АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
НАСОСНОЙ СТАНЦИИ                

Сагдатуллин Артур Маратович, аспирант, Альметьевский государственный нефтяной институт
(Россия, Республика Татарстан, г. Альметьевск, ул. Ленина, 2), Saturn-s5@mail.ru 

681.5+004.942:[62-57:681.6]

Актуальность и цели. Транспорт нефтепродуктов является одним из наиболее энергоемких технологических процессов в нефтегазодобывающей промышленности. В системе транспорта нефти основными потребителями электроэнергии являются электроприводы магистральных насосов (96% в общей сумме потребления электроэнергии нефтеперекачивающими станциями). Целью данной работы является исследование электромагнитных переходных процессов рассматриваемых систем автоматизированного электропривода в составе электромеханического комплекса насосной станции на основе математического моделирования.
Материалы и методы. Сравнение полученных теоретических результатов проведено с экспериментальными данными по методу математического моделирования на основе выявленных аналитических функциональных зависимостей. Разработанная математическая модель представлена в виде взаимосвязанной системы, включающей параметры питающей кабельной линии, трансформаторов, высоковольтного электродвигателя, преобразователя частоты, а также нагрузки на валу в виде центробежного насоса с учетом параметров перекачиваемой жидкости. Для решения задачи исследования переходных процессов тока статора, угловой скорости вращения и электромагнитного момента для каждой из схем использовался метод программирования и численного моделирования нелинейной системы дифференциальных уравнений с шагом 10–5.
Результаты. Исследованы зависимости тока статора, угловой скорости вращения и электромагнитного момента для переходного процесса пуска высоковольтного асинхронного электродвигателя.
Выводы. Система, включающая устройство плавного пуска, может быть применима в режимах работы частых пусков высоковольтного асинхронного электродвигателя, но не позволяет изменять угловую скорость вращения насосных агрегатов. Система, включающая высоковольтный преобразователь частоты, позволяет снижать негативное влияние ударного тока на 78,75%, пускового момента – на 50 %, с учетом увеличения времени переходного процесса – только на 28,57 % относительно моделируемой схемы с прямым пуском высоковольтного асинхронного электродвигателя. Таким образом, для рассматриваемого объекта последняя система является наиболее предпочтительным вариантом, так как позволит снизить затраты электроэнергии в переходных режимах и увеличить точность при управлении скоростью высоковольтного электропривода насосной станции. 

Ключевые слова

автоматизированный электропривод, схема автоматизации, низковольтный и высоковольтный преобразователи частоты, асинхронный электродвигатель. 

 Скачать статью в формате PDF

1. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федер. закон Рос. Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ: принят Гос. Думой Федер. Собр. Рос. Федерации 11 ноября 2009 г.: одобр. Советом Федерации Федер. Собр. Рос. Федерации 18 ноября 2009 г. // Российская газета. – 2013. – 23 июля.
2. Лазарев, Г. Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных систем / Г. Б. Лазарев // Новости электротехники. – 2005. – №2(32).–C.30–36.
3. Шкердин, Д. Г. Преобразователи частоты в энергосберегающем приводе насосов / Д. Г. Шкердин // Водоснабжение и санитарная техника. – 2004. – № 7. – С. 29–32.
4. Гринштейн, Б. И. Опыт разработки и внедрения тиристорных преобразователей частоты для пуска и регулирования частоты вращения мощных синхронных машин / Б. И. Гринштейн, А. М. Колоколкин, А. Н. Тарасов // Электрические станции. – 2005. – № 8. – С. 45–53.
5. Мухамадеев, А. Р. Преобразователи частоты и устройства плавного пуска для электроприводов переменного тока / А. Р. Мухамадеев // Энергетика Татарстана. – 2010. – № 17. – С. 44–53.
6. Ястремская, В. Б. Организация и планирование производства на предприятиях нефтяной и газовой промышленности / В. Б. Ястремская. – М. : Недра, 1975. – 392 с.
7. Каяшев, А. И. Аналитическое исследование системы автоматизации электропривода насосной станции / А. И. Каяшев, А. А. Емекеев, А. М. Сагдатуллин (Зиатдинов) // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 1. – С. 94–97.
8. Патент России № 136504. Схема комплексной автоматизации электропривода насосной станции / Сагдатуллин (Зиатдинов) А. М., Емекеев А. А. ; заявл. № 2013131974/07 (047770). – 09.07.2013.
9. Свидетельство № 2014611769. Программа изучения системы управления высоковольтным асинхронным электроприводом / Сагдатуллин (Зиятдинов) А. М. ; зарег. 10 февраля 2014 г. – М. : Роспатент, 2014.
10. Свидетельство № 2014612227. Система управления высоковольтным асинхронным электроприводом / Сагдатуллин (Зиятдинов) А. М. ; зарег. 21 февраля 2014 г. – М. : Роспатент, 2014.
11. Заявка № 2013151910/07(080943) / Сагдатуллин (Зиатдинов) А. М., Каяшев А. И., Емекеев А. А. Дата подачи заявки 21.11. 2013.