Помощь студентам в учебе
МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ - АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ» НА ОСНОВЕ БАЛАНСА МГНОВЕННОЙ ПОЛНОЙ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ
|
Введение 5
1. Постановка технической проблемы снижения среднего срока наработки на отказ оборудования подземной части установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) при переводе на режим циклической эксплуатации скважины (ЦЭС) и пути ее решения путем модернизации электротехнической подсистемы УЭЦН 11
1.1. Причины перевода скважин с режима непрерывной эксплуатации на
режим циклической эксплуатации и влияние этого режима на средний срок наработки на отказ подземной части оборудования УЭЦН 11
1.2. Способы модернизации электротехнической подсистемы УЭЦН для
перехода на ЦЭС без снижения среднего срока наработки на отказ подземного оборудования УЭЦН: достоинства и недостатки 15
1.3. Подходы к построению наблюдателей вектора переменных состояния подземной электротехнической подсистемы УЭЦН, рассматриваемой как
электротехнический комплекс «КЛ - АД» 21
1.4. Выводы по первой главе 24
2. Разработка методики оценивания параметров схемы замещения
электротехнического комплекса «КЛ - АД» 26
2.1. Опробование метода динамического оценивания параметров схемы
замещения объекта исследования и выбор инструментария для минимизации целевой функции 32
2.2. Оценивание параметров схемы замещения асинхронного двигателя с
короткозамкнутой обмоткой ротора 41
2.3. Оценивание параметров схемы замещения кабельной линии 46
2.4. Оценивание параметров схемы замещения электротехнического
комплекса «КЛ - АД» 59
2.5. Выводы по второй главе 65
3. Разработка наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ - АД» и разработка методики настройки
масштабирующих коэффициентов наблюдателя полного порядка для обеспечения параметрической робастности 67
3.1. Разработка методики настройки масштабирующих коэффициентов
наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния объекта исследования для обеспечения параметрической робастности 68
3.2. Апробация методики настройки масштабирующих коэффициентов
наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором для обеспечения параметрической робастности 78
3.3. Разработка наблюдателя полного порядка вектора переменных
состояния кабельной линии, представленной редуцированной математической
моделью с сосредоточенными параметрами 84
3.4. Синтез и комплексная апробация наблюдателя полного порядка вектора
переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ - АД» 90
3.5. Выводы по третьей главе 97
4. Экспериментальное исследование методики оценивания параметров и
переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ - АД» 99
4.1. Экспериментальное апробирование методики оценивания параметров
схемы замещения электротехнического комплекса «КЛ - АД» 100
4.2. Экспериментальное исследование работоспособности наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния электротехнического комплекса
«КЛ - АД» 112
4.3. Проверка адекватности математической модели и корреляционный
анализ при ПФЭ 117
4.4. Выводы по четвертой главе 122
5. Вывод 124
6. Список сокращений 126
7. Список литературы 127
Приложение 1 Акт об использовании результатов исследования в учебном процессе ФГАОУ ВО «НИ ТПУ» 142
Приложение 2 Акт об использовании результатов исследования в
производственных процессах ООО «ИНТ» 143
1. Постановка технической проблемы снижения среднего срока наработки на отказ оборудования подземной части установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) при переводе на режим циклической эксплуатации скважины (ЦЭС) и пути ее решения путем модернизации электротехнической подсистемы УЭЦН 11
1.1. Причины перевода скважин с режима непрерывной эксплуатации на
режим циклической эксплуатации и влияние этого режима на средний срок наработки на отказ подземной части оборудования УЭЦН 11
1.2. Способы модернизации электротехнической подсистемы УЭЦН для
перехода на ЦЭС без снижения среднего срока наработки на отказ подземного оборудования УЭЦН: достоинства и недостатки 15
1.3. Подходы к построению наблюдателей вектора переменных состояния подземной электротехнической подсистемы УЭЦН, рассматриваемой как
электротехнический комплекс «КЛ - АД» 21
1.4. Выводы по первой главе 24
2. Разработка методики оценивания параметров схемы замещения
электротехнического комплекса «КЛ - АД» 26
2.1. Опробование метода динамического оценивания параметров схемы
замещения объекта исследования и выбор инструментария для минимизации целевой функции 32
2.2. Оценивание параметров схемы замещения асинхронного двигателя с
короткозамкнутой обмоткой ротора 41
2.3. Оценивание параметров схемы замещения кабельной линии 46
2.4. Оценивание параметров схемы замещения электротехнического
комплекса «КЛ - АД» 59
2.5. Выводы по второй главе 65
3. Разработка наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ - АД» и разработка методики настройки
масштабирующих коэффициентов наблюдателя полного порядка для обеспечения параметрической робастности 67
3.1. Разработка методики настройки масштабирующих коэффициентов
наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния объекта исследования для обеспечения параметрической робастности 68
3.2. Апробация методики настройки масштабирующих коэффициентов
наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором для обеспечения параметрической робастности 78
3.3. Разработка наблюдателя полного порядка вектора переменных
состояния кабельной линии, представленной редуцированной математической
моделью с сосредоточенными параметрами 84
3.4. Синтез и комплексная апробация наблюдателя полного порядка вектора
переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ - АД» 90
3.5. Выводы по третьей главе 97
4. Экспериментальное исследование методики оценивания параметров и
переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ - АД» 99
4.1. Экспериментальное апробирование методики оценивания параметров
схемы замещения электротехнического комплекса «КЛ - АД» 100
4.2. Экспериментальное исследование работоспособности наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния электротехнического комплекса
«КЛ - АД» 112
4.3. Проверка адекватности математической модели и корреляционный
анализ при ПФЭ 117
4.4. Выводы по четвертой главе 122
5. Вывод 124
6. Список сокращений 126
7. Список литературы 127
Приложение 1 Акт об использовании результатов исследования в учебном процессе ФГАОУ ВО «НИ ТПУ» 142
Приложение 2 Акт об использовании результатов исследования в
производственных процессах ООО «ИНТ» 143
Актуальность темы исследования. В 2021 году, общий объем добытой нефти в Российской Федерации достиг 485 миллионов тонн, исключая газовый конденсат [1]. Из этого количества, около 82% (примерно 397 миллионов тонн) было добыто с использованием электропогружных насосов в рамках электроцентробежных насосных установок (УЭЦН) [1]. Учитывая важность УЭЦН в процессе добычи нефти, становится стратегически важным разрабатывать методы для оптимизации работы этих насосов, чтобы повысить их эффективность. Одним из методов оптимизации для скважин с низким и средним дебитом, использующих УЭЦН, является перевод их на циклический режим работы [2].
Переход скважин на циклический режим работы приводит к значительному снижению потребления электроэнергии (до 40%), и увеличению объема добытой нефти благодаря гравитационной сепарации жидкости в скважине и эффекту "качания" за счет периодического изменения давления в призабойной зоне [3, 4, 5, 6, 7, 8] . Однако, этот метод имеет свои недостатки [7], такие как сокращение срока службы гидрозащиты электроцентробежных насосов, ускоренный износ элементов насоса и подшипников.
В последние годы в РФ наблюдается рост доли УЭЦН, работающих в циклическом режиме [6, 7, 9]. Например, если в 2017 году в Западной Сибири и на Южном Урале доля УЭЦН, работающих в непрерывном режиме составляла 58%, а в циклическом - 48%, то к 2019 году соотношение изменилось на 23% в непрерывном и 78% в циклическом режиме [7]. Это подчеркивает экономическую нецелесообразность эксплуатации скважин с низким и средним дебитом в непрерывном режиме, однако чрезмерное использование циклического режима может ускорить выход из строя оборудования.
Одним из способов минимизировать негативное влияние циклической эксплуатации является внедрение векторной системы управления для электроцентробежных насосов [10, 11, 12, 13, 14]. Это требует мониторинга текущего состояния погружного электродвигателя (ПЭД) с помощью наблюдателей полного порядка [15].
Разработка наблюдателя состояния для ПЭД позволит создать обратную связь и эффективные контролируемые цепи для управления электроприводом. Это снизит риски, связанные с бросками тока и момента в ПЭД, пульсациями напряжений в подземном оборудовании, увеличивая средний срок службы оборудования при переходе на циклическую эксплуатацию. Следовательно, исследования в области оценки параметров и переменных состояний ПЭД остаются актуальными и важными.
Степень разработанности темы диссертации. Развитием теории нестационарных динамических систем в различных приложениях занимались отечественные учёные Егупов Н.Д., Пупков К.А., Семенов А.Д., Хакимьянов М.И., Сушков В.В и другие. Существенный вклад в развитие наблюдателей переменных состояния асинхронных электроприводов и методов идентификаций параметров схем замещения внесли такие ученые как: Панкратов В.В., Ещин Е.К., Каширских В.Г., Виноградов А.Б., Козярук А.Е, Зюзев А.М., Белов М.П., Завьялов В.М., Глазырин А.С., Baburaj Karanayil, Muhammed F. Rahman, Hongwen He, Chen Wang, Hui Jia, Xing Cui, Pavel Brandstetter, Martin Kuchar, Rudolf Kalman, David Luenberger и другие.
Объектом исследования является асинхронный электропривод, подключенный к источнику синусоидального напряжения через кабельную линию, на входе которого установлен комплекс измерения напряжения и тока с микропроцессорной системой управления.
Предметом исследования является математическое и методическое обеспечение микропроцессорных систем управления, которые осуществляют оценивание вектора переменных состояния объекта исследования.
Идея работы заключается в оценке параметров схемы замещения и вектора переменных состояния исследуемого объекта на основе баланса МППМ.
Цель работы разработать НИЛ вектора переменных состояния и
исследовать его работоспособность при отработке внешних воздействий.
Для достижений цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработать методику оценивания параметров схемы замещения объекта исследования;
2. Разработать НПП вектора переменных состояния объекта исследования;
3. Разработать методику настройки масштабирующих коэффициентов Н1П1 вектора переменных состояния объекта исследования для обеспечения параметрической робастности;
4. На математических моделях проверить работоспособность и сходимость разработанных методик оценивания параметров и вектора переменных состояния;
5. Произвести апробацию функционирования методики оценивания параметров и вектора переменных состояния на полунатурной экспериментальной установке.
Методы исследования. В диссертационной работе при решении поставленных задач нашли применение теоретические и экспериментальные методы исследования. К теоретическим методам относятся: теория электропривода, теория автоматического управления, теория и методы оптимизации. Проверка результатов полученных с помощью теоретических методов выполнялась на полунатурной экспериментальной установке с использованием метода планирования эксперимента и метода полного факторного эксперимента.
Достоверность полученных результатов и выводов диссертационной работы подтверждается путем математического моделирования, а также результатами, полученными в ходе экспериментальных исследований.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методика оценивания параметров схемы замещения
электротехнического комплекса «КЛ-АД» на основе баланса МНИМ;
2. Структура НПП вектора переменных состояний электротехнического комплекса «КЛ-АД»;
3. Методика настройки масштабирующих коэффициентов НИИ вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ-АД» на основе баланса МНИМ для обеспечения повышенной параметрической робастности.
Научная новизна:
1. Развита теория оценивания параметров схем замещения электротехнических комплексов, отличающаяся от известных тем, что производится отдельно оценивание параметров схемы замещения каждого компонента, входящего в комплекс, после чего задается ограничение поискового пространства и производится оценивание параметров схемы замещения электротехнического комплекса в сборе;
2. Предложена и апробирована структура НИН вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ-АД», в которой произведено уточнение математической модели кабельной линии путем ее редуцирования;
3. Развита и экспериментально подтверждена методика настройки масштабирующих коэффициентов НИН на основе баланса МНИМ, обеспечивающая параметрическую робастность наблюдателя.
Теоретическая ценность работы:
1. Разработана настраиваемая математическая модель
электротехнического комплекса «КЛ-АД», в котором кабельная линия представлена редуцированной математической моделью;
2. Разработан алгоритм оптимизации порядка редуцированной математической модели кабельной линии в зависимости от длины кабельной линии и частоты питающей сети;
3. Разработана методика настройки масштабирующих коэффициентов ННН для обеспечения повышенной параметрической робастности на основе кросс- векторной теории мгновенной полной потребляемой мощности.
Практическая ценность работы:
1. Разработано программное обеспечение для оценивания параметров схемы замещения электротехнического комплекса на основе баланса МНИМ;
2. Разработано программное обеспечение для настройки
масштабирующих коэффициентов НПП электротехнического комплекса «КЛ-АД» с повышенной параметрической робастностью.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Рассматриваемая область исследования соответствует паспорту специальности 2.4.2 - «Электротехнические комплексы и системы» по пункту 3 «Разработка, структурный и параметрический синтез, оптимизация электротехнических комплексов, систем и их компонентов, разработка алгоритмов эффективного управления» и пункту 4 «Исследование работоспособности и качества функционирования электротехнических комплексов, систем и их компонентов в различных режимах, при разнообразных внешних воздействиях, диагностика электротехнических комплексов».
Апробация работы. Результаты исследований использованы при выполнении НИР по гранту УМНИК-20 (ЦЭ-1) №434ГУЦЭС8-Э3/62067 от 05.10.2020 «Разработка нейросетевого наблюдателя угловой скорости вращения погружного асинхронного двигателя при циклической эксплуатации нефтяной скважины». Результаты исследований использованы при выполнении НИР в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № FENG-2023-0001 «Предиктивное управление потоками энергии электрогенерирующих комплексов Арктики и Крайнего Севера, при стохастических характерах потребления и генерации электрической энергии: теория, синтез, эксперимент». Результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на XV Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения», г. Томск, 22 - 25 ноября 2022; на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы энергетики», г. Омск, 25 - 26 мая 2023.
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены в ООО «ИНТ», а также в учебную деятельность ФГАОУ ВО «НИ ТПУ», что подтверждено соответствующими актами.
Публикации. Результаты выполненных исследований отражены в 10 печатных работах, которые включают в себя 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, 3 публикации, индексируемые в реферативной базе SCOPUS, 1 программа для ЭВМ, 3 тезиса докладов в материалах конференций различного уровня.
Личный вклад автора. Все разработки и научные результаты, выносимые на защиту и изложенные в тексте диссертации, получены самим автором или при его непосредственном участии. Экспериментальные исследования и программная реализация выполнялась автором лично.
Структура работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырёх глав с выводами по каждой из них, заключения, списка сокращений, списка литературы, включающего 124 наименования. Диссертация изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и
Переход скважин на циклический режим работы приводит к значительному снижению потребления электроэнергии (до 40%), и увеличению объема добытой нефти благодаря гравитационной сепарации жидкости в скважине и эффекту "качания" за счет периодического изменения давления в призабойной зоне [3, 4, 5, 6, 7, 8] . Однако, этот метод имеет свои недостатки [7], такие как сокращение срока службы гидрозащиты электроцентробежных насосов, ускоренный износ элементов насоса и подшипников.
В последние годы в РФ наблюдается рост доли УЭЦН, работающих в циклическом режиме [6, 7, 9]. Например, если в 2017 году в Западной Сибири и на Южном Урале доля УЭЦН, работающих в непрерывном режиме составляла 58%, а в циклическом - 48%, то к 2019 году соотношение изменилось на 23% в непрерывном и 78% в циклическом режиме [7]. Это подчеркивает экономическую нецелесообразность эксплуатации скважин с низким и средним дебитом в непрерывном режиме, однако чрезмерное использование циклического режима может ускорить выход из строя оборудования.
Одним из способов минимизировать негативное влияние циклической эксплуатации является внедрение векторной системы управления для электроцентробежных насосов [10, 11, 12, 13, 14]. Это требует мониторинга текущего состояния погружного электродвигателя (ПЭД) с помощью наблюдателей полного порядка [15].
Разработка наблюдателя состояния для ПЭД позволит создать обратную связь и эффективные контролируемые цепи для управления электроприводом. Это снизит риски, связанные с бросками тока и момента в ПЭД, пульсациями напряжений в подземном оборудовании, увеличивая средний срок службы оборудования при переходе на циклическую эксплуатацию. Следовательно, исследования в области оценки параметров и переменных состояний ПЭД остаются актуальными и важными.
Степень разработанности темы диссертации. Развитием теории нестационарных динамических систем в различных приложениях занимались отечественные учёные Егупов Н.Д., Пупков К.А., Семенов А.Д., Хакимьянов М.И., Сушков В.В и другие. Существенный вклад в развитие наблюдателей переменных состояния асинхронных электроприводов и методов идентификаций параметров схем замещения внесли такие ученые как: Панкратов В.В., Ещин Е.К., Каширских В.Г., Виноградов А.Б., Козярук А.Е, Зюзев А.М., Белов М.П., Завьялов В.М., Глазырин А.С., Baburaj Karanayil, Muhammed F. Rahman, Hongwen He, Chen Wang, Hui Jia, Xing Cui, Pavel Brandstetter, Martin Kuchar, Rudolf Kalman, David Luenberger и другие.
Объектом исследования является асинхронный электропривод, подключенный к источнику синусоидального напряжения через кабельную линию, на входе которого установлен комплекс измерения напряжения и тока с микропроцессорной системой управления.
Предметом исследования является математическое и методическое обеспечение микропроцессорных систем управления, которые осуществляют оценивание вектора переменных состояния объекта исследования.
Идея работы заключается в оценке параметров схемы замещения и вектора переменных состояния исследуемого объекта на основе баланса МППМ.
Цель работы разработать НИЛ вектора переменных состояния и
исследовать его работоспособность при отработке внешних воздействий.
Для достижений цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработать методику оценивания параметров схемы замещения объекта исследования;
2. Разработать НПП вектора переменных состояния объекта исследования;
3. Разработать методику настройки масштабирующих коэффициентов Н1П1 вектора переменных состояния объекта исследования для обеспечения параметрической робастности;
4. На математических моделях проверить работоспособность и сходимость разработанных методик оценивания параметров и вектора переменных состояния;
5. Произвести апробацию функционирования методики оценивания параметров и вектора переменных состояния на полунатурной экспериментальной установке.
Методы исследования. В диссертационной работе при решении поставленных задач нашли применение теоретические и экспериментальные методы исследования. К теоретическим методам относятся: теория электропривода, теория автоматического управления, теория и методы оптимизации. Проверка результатов полученных с помощью теоретических методов выполнялась на полунатурной экспериментальной установке с использованием метода планирования эксперимента и метода полного факторного эксперимента.
Достоверность полученных результатов и выводов диссертационной работы подтверждается путем математического моделирования, а также результатами, полученными в ходе экспериментальных исследований.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методика оценивания параметров схемы замещения
электротехнического комплекса «КЛ-АД» на основе баланса МНИМ;
2. Структура НПП вектора переменных состояний электротехнического комплекса «КЛ-АД»;
3. Методика настройки масштабирующих коэффициентов НИИ вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ-АД» на основе баланса МНИМ для обеспечения повышенной параметрической робастности.
Научная новизна:
1. Развита теория оценивания параметров схем замещения электротехнических комплексов, отличающаяся от известных тем, что производится отдельно оценивание параметров схемы замещения каждого компонента, входящего в комплекс, после чего задается ограничение поискового пространства и производится оценивание параметров схемы замещения электротехнического комплекса в сборе;
2. Предложена и апробирована структура НИН вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ-АД», в которой произведено уточнение математической модели кабельной линии путем ее редуцирования;
3. Развита и экспериментально подтверждена методика настройки масштабирующих коэффициентов НИН на основе баланса МНИМ, обеспечивающая параметрическую робастность наблюдателя.
Теоретическая ценность работы:
1. Разработана настраиваемая математическая модель
электротехнического комплекса «КЛ-АД», в котором кабельная линия представлена редуцированной математической моделью;
2. Разработан алгоритм оптимизации порядка редуцированной математической модели кабельной линии в зависимости от длины кабельной линии и частоты питающей сети;
3. Разработана методика настройки масштабирующих коэффициентов ННН для обеспечения повышенной параметрической робастности на основе кросс- векторной теории мгновенной полной потребляемой мощности.
Практическая ценность работы:
1. Разработано программное обеспечение для оценивания параметров схемы замещения электротехнического комплекса на основе баланса МНИМ;
2. Разработано программное обеспечение для настройки
масштабирующих коэффициентов НПП электротехнического комплекса «КЛ-АД» с повышенной параметрической робастностью.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Рассматриваемая область исследования соответствует паспорту специальности 2.4.2 - «Электротехнические комплексы и системы» по пункту 3 «Разработка, структурный и параметрический синтез, оптимизация электротехнических комплексов, систем и их компонентов, разработка алгоритмов эффективного управления» и пункту 4 «Исследование работоспособности и качества функционирования электротехнических комплексов, систем и их компонентов в различных режимах, при разнообразных внешних воздействиях, диагностика электротехнических комплексов».
Апробация работы. Результаты исследований использованы при выполнении НИР по гранту УМНИК-20 (ЦЭ-1) №434ГУЦЭС8-Э3/62067 от 05.10.2020 «Разработка нейросетевого наблюдателя угловой скорости вращения погружного асинхронного двигателя при циклической эксплуатации нефтяной скважины». Результаты исследований использованы при выполнении НИР в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № FENG-2023-0001 «Предиктивное управление потоками энергии электрогенерирующих комплексов Арктики и Крайнего Севера, при стохастических характерах потребления и генерации электрической энергии: теория, синтез, эксперимент». Результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на XV Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения», г. Томск, 22 - 25 ноября 2022; на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы энергетики», г. Омск, 25 - 26 мая 2023.
Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены в ООО «ИНТ», а также в учебную деятельность ФГАОУ ВО «НИ ТПУ», что подтверждено соответствующими актами.
Публикации. Результаты выполненных исследований отражены в 10 печатных работах, которые включают в себя 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК, 3 публикации, индексируемые в реферативной базе SCOPUS, 1 программа для ЭВМ, 3 тезиса докладов в материалах конференций различного уровня.
Личный вклад автора. Все разработки и научные результаты, выносимые на защиту и изложенные в тексте диссертации, получены самим автором или при его непосредственном участии. Экспериментальные исследования и программная реализация выполнялась автором лично.
Структура работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырёх глав с выводами по каждой из них, заключения, списка сокращений, списка литературы, включающего 124 наименования. Диссертация изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и
В рамках данной диссертационной работы были представлены результаты исследования, направленные на уточнение настраиваемой математической модели электротехнического комплекса «КЛАД» и разработку методики оценивания параметров схемы замещения. Полученная модель и методика стали основой при синтезировании и настройке наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния исследуемого комплекса.
Полученные в работе результаты заложили основу для создания в будущем векторной системы управления погружными электродвигателями в составе установки электроцентробежного насоса, что обеспечит оптимизацию работы низко- и среднедебитных скважин, минимизируя риск снижения надежности оборудования. Основные результаты исследования:
1. Разработана методика оценивания параметров схемы замещения электротехнического комплекса «КЛ-АД» на основе анализа мгновенной потребляемой мощности, включающая в себя шесть этапов. Основная идея разработанной методики ориентирована на раздельную оценку параметров асинхронного двигателя и участка кабельной линии, что позволяет более точно определять характеристики всего комплекса в сборе. Работоспособность методики подтверждена экспериментально.
2. Произведено уточнение настраиваемой математической модели электротехнического комплекса «КЛАД». путем редуцирования математической модели кабельной линии с распределенными параметрами. Полученная модель представлена каскадно-соединенными четырехполюсниками с сосредоточенными параметрами. Даны рекомендации по определению количества четырехполюсников в новой модели.
3. Разработана методика настройки масштабирующих коэффициентов в наблюдателе, включающая занижение оцененных параметров для обеспечения сходящейся оценки при вариациях электромагнитных параметров схемы замещения на 10% в большую и меньшую сторону от номинальных параметров.
4. Разработан наблюдатель полного порядка в основе которого лежат уточненная математическая модель, оцененные параметры схемы замещения всего комплекса и оцененные параметры масштабирующих коэффициентов наблюдателя. Наблюдатель обеспечивает адекватную оценку угловой скорости вращения ротора асинхронного двигателя, подключенного к источнику синусоидального напряжения через кабельную линию.
5. Определена адекватность наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ-АД» с помощью критерия Фишера. Вычисленное значение F-критерия ниже критического значения, что свидетельствует об адекватности используемой настраиваемой математической модели.
6. Проведен корреляционный анализ данных полученных при проведении полного факторного эксперимента. Определено, что активное сопротивление и индуктивность кабельной линии, а также активное сопротивление статорной обмотки двигателя показывают значительную положительную корреляцию с результатами полного факторного эксперимента, тогда как индуктивность главного контура намагничивания асинхронного двигателя имеет значительную отрицательную корреляцию результатами полного факторного эксперимента.
Полученные в работе результаты заложили основу для создания в будущем векторной системы управления погружными электродвигателями в составе установки электроцентробежного насоса, что обеспечит оптимизацию работы низко- и среднедебитных скважин, минимизируя риск снижения надежности оборудования. Основные результаты исследования:
1. Разработана методика оценивания параметров схемы замещения электротехнического комплекса «КЛ-АД» на основе анализа мгновенной потребляемой мощности, включающая в себя шесть этапов. Основная идея разработанной методики ориентирована на раздельную оценку параметров асинхронного двигателя и участка кабельной линии, что позволяет более точно определять характеристики всего комплекса в сборе. Работоспособность методики подтверждена экспериментально.
2. Произведено уточнение настраиваемой математической модели электротехнического комплекса «КЛАД». путем редуцирования математической модели кабельной линии с распределенными параметрами. Полученная модель представлена каскадно-соединенными четырехполюсниками с сосредоточенными параметрами. Даны рекомендации по определению количества четырехполюсников в новой модели.
3. Разработана методика настройки масштабирующих коэффициентов в наблюдателе, включающая занижение оцененных параметров для обеспечения сходящейся оценки при вариациях электромагнитных параметров схемы замещения на 10% в большую и меньшую сторону от номинальных параметров.
4. Разработан наблюдатель полного порядка в основе которого лежат уточненная математическая модель, оцененные параметры схемы замещения всего комплекса и оцененные параметры масштабирующих коэффициентов наблюдателя. Наблюдатель обеспечивает адекватную оценку угловой скорости вращения ротора асинхронного двигателя, подключенного к источнику синусоидального напряжения через кабельную линию.
5. Определена адекватность наблюдателя полного порядка вектора переменных состояния электротехнического комплекса «КЛ-АД» с помощью критерия Фишера. Вычисленное значение F-критерия ниже критического значения, что свидетельствует об адекватности используемой настраиваемой математической модели.
6. Проведен корреляционный анализ данных полученных при проведении полного факторного эксперимента. Определено, что активное сопротивление и индуктивность кабельной линии, а также активное сопротивление статорной обмотки двигателя показывают значительную положительную корреляцию с результатами полного факторного эксперимента, тогда как индуктивность главного контура намагничивания асинхронного двигателя имеет значительную отрицательную корреляцию результатами полного факторного эксперимента.
