Методика и средства предварительной идентификации параметров модели послеремонтных регулируемых погружных асинхронных электродвигателей

Аникин, Василий Владимирович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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 частотно-
регулируемого 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

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
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

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Регулируемая гистерезисная муфта в системе привода запорной арматуры
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Электромеханический преобразователь с ленточной обмоткой якоря
    📅 2017год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)