Том 335 № 9 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/9/4826

Разработка наблюдателя с оперативным мониторингом угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу погружного асинхронного двигателя

Актуальность. При эксплуатации погружного оборудования для добычи нефти в агрессивных средах и переводе скважин в режим циклической эксплуатации наблюдается уменьшение срока службы погружной установки для добычи нефти. В первом случае это связано с образованием солеотложений и засорением рабочих органов электронасоса механическими примесями. Во втором случае – с увеличением количества пусков погружного электродвигателя. Решение сложившихся трудностей возможно путем внедрения замкнутых систем управления погружными электродвигателями на основе наблюдателей переменных состояния, что обуславливает актуальность исследования. Цель: разработка наблюдателя с оперативным мониторингом угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу погружного асинхронного двигателя при несогласованности начальных условий в различных режимах работы и его апробирование с помощью средств моделирования. Методы. Наблюдатель построен на основании известных моделей электродвигателей в неподвижной системе координат α, β, теории БИХ-фильтров для получения прогноза оценок угловой скорости ротора и момента на валу и их корректировки в режиме реального времени. Результаты. Предложена оригинальная структура наблюдателя с оперативным мониторингом угловой скорости ротора и момента сопротивления на валу погружного асинхронного двигателя. Выводы. Продемонстрирована работоспособность наблюдателя при несогласованности начальных условий и данных модели электродвигателя в различных режимах работы. Во всех режимах получены устойчивые оценки скорости и момента сопротивления на валу электродвигателя. При этом погрешность оценивания угловой скорости при условии изменения нагрузки на валу и пуске в нагруженном состоянии составляет не более 1,2 %, что допустимо в системах управления погружными электродвигателями. Выявлено, что разработанный наблюдатель при условии изменения активных сопротивлений статора и ротора в диапазонах от –25 до +25 % от номинального значения получает оценки угловой скорости с интегральной погрешностью не более 5 %, кроме пуска двигателя при уменьшении значения активного сопротивления ротора на 25 % от номинального значения – 5,53 %, что допустимо в инженерной практике.

Ключевые слова:

погружной электродвигатель, центробежный электронасос, наблюдатель угловой скорости, наблюдатель момента на валу двигателя, режим реального времени

Авторы:

Александр Савельевич Глазырин

Семен Семенович Попов

Евгений Игоревич Попов

Владимир Анатольевич Копырин

Рустам Нуриманович Хамитов

Александр Александрович Филипас

Вадим Владимирович Тимошкин

Евгения Александровна Беляускене

Юлия Олеговна Кулеш

Евгений Владимирович Боловин

Владимир Захарович Ковалев

Марина Витальевна Денеко

Скачать pdf