Асинхронный частотно-регулируемый электропривод испытательного стенда

Глобальное энергопотребление определяют главным образом
электромеханические системы с асинхронными двигателями, на которые
приходится преобразование около 50% всей производимой в мире
электроэнергии. Такое широкое применение асинхронного электропривода в
промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве обусловлено
простотой изготовления и эксплуатации асинхронного двигателя, меньшими
по сравнению с двигателем постоянного тока массой, габаритными размерами
и стоимостью, а также высокой надежностью в работе. Современные
тенденции развития электроприводов характеризуются массовым внедрением
частотно – регулируемых асинхронных двигателей, заменой нерегулируемых
приводов – регулируемыми, что позволяет экономить электроэнергию,
повышать качество регулирования, что в конечном итоге ведет к повышению
качества продукции и снижения её стоимости. Характерной тенденцией
является замена электроприводов постоянного тока на электропривод
переменного тока.
Большинство электроприводов, ЭП вентилятора, конвейера,
компрессора, насоса требуют относительно узкий диапазон регулирования
скорости (до 1:20) и относительно пониженное быстродействие, поэтому в
основном, в таких системах используются стандартные системы скалярного
управления. Для того, чтобы перейти на широкий диапазон регулирования
скорости (например, 1:1000), необходимо применение более сложных систем
управления, таких как векторные.
Испытательные стенды имеют широкое применение во многих отраслях
промышленности. Повышение их качества и расширение функциональных
возможностей позволяет повысить качество и надежность оборудования,
поэтому к ним предъявляются высокие требования, выполнение которых во
многих случаях невозможно без применения качественного и надежного
электропривода. В том числе такие стенды широко используются в геологии и
нефтегазодобывающей промышленности для тестирования оборудования.
Целью магистерской диссертации является проектирование стенда, для
тестирования генераторов скважных приборов, используемых при бурении
горизонтальных нефтяных скважин.
1. Обзор литературы
На сегодняшний день основной тенденцией в бурении является
организация направленного бурения, которая в конечном счёте ведёт к
снижению издержек на добычу нефти.
В настоящее время используется три разновидности профильных
скважин:
1. Вертикальная;
2. Наклонная;
3. Горизонтальная.
Технические средства для проведения направленного бурения
называются отклонителями. Кривой переводник является одним из самых
применяемых отклонителей на сегодняшний день (рисунок 1.1). В общей
сложности, данный переводник представляет из себя обычный переводник, у
которого присоединительные резьбы находятся под углом 1-4 ° друг к другу.
Кривой переводник нашел свое место в общей системе бурения между
забойным двигателем и утяжеленной буровой трубой (УБТ). В связи с
большей жесткостью УБТ, в забойном двигателе возникает изгиб, и на
породоразрушающем инструменте, называемым долото, появляется
отклоняющая сила, величина которой сильно зависит от таких параметров
забойного двигателя, как длина и жесткость. Именно для этого кривые
переводники используются с укороченными или односекционными
турбобурами и винтовыми забойными двигателями.
В основном, от угла перекоса резьб, весовых, геометрических и
жесткостных показателей компоновки зависит
интенсивность искривления скважины, а таккже от
режима бурения, фрезерующей способности долота,
физико-механических свойств горных пород и
зенитного угла скважины. В следствии чего данный
показатель колеблется в широком диапазоне – от 1
до 6 град/ 10 м. При применении кривого
Рисунок 1.1
Кривой переводник 11
переводника с односекционным турбобуром максимальный зенитный угол,
который можно достичь, составляет 40 – 45°. Если имеется необходимость в
достижении больших зенитных углов, то нужно использовать укороченные
или короткие забойные двигателя.
К преимуществам кривого переводника относится его простота, но при
его использовании ухудшаются условия работы забойного двигателя за счёт
упругой деформации, интенсивность искривления колеблется в широких
пределах, породоразрушающий инструмент из-за наличия отклоняющей силы
работает в более тяжёлых условиях.
Турбинный отклонитель серии ТО (рисунок 1.2а) состоит из турбинной
1 и шпиндельной 2 секций. Корпуса секций соединяются между собой кривым
переводником 3, позволяющим передавать кривую нагрузку. Крутящий
момент от вала турбинной секции к валу шпинделя, располагающихся под
углом друг к другу передается кулачковым шарниром 4.