Том 330 № 12 (2019)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2019/12/2417

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК ДОБЫЧИ НЕФТИ

Актуальность работы обусловлена необходимостью снижения аварийности частотно-регулируемых асинхронных электроприводов центробежных насосных установок добычи нефти вследствие перегрева асинхронных двигателей. Цель: исследовать частотно-регулируемые электроприводы центробежных насосных установок добычи нефти, работающих при скорости выше номинальной. Методы исследования основаны на использовании теории автоматического управления и имитационного моделирования в программной среде MatLab-Simulink. Результаты. Составлена схема имитационного моделирования скалярного частотно-регулируемого асинхронного электропривода центробежных насосных установок добычи нефти, учитывающая основные особенности реального электропривода. Расcчитаны механические характеристики электропривода насосной установки. Определены возможные диапазоны регулирования скорости электропривода насосной установки исходя из допустимых потерь мощности в установившихся и переходных режимах. Выводы. Несмотря на то, что статическая механическая характеристика электропривода с частотой напряжения преобразователя 30 Гц является минимально возможной для добычи нефти с помощью погружных насосов, диапазон регулирования скорости в асинхронном электроприводе погружного насоса необходимо расширить до D=1:10 для плавного пуска электропривода. Установлено, что для уменьшения ударных моментов при пуске асинхронного частотно регулируемого электропривода темп роста частоты на выходе задатчика интенсивности должен составлять несколько десятков секунд даже при пуске на минимальную рабочую скорость электропривода. Неизбежное завышение по мощности асинхронного двигателя для погружного центробежного насоса при его выборе как ближайшего большего из ряда номинальных значений позволяет электроприводу насоса с частотным регулированием скорости работать без перегрева на статических характеристиках выше номинальной. Установлено, что в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе центробежного насоса возможное повышение скорости на 10–12 % от номинальной позволяет увеличить объем добычи нефти без замены оборудования.

Ключевые слова:

Центробежная насосная установка, асинхронный двигатель, двухзвенный преобразователь частоты, инвертор напряжения, скалярное регулирование, потери энергии

Авторы:

Татьяна Александровна Чернышева

Василий Владимирович Аникин

Игорь Александрович Чернышев

Александр Юрьевич Чернышев

Скачать PDF