики и создание аппаратно - программных средств предварительной идентификации параметров настраиваемых моделей регулируемых асинхронных ПЭД на основе регрессионного анализа кривых затухания токов статора, определение энергетических параметров и построение статических и динамических характеристик ЭТК УЭЦН, имеющих в своем составе послеремонтные ПЭД.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Провести анализ существующих методов определения параметров моделей в виде схем замещения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, выявить достоинства и недостатки каждого метода для оценки возможности его использования в условиях сервисных предприятий на месторождениях добычи нефти.
2. Провести обоснование оптимальной схемы однофазного включения ПЭД для проведения опыта затухания постоянного тока на основе анализа различных схем однофазного включения ПЭД по схеме неполной звезды при неподвижном роторе.
3. Разработать и теоретически обосновать способ определения параметров асинхронных электродвигателей по экспериментальным данным опыта затухания тока в обмотке статора.
4. Разработать методику предварительной идентификации параметров Т- образных схем замещения ПЭД, основанную на аппроксимации переходной кривой затухания тока обмотки статора суммой трех экспонент и на интегральном преобразовании кривой затухания тока обмотки статора.
5. Разработать и создать аппаратно-программное техническое средство для регистрации кривой затухания постоянного тока обмотки статора.
6. Провести испытание технического средства для регистрации кривой затухания тока обмотки статора в виде аппаратно-программного комплекса на образцах послеремонтных ПЭД в условиях сервисных предприятий.
7. Разработать методику и алгоритм работы аппаратно-программного комплекса для регистрации переходных характеристик на основе методики предварительной идентификации параметров модели ПЭД в виде Т -образной схемы замещения.
8. Разработать структуру, алгоритм настройки и отладки подблока предварительной идентификации параметров ПЭД для системы управления ЭТК УЭЦН добычи нефти.
9. Провести испытания и сертификацию аппаратно-программного комплекса в государственном аккредитованном центре стандартизации и метрологии.
10. Исследовать влияние вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН с учётом выявленных разбросом параметров послеремонтных ПЭД, входящих в состав ЭТК УЭЦН.
Научная новизна работы:
1. Теоретически обоснован способ идентификации параметров модели послеремонтных асинхронных погружных электродвигателей по опытным данным
9 затухания тока в обмотке статора, отличающийся тем, что содержит ряд последовательных процедур, осуществляемых по мгновенным значениям оцифрованной переходной характеристики затухающего тока статора, аппроксимированной выражением в виде суммы трех экспонент, соответствующих пологому, крутому и сверхпереходному участкам характеристики, процедуру определения интеграла от переходного тока статора, позволяющих определить параметры модели Т-образной схемы замещения послеремонтного ПЭД.
2. Методика предварительной идентификации параметров модели послеремонтного ПЭД в виде Т-образной схемы замещения с одноконтурной цепью ротора, отличающаяся тем, что для определения параметров элементов схемы используются мгновенные значения тока и интеграл переходной характеристики, полученные из опыта затухания тока статора ПЭД.
3. Алгоритм предварительной идентификации параметров настраиваемой модели послеремонтного ПЭД штатными средствами преобразователя частоты УЭЦН, отличающий тем, что включены циклическая программируемая процедура устранения намагниченности магнитной системы исследуемого двигателя и процедура управления силовым мостом инвертора напряжения при регистрации тока затухания обмотки статора послеремонтного ПЭД.
4. Способ учёта влияния вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН, реализуемый на основе аппаратнопрограммного комплекса для регистрации кривых затухания тока статора послеремонтных ПЭД, отличающийся тем, что добавлены модуль формирования мгновенных значений тока статора, модуль определения первой производной тока затухания, модуль изменения скольжения, модуль тестовых каталожных данных ПЭД, модуль определения энергетических параметров и построения рабочих характеристик ЭТК УЭЦН.
Практическая ценность работы:
1. Разработана и реализована инженерная методика предварительной идентификации параметров Т-образной схемы замещения ПЭД с одноконтурной цепью ротора, основанная на дифференцировании начального участка кривой
затухания тока статора. Методика реализована в программной части мобильной установки регистрации переходных характеристик в электротехнических объектах РПХ-20. Новизна и техническая реализуемость предложенного способа подтверждена патентом на изобретение № 2623834 РФ «Способ определения электромагнитных параметров асинхронных электродвигателей» от 09. 02. 2016 г. и свидетельством о государственной регистрации программы на ЭВМ № 2012661265 «Программное обеспечение для расчета параметров схемы замещения асинхронного погружного электродвигателя» от 27. 11. 2012 г.
2. Разработана и реализована инженерная методика идентификации параметров Т-образной схемы замещения ПЭД с одноконтурной цепью ротора, основанная на интегральном преобразовании кривой затухания тока статора. Методика реализована на основе свидетельства о регистрации программы в ОФЕРНИО № 23747 от 27.08.2018 г.
3. Создан аппаратно-программный комплекс в виде переносной мобильной установки регистрации переходных характеристик в электротехнических объектах (РПХ-20), позволяющий получать энергетические параметры и рабочие характеристики ЭТК УЭЦН добычи нефти. Работоспособность и метрологические характеристики РПХ-20 подтверждены аттестатом № 0573 ФБУ «Омский Центр Стандартизации и Метрологии» от 09. 11. 2014 г.
4. Структура, алгоритм настройки и отладки подблока идентификации параметров ПЭД для системы управления УЭЦН добычи нефти, позволяющие реализовать их в составе штатных станций управления УЭЦН добычи нефти («Триол АК-06», «Электон-05», «Борец-04», «Centrilift GCS Electrospeed» и др.).
5. Разработан программный модуль для расчета энергетических параметров и построения рабочих характеристик ЭТК УЭЦН при вариациях внешних температурных воздействий. Программный модуль апробирован при испытаниях послеремонтных асинхронных ПЭД в составе ЭТК УЭЦН и внедрен на сервисном предприятии «Ойлпамп сервис», г. Мегион, ХМАО-Югра (Акт использования результатов диссертационной работы от 11.02.2019).
Положения, выносимые на защиту:
1. Способ идентификации параметров асинхронных погружных электродвигателей по опытным данным опыта затухания постоянного тока в обмотке статора, основанный на том, что содержит ряд последовательных процедур, а именно процедуру измерения производной тока статора, осуществляемой по оцифрованной переходной характеристике затухающего тока статора в виде массива его мгновенных значений, процедуру аппроксимации огибающей этой характеристики выражением в виде суммы трех экспонент, у которых определяются начальные токи и постоянные времени экспонент, соответственно, пологого, крутого и сверхпереходного участков характеристики тока статора, процедуру определения интеграла от переходного тока статора, позволяющих по результатам измерений и вычислений данных в ходе выполнения указанных процедур определить параметры Т-образной схемы замещения асинхронного электродвигателя: активное сопротивление фазы обмотки статора, индуктивность намагничивания, активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору, индуктивность обмотки ротора, приведённая к статору, сопротивление активных потерь в магнитопроводе.
2. Инженерная методика идентификации параметров модели асинхронного ПЭД в виде Т-образной схемы замещения с одноконтурной цепью ротора, основанная на определении параметров элементов схемы замещения с использованием мгновенных значений тока статора, благодаря чему можно обойтись без частотных характеристик асинхронного ПЭД.
3. Алгоритм предварительной идентификации параметров настраиваемой модели послеремонтного ПЭД штатными средствами преобразователя частоты УЭЦН, содержащий циклическую программируемую процедуру устранения намагниченности магнитной системы исследуемого двигателя и процедуру управления силовым мостом инвертора напряжения при регистрации тока затухания обмотки статора послеремонтного ПЭД.
4. Структура, алгоритм настройки и отладки подблока идентификации параметров настраиваемой модели послеремонтных ПЭД в составе системы управления УЭЦН.
5. Результаты исследования влияния вариаций внешних температурных воздействий на качество функционирования ЭТК УЭЦН с применением оценок параметров настраиваемых моделей послеремонтных ПЭД.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались основные положения теоретических основ электротехники, теории электрических машин, электропривода переменного тока. Для создания программного обеспечения использовались пакеты прикладных программ: «MathCad», «MatLab», «Mathematica», «ACDLab», «Multisim».
Достоверность результатов подтверждается корректным применением основных теоретических выводов, используемых для доказательства научных результатов, использованием тестовых характеристик затухания постоянного тока, согласованием теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными на мобильной установке РПХ-20, погрешность определения параметров схемы замещения с одноконтурной цепью ротора относительно известных значений не превысила 6,5 %. Разработанный программно-аппаратный комплекс в виде мобильной переносной установки для регистрации переходных характеристик в электротехнических объектах РПХ-20 был испытан на сертифицированном и поверенном оборудовании ФБУ «Омский Центр Стандартизации и Метрологии».
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанный программноаппаратный комплекс в виде мобильной переносной установки регистрации переходных характеристик в ЭТК РПХ-20, а также программное обеспечение комплекса для получения эксплуатационных параметров и рабочих характеристик асинхронных ПЭД при различных нагрузках в составе ЭТК УЭЦН добычи нефти внедрены на сервисном предприятии «Ойлпамп сервис» (г. Мегион, ХМАО-Югра) для испытаний послеремонтных асинхронных ПЭД. Разработанные материалы по идентификации параметров схем замещения асинхронного двигателя внедрены в учебный процесс на кафедре «Электрической техники» ОмГТУ при подготовке студентов по направлениям 13.03.02, 13.04.02 «Электроэнергетика и
электротехника».
Личный вклад соискателя. Постановка научных задач и их решение, разработка программно-аппаратного комплекса, программ, научные положения, представляемые на защите, основные выводы и рекомендации диссертации, результаты испытаний и их анализ принадлежат автору. Личный вклад в научных работах, опубликованных в соавторстве, составляет более 75 %.
Апробация работы. Основные положения докладывались и обсуждались на конференциях:
VIII Всероссийской научно-технической конференции «Россия молодая:
передовые технологии - в промышленность» (г. Омск, 2019 г.),
VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы энергетики» (г. Омск, 2019 г.),
XIII Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности (Газ, нефть, энергетика)» (г. Москва, РГГУ, 2019 г.),
IV Региональной научно-практической конференции «Ученые Омска - региону» (г. Омск, 2019),
Национальной с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов, ученых и специалистов, посвященной 20-летию создания кафедры электроэнергетики «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (г. Тюмень, 2019),
Международной научно-технической конференции «Динамика систем механизмов и машин» (г. Омск, 2014 г., 2015 г., 2016 г.).
Материалы диссертационной работы докладывались в полном объеме на научных семинарах кафедры «Электрическая техника» ОмГТУ (г. Омск, 2018 г., 2019 г.), на научных семинарах кафедры «Энергетика» Югорского
государственного университета (г. Ханты-Мансийск, 2015 г., 2019 г.).
Соответствие диссертации паспортам научной специальности. Изучаемая область диссертационного исследования соответствует паспорту специальности 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты», а именно: п. 5 «Разработка подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих
14
проектирование, надежность, контроль и диагностику функционирования
электрических, электромеханических преобразователей и электрических аппаратов
в процессе эксплуатации, в составе рабочих комплексов», и специальности
05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы», а именно: п. 1 «Развитие
общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных
свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное
моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем» и п. 4
«Исследование работоспособности и качества функционирования
электротехнических комплексов и систем в различных режимах, при разнообразных внешних воздействиях».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, из которых 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 6 статьей в изданиях, входящих в базы Scopus и Web of Science, 1 патент РФ на изобретение, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 182 страницах основного текста, содержит 20 таблиц, 53 рисунка, библиографический список из 162 наименований.
В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы определения параметров модели погружных асинхронных электродвигателей. Во второй главе изложена идентификация параметров схем замещения ПЭД по переходной характеристике затухания тока обмотки статора. Третья глава посвящена разработке аппаратных средств идентификации параметров схем замещения послеремонтных погружных асинхронных электродвигателей и программного обеспечения управления аппаратной частью. Четвёртая глава посвящена разработке программного обеспечения методик идентификации параметров схем замещения послеремонтных погружных асинхронных электродвигателей и определение энергетических параметров и характеристик ЭТК УЭЦН при вариациях внешних воздействий.
✅ Заключение
1. Осуществлен критический анализ методов определения параметров элементов схем замещения регулируемых погружных асинхронных электродвигателей, позволивший выделить метод на основе регрессионного анализа кривых затухания тока статора, как наиболее подходящий по точности, трудоемкости, требуемому аппаратному обеспечению и технической реализации для идентификации параметров моделей послеремонтных ПЭД в условиях предприятий по ремонту погружного электрооборудования и кустовых площадок нефтедобывающих скважин.
2. Выбрана и обоснована в качестве оптимальной схема однофазного включения послеремонтного ПЭД для проведения опыта затухания статорного тока на базе анализа однофазного включения ПЭД по схеме неполной звезды при неподвижном роторе.
3. Разработаны методики предварительной идентификации параметров Т- образных схем замещения послеремонтных ПЭД, основанные на определении производной тока статора в начальный момент времени формирования характеристики затухания тока статора, что позволило идентифицировать параметры схемы замещения с одноконтурной цепью ротора.
4. Разработан и запатентован способ предварительной идентификации параметров схемы замещения послеремонтного ПЭД с одноконтурной цепью ротора, основанный на интегральном преобразовании f™ i1(t)dt кривой затухания i1(t) тока обмотки статора и на эквивалентных схемах ПЭД для хвостового (медленного), крутого (миллисекундного) и сверхпереходного (микросекундного) участков кривой затухания.
5. Разработан и изготовлен аппаратно-программный комплекс в виде мобильной переносной установки для регистрации характеристики затухания тока обмотки статора послеремонтного ПЭД. Проведено испытание аппаратнопрограммного комплекса (РПХ-20) в ФБУ «Государственный региональный центр
154 стандартизации, метрологии в Омской области» и получен аттестат № 0573 от 9 октября 2014 г.
6. Выполнено промышленное испытание аппаратно-программного комплекса на образцах послеремонтных ПЭД на сервисном предприятии «Ойлпамп сервис», г. Мегион, ХМАО-Югра, акт внедрения получен 11.02.2019.
7. Разработана методика и алгоритм работы аппаратно-программного комплекса (РПХ-20) для регистрации переходных характеристик на основе методики идентификации параметров модели послеремонтного ПЭД на основе Т- образной схемы замещения, позволяющие получить энергетические параметры и рабочие характеристики ЭТК УЭЦН.
8. Разработана структура, алгоритм настройки и отладки подблока идентификации параметров ПЭД для системы управления ЭТК УЭЦН добычи нефти.
9. Получены значения энергетических параметров и рабочие характеристики различных образцов послеремонтных ПЭД в составе ЭТК УЭЦН при различных нагрузках. Исследовано влияние вариаций внешних температурных воздействий с учётом разброса параметров послеремонтных ПЭД на качество функционирования ЭТК УЭЦН. Отклонения от паспортных данных составили по скольжению 17,0 %, по мощности на валу - 3,7 % в диапазоне температур от 25°C до 150°C, при поддержании неизменным действующего значения тока в силовой цепи ЭТК УЭЦН.
10. Перспективы дальнейших исследований по теме диссертации:
1) Исследование и реализация алгоритмов для идентификации параметров подключенного ПЭД штатными средствами станции управления , установленной в условиях кустовой площадки; 2) Выявление перспективных источников тока для проведения опыта затухания тока статора при неподвижном роторе с целью уменьшения массы и габаритов регистратора переходных процессов; 3) Обоснование повышения эксплуатационной надежности УЭЦН добычи нефти.
2. Выбрана и обоснована в качестве оптимальной схема однофазного включения послеремонтного ПЭД для проведения опыта затухания статорного тока на базе анализа однофазного включения ПЭД по схеме неполной звезды при неподвижном роторе.
3. Разработаны методики предварительной идентификации параметров Т- образных схем замещения послеремонтных ПЭД, основанные на определении производной тока статора в начальный момент времени формирования характеристики затухания тока статора, что позволило идентифицировать параметры схемы замещения с одноконтурной цепью ротора.
4. Разработан и запатентован способ предварительной идентификации параметров схемы замещения послеремонтного ПЭД с одноконтурной цепью ротора, основанный на интегральном преобразовании f™ i1(t)dt кривой затухания i1(t) тока обмотки статора и на эквивалентных схемах ПЭД для хвостового (медленного), крутого (миллисекундного) и сверхпереходного (микросекундного) участков кривой затухания.
5. Разработан и изготовлен аппаратно-программный комплекс в виде мобильной переносной установки для регистрации характеристики затухания тока обмотки статора послеремонтного ПЭД. Проведено испытание аппаратнопрограммного комплекса (РПХ-20) в ФБУ «Государственный региональный центр
154 стандартизации, метрологии в Омской области» и получен аттестат № 0573 от 9 октября 2014 г.
6. Выполнено промышленное испытание аппаратно-программного комплекса на образцах послеремонтных ПЭД на сервисном предприятии «Ойлпамп сервис», г. Мегион, ХМАО-Югра, акт внедрения получен 11.02.2019.
7. Разработана методика и алгоритм работы аппаратно-программного комплекса (РПХ-20) для регистрации переходных характеристик на основе методики идентификации параметров модели послеремонтного ПЭД на основе Т- образной схемы замещения, позволяющие получить энергетические параметры и рабочие характеристики ЭТК УЭЦН.
8. Разработана структура, алгоритм настройки и отладки подблока идентификации параметров ПЭД для системы управления ЭТК УЭЦН добычи нефти.
9. Получены значения энергетических параметров и рабочие характеристики различных образцов послеремонтных ПЭД в составе ЭТК УЭЦН при различных нагрузках. Исследовано влияние вариаций внешних температурных воздействий с учётом разброса параметров послеремонтных ПЭД на качество функционирования ЭТК УЭЦН. Отклонения от паспортных данных составили по скольжению 17,0 %, по мощности на валу - 3,7 % в диапазоне температур от 25°C до 150°C, при поддержании неизменным действующего значения тока в силовой цепи ЭТК УЭЦН.
10. Перспективы дальнейших исследований по теме диссертации:
1) Исследование и реализация алгоритмов для идентификации параметров подключенного ПЭД штатными средствами станции управления , установленной в условиях кустовой площадки; 2) Выявление перспективных источников тока для проведения опыта затухания тока статора при неподвижном роторе с целью уменьшения массы и габаритов регистратора переходных процессов; 3) Обоснование повышения эксплуатационной надежности УЭЦН добычи нефти.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.