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!

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 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 П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    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)