Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем. Двигатель погружной вентильный


Вентильный электродвигатель - это... Что такое Вентильный электродвигатель?

Принцип работы трёхфазного вентильного двигателя

Вентильный электродвигатель — это синхронный двигатель, основанный на принципе частотного регулирования с самосинхронизацией, суть которого заключается в управлении вектором магнитного поля статора в зависимости от положения ротора. Вентильные двигатели (в англоязычной литературе BLDC или PMSM) ещё называют бесколлекторными двигателями постоянного тока, потому что контроллер такого двигателя обычно питается от постоянного напряжения.

Описание ВД

Этот тип двигателя создан с целью улучшения свойств электродвигателей постоянного тока.

В вентильном двигателе (ВД) индуктор находится на роторе (в виде постоянных магнитов), якорная обмотка находится на статоре (синхронный двигатель). Напряжение питания обмоток двигателя формируется в зависимости от положения ротора. Если в двигателях постоянного тока для этой цели использовался коллектор, то в вентильном двигателе его функцию выполняет полупроводниковый коммутатор (датчиком положения ротора (ДПР) с инвертором).

Основным отличием ВД от синхронного двигателя является его самосинхронизация с помощью ДПР, в результате чего у ВД, частота вращения поля пропорциональна частоте вращения ротора.

Статор

Статор бесколлекторного электродвигателя

Статор имеет традиционную конструкцию и похож на статор асинхронной машины. Он состоит из корпуса, сердечника из электротехнической стали и медной обмотки,уложенной в пазы по периметру сердечника. Количество обмоток определяет количество фаз двигателя. Для самозапуска и вращения достаточно двух фаз — синусной и косинусной. Обычно ВД трёхфазные, реже- четырёхфазные.

По способу укладки витков в обмотки статора различают двигатели имеющие обратную электродвижущую силу трапецеидальной (BLDC) и синусоидальной (PMSM) формы. По способу питания фазный электрический ток в соответствующих типах двигателя также изменяется трапецеидально или синусоидально.

Ротор

Ротор изготавливается с использованием постоянных магнитов и имеет обычно от двух до восьми пар полюсов с чередованием северного и южного полюсов.

Вначале для изготовления ротора использовались ферритовые магниты. Они распространены и дёшевы, но им присущ недостаток в виде низкого уровня магнитной индукции. Сейчас получают популярность магниты из редкоземельных сплавов, так как они позволяют получить высокий уровень магнитной индукции и уменьшить размер ротора.

В двигателях большой мощности вместо постоянного магнита на роторе используется электромагнит. Напряжение питания к нему подаётся через щётки и контактные кольца установленные на роторе. Так устроен автомобильный генератор.

Датчик положения ротора

Датчик положения ротора (ДПР) реализует обратную связь по положению ротора. Его работа может быть основана на разных принципах — фотоэлектрический, индуктивный, на эффекте Холла, и т. д. Наибольшую популярность приобрели датчики Холла и фотоэлектрические, так как они практически безинерционны и позволяют избавиться от запаздывания в канале обратной связи по положению ротора.

Фотоэлектрический датчик, в классическом виде, содержит три неподвижных фотоприёмника, которые поочерёдно закрываются шторкой вращающейся синхронно с ротором. Это показано на рисунке. Двоичный код, получаемый с ДПР, фиксирует шесть различных положений ротора. Сигналы датчиков преобразуются управляющим устройством в комбинацию управляющих напряжений, которые управляют силовыми ключами, так, что в каждый такт (фазу) работы двигателя включены два ключа и к сети подключены последовательно две из трёх обмоток якоря. Обмотки якоря U, V, W расположены на статоре со сдвигом на 120° и их начала и концы соединены так, что при переключении ключей создаётся вращающееся магнитное поле.

Система управления ВД

Система управления содержит силовые ключи, часто тиристоры или силовые транзисторы с изолированным затвором. Из них собирается инвертор напряжения или инвертор тока. Система управления ключами обычно реализуется на основе использования микроконтроллера. Наличия микропроцессора требует большое количество вычислительных операций по управлению двигателем.

Принцип работы ВД

Принцип работы ВД, основан на том что контроллер ВД так коммутирует обмотки статора чтобы вектор магнитного поля статора всегда был сдвинут на угол близкий к 90° или −90° относительно вектора магнитного поля ротора. C помощью ШИМ модуляции контроллер управляет током протекающим через обмотки ВД и значит величиной вектора магнитного поля статора и таким образом регулируется момент действующий на ротор ВД. Знак у угла между векторами определяет направление момента действующего на ротор.

Внимание ! Градусы ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ. Они меньше геометрических градусов в число пар полюсов ротора. Например в ВД с ротором имеющим 3 пары полюсов оптимальный угол между векторами будет 90°/3 = 30°

Так как фаз коммутации обмоток всего 6 то вектор статора может перемещаться скачками по 60° — значит реальный угол между векторами будет не 90°, а будет меняться от 60° до 120° при вращении ротора ВД.

Коммутация производится так, что поток возбуждения ротора — Ф0 поддерживается постоянным относительно потока якоря. В результате взаимодействия потока якоря и возбуждения создаётся вращающий момент M, который стремится развернуть ротор так, чтобы потоки якоря и возбуждения совпали, но при повороте ротора под действием ДПР происходит переключение обмоток и поток якоря поворачивается на следующий шаг.

В этом случае и результирующий вектор тока будет сдвинут и неподвижен относительно потока ротора, что и создаёт момент на валу двигателя.

В двигательном режиме работы МДС статора опережает МДС ротора на угол 90°, который поддерживается с помощью ДПР. В тормозном режиме МДС статора отстаёт от МДС ротора, угол 90° так же поддерживается с помощью ДПР.

Управление двигателем

Контроллер ВД регулирует момент действующий на ротор меняя величину ШИМ.

В отличие от щёточного электродвигателя постоянного тока, коммутация в ВД осуществляется и контролируется с помощью электроники.

Распространены системы управления, реализующие алгоритмы широтно-импульсного регулирования и широтно-импульсной модуляции при управлении ВД.

Система, обеспечивающая самый широкий диапазон регулирования скорости — у двигателей с векторным управлением. С помощью преобразователя частоты осуществляется регулирование скорости двигателя и поддержание потокосцепления в машине на заданном уровне.

Особенность регулирования электропривода с векторным управлением — контролируемые координаты, измеренные в неподвижной системе координат преобразуются к вращающейся системе, из них выделяется постоянное значение, пропорциональное составляющим векторов контролируемых параметров, по которым осуществляется формирование управляющих воздействий, далее обратный переход.

Недостатком этих систем является сложность управляющих и функциональных устройств для широкого диапазона регулирования скорости.

Достоинства и недостатки ВД

В последнее время, этот тип двигателей быстро приобретает популярность, проникая во многие отрасли промышленности. Находит применение в различных сферах использования: от бытовых приборов до рельсового транспорта.

ВД с электронными системами управления часто объединяют в себе лучшие качества бесконтактных двигателей и двигателей постоянного тока.

Достоинства:

  • Высокое быстродействие и динамика, точность позиционирования
  • Широкий диапазон изменения частоты вращения
  • Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих техобслуживания — бесколлекторная машина
  • Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
  • Большая перегрузочная способность по моменту
  • Высокие энергетические показатели (КПД более 90 % и соsφ более 0,95)
  • Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов
  • Низкий перегрев электродвигателя, при работе в режимах с возможными перегрузками

Недостатки:

  • Относительно сложная система управления двигателем
  • Высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих постоянных магнитов в конструкции ротора

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

biograf.academic.ru

Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к установкам с насосами объемного действия, приводимыми в действие погружными линейными электродвигателями. Установка содержит погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель. Подвижная часть (бегун) выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения. Управляющий электронный блок состоит из наземной и погружной частей. Погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением воздуха внутри. Выход инвертора электрически связан с наземной частью и обмоткой через гермовводы. Управляющий блок инвертора связан с чувствительными элементами датчика положения бегуна через дополнительные гермовводы. Содержит счетчик шагов бегуна. Наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя. Повышаются энергетические показатели установки. 4 з.п. ф -лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на повышение энергетических показателей установок для подъема жидкости с больших глубин погружными установками с насосами объемного действия, приводимыми в действие погружными линейными электродвигателями.

Известна погружная насосная установка, содержащая насос и погружной линейный электродвигатель. Электродвигатель содержит неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора. Корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса (патент США №7316270 В2, кл. МКИ F04B 17/04, U.S. C1. 166/105, от 2005 г.).

Установка не имеет датчика положения бегуна, поэтому не может иметь высокие энергетические показатели.

Известна насосная установка, содержащая погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора, корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса, и управляющий электронный блок, выход силовой части которого электрически связан с обмоткой статора (евразийский патент №009268 В1, кл. F04B 47/06, приоритет 17.10.2004).

Данная установка также имеет недостаточно высокие энергетические показатели, обусловленные отсутствием датчика положения бегуна. Действительно, линейный электродвигатель постоянно работает в режиме пуска и реверса, а даже самая совершенная наземная система управления, не имеющая физического датчика положения, не позволяет определить положение бегуна в начальный момент пуска. Пуск получается затянутым, что приводит к дополнительным потерям в двигателе и установке в целом при пуске.

Цель изобретения состоит в повышении энергетических показателей установки.

Поставленная цель достигается тем, что в насосной установке, содержащей погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора, корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса, управляющий электронный блок, выход силовой части которого электрически связан с обмоткой статора, управляющий электронный блок выполнен состоящим из наземного и погружного блоков, погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением внутри, корпус инвертора механически связан с корпусом электродвигателя, выход инвертора электрически связан с обмоткой через гермовводы, электродвигатель снабжен датчиком положения бегуна, выход чувствительных элементов датчика связан с управляющими цепями инвертора через дополнительные гермовводы, а наземный блок выполнен с возможностью регулирования постоянного напряжения на выходе.

Наземный блок наиболее целесообразно выполнять в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя. Такое выполнение позволяет отказаться от входного трансформатора с рабочей частотой 50 или 60 Гц, имеющего большую массу, габариты и стоимость, сохраняя возможность гальванической развязки погружной части от питающей сети и возможность регулирования выходного напряжения. Развязка необходима для работы системы измерения сопротивления изоляции погружной части электропривода.

Кабель может содержать либо одну силовую изолированную жилу, либо две. В первом случае функцию второго провода выполняет земля и напорно-компрессорная труба. Такое выполнение установки позволяет дополнительно упростить ее конструкцию и снизить стоимость. В случае применения двух жил, одна из них может не иметь электрической изоляции, что также приводит к снижению стоимости установки.

Управляющий блок инвертора содержит счетчик шагов бегуна по сигналам датчика положения и выполнен с возможностью осуществления реверса при достижении заданного числа шагов. Это позволяет исключить для бегуна возможность контакта с ограничителями перемещения бегуна и связанные с ней всплески потребляемого тока и потери мощности.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематически изображена установка с погружным инвертором и двухпроводной линией питания.

На фиг.2 схематически изображена установка с погружным инвертором и однопроводной линией питания.

Установка содержит насос 1 и погружной линейный вентильный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) 2 с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун) 3. Статор и бегун выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора. Корпус 4 электродвигателя механически связан с корпусом 5 насоса, бегун механически связан с подвижной частью 6 насоса.

Управляющий электронный блок установки состоит из наземного 7 и погружного 8 блоков. Электродвигатель снабжен датчиком 9 положения бегуна, погружной блок выполнен в виде инвертора 10, размещенного в герметичном корпусе 11 с нормальным давлением воздуха внутри, корпус инвертора связан с корпусом электродвигателя. Выход инвертора электрически связан с цепью питания и обмоткой через гермовводы 12, выход чувствительных элементов датчика положения связан с управляющим блоком 13 инвертора через дополнительные гермовводы 14. Наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя 15, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора 16 и выходного выпрямителя 17.

Трансформатор 18 однофазного высокочастотного инвертора-регулятора обеспечивает гальваническую развязку выходного выпрямителя и всей погружной части установки от питающей сети. Нагнетательный клапан 19 и впускной клапан 20 обеспечивают правильную работу насоса. Перекачиваемая пластовая жидкость поступает на поверхность Земли через насосно-компрессорную трубу 21.

Как показано на фиг.1, одноименные полюса выхода наземного блока и питания инвертора соединены между собой изолированным двухпроводным кабелем. Такая схема может найти применение, в частности, в установках, предназначенных к работе в агрессивной среде.

Возможна также конструкция, показанная на фиг.2, в которой первый полюс силового выхода наземного блока связан с первым полюсом цепи питания погружного инвертора изолированным кабелем, а вторые полюса выхода выпрямителя 17 наземного блока и питания инвертора соединены с электрически связанными между собой элементами конструкции установки (насосно-компрессорной трубой 21, корпусом 5 насоса, корпусами 4 электродвигателя и 11 инвертора). В этом случае одна из групп ключей погружного инвертора должна быть обязательно электрически соединена с корпусом.

Работа установки происходит следующим образом. На входные зажимы наземного блока 7 подается напряжение стандартной сетевой частоты 50 Гц. Оно выпрямляется входным выпрямителем 15 наземного блока 7. Преобразование уровня напряжения и регулирование выходного напряжения осуществляется в однофазном высокочастотном инверторе-регуляторе. Частота работы ключа в инверторе-регуляторе на несколько порядков превышает сетевую, поэтому габариты трансформатора 18 в несколько раз ниже габаритов традиционно применяемых в нефтедобыче трансформаторов с номинальной частотой 50 Гц. Трансформатор 18 служит для гальванической развязки питающей сети и погружной части и для повышения уровня напряжения, что позволяет снизить потери в кабеле. После высокочастотного преобразования напряжение выпрямляется в выходном выпрямителе 17 наземной части. Управление скоростью бегуна осуществляется уровнем подводимого к погружному блоку 8 напряжения. Коммутация ключей инвертора 10 осуществляется по сигналу с датчика 9 положения бегуна.

При подаче напряжения на погружной блок 8 инвертор 11 по сигналам с чувствительных элементов датчика 9 положения бегуна подключает к источнику именно те обмотки двигателя, ток в которых обеспечит максимальное движущее усилие на бегуне. Бегун 3, преодолевая давление столба жидкости, приходит в движение, перемещая поршень 6 насоса, закрывая впускной клапан 20 и вытесняя жидкость через открывающийся нагнетательный клапан 19 на поверхность Земли.

Блок 13 управления инвертором 10 погружного блока 8 по сигналам датчика 9 положения бегуна отсчитывает заранее известное число периодов, соответствующее длине хода бегуна 3, после чего изменяет направление движения.

Частота пусков-реверсов может достигать 200 в минуту, поэтому чрезвычайно важно, чтобы пуск электродвигателя осуществлялся в оптимальном режиме.

В насосной установке, выполненной согласно изобретению, наличие погружного инвертора, управляемого от физического датчика положения, позволяет повысить энергетические показатели установки за счет уменьшения потерь мощности при пуске.

Реверсирование по сигналам с датчика положения бегуна, а не по превышению тока при упоре бегуна в ограничители, также способствует повышению КПД установки.

1. Насосная установка, содержащая погружную часть, включающую в себя насос и погружной линейный вентильный электродвигатель, включающий в себя неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора, корпус электродвигателя механически связан с корпусом насоса, бегун механически связан с подвижной частью насоса, управляющий электронный блок, выход силовой части которого электрически связан с обмоткой статора, отличающаяся тем, что управляющий электронный блок состоит из наземного и погружного блоков, электродвигатель снабжен датчиком положения бегуна, погружной блок выполнен в виде инвертора, размещенного в герметичном корпусе с нормальным давлением воздуха внутри, корпус инвертора механически связан с корпусом электродвигателя, выход инвертора электрически связан с цепью питания и обмоткой через гермовводы, выход чувствительных элементов датчика положения связан с управляющим блоком инвертора через дополнительные гермовводы, а наземный блок выполнен в виде последовательно соединенных входного выпрямителя, однофазного высокочастотного инвертора-регулятора и выходного выпрямителя.

2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что высокочастотный инвертор-регулятор выполнен с возможностью гальванической развязки выходного выпрямителя от входного.

3. Насосная установка по любому из пунктов 1, 2, отличающаяся тем, что первый полюс силового выхода наземного блока связан с первым полюсом цепи питания погружного инвертора изолированным кабелем, вторые полюсы выхода наземного блока и питания инвертора соединены с электрически связанными между собой элементами конструкции установки.

4. Насосная установка по любому из пунктов 1, 2, отличающаяся тем, что одноименные полюсы выхода наземного блока и питания погружного инвертора соединены между собой изолированным двухпроводным кабелем.

5. Насосная установка по любому из пунктов 1, 2, отличающаяся тем, что управляющий блок инвертора содержит счетчик шагов бегуна и выполнен с возможностью осуществления реверса при достижении заданного числа шагов.

www.findpatent.ru

Погружные вентильные двигатели компании «БОРЕЦ» 2013 г

Погружные электродвигатели (ПЭД)

Погружные электродвигатели Погружные электродвигатели (ПЭД) Погружные маслонаполненные трехфазные асинхронные с короткозамкнутым ротором двух(четырех)полюсные электродвигатели (далее по тексту ЭД) применяются

Подробнее

РАЗВИТИЕ ЛИФТОВЫХ ПРИВОДОВ

РАЗВИТИЕ ЛИФТОВЫХ ПРИВОДОВ Большинство существующих канатных лифтов в России и республиках бывшего СССР имеют привод с одно- или двухскоростными асинхронными двигателями. Технические и энергетические характеристики

Подробнее

Новомет обзор компании

Новомет обзор компании Заявление об ограничении ответственности Данная презентация была создана для использования внутри Компании в ознакомительных целях и может быть передана третьим лицам, при условии

Подробнее

СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Асинхронные и синхронные электродвигатели Электродвигатели постоянного тока Синхронизированные реактивные электродвигатели Генераторы для ветроэнергетики ЭЛЕКТРОМАТИКА

Подробнее

Компрессорные установки типа ДЭН

Компрессорные установки типа ДЭН Принцип работы Челябинский компрессорный завод занимается производством и поставкой винтовых компрессорных установок типа ДЭН с приводом от электрического двигателя производительностью

Подробнее

Вроссийской практике мы на сегодняшний

Оптимизация добычи нефти. ОРЭ, ОРЗ и «интеллектуальные» скважины Адиев Айрат Радикович Заместитель генерального директора ОАО «НПФ Геофизика» «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ» СКВАЖИНЫ. МОНИТОРИНГ РАЗРАБОТКИ МНОГОПЛАСТОВЫХ

Подробнее

Основные технические характеристики установок "Климат" ПВВУ КЛИМАТ 031,035,038,042,050,067

Основные технические характеристики установок "Климат" ПВВУ КЛИМАТ 031,035,038,042,050,067 Вертикальная установка КЛИМАТ с жидкостным рекуператором Технические характеристики ПВУ «Климат 20000»: Приточно-вытяжная

Подробнее

Основные типономиналы

Предназначены для применения в аппаратуре специального назначения наземного и морского базирования, авиационной, ракетной и космической техники классы 1-5 по ГОСТ РВ 20.39.304. Входное напряжение: 18 3

Подробнее

HMS CIRIS СКВАЖИННЫЕ НАСОСЫ

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ HMS CIRIS СКВАЖИННЫЕ НАСОСЫ Группа ГМС для водного хозяйства и предприятий ЖКХ Группа ГМС крупнейший производитель насосов, поставщик инжиниринговых решений и

Подробнее

МПН-ОПЕ-M14 ПНКЗ-ППЧ-М10 ПН-ОПЕ-М11

МПН-ОПЕ-M14 ПНКЗ-ППЧ-М10 ПН-ОПЕ-М11 35 43 47 49 54 55 58 59 65 70 79 83 86 89 92 95 99 106 112 113 111 «Ставропольский электротехнический завод «Энергомера». Компания СЭТЗ «Энергомера» Компания Компанией

Подробнее

Качество Цены Сервис Гарантии

Прайс-лист 2015 Качество Поставляемая продукция Промэнерго сертифицирована в соответствии с действующими на территории РФ государственными стандартами и санитарными нормами, предъявляемыми к данным видам

Подробнее

АППАРАТЫ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

НОМЕНКЛАТУРНЫЙ КАТАЛОГ ОАО ТАТНЕФТЬ БУГУЛЬМИНСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД 1 АППАРАТЫ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НОМЕНКЛАТУРНЫЙ КАТАЛОГ ОАО ТАТНЕФТЬ БУГУЛЬМИНСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД 17 1 АППАРАТЫ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Подробнее

Основные типономиналы

Одноканальные DC/DC ИВЭП Серия МП Вт, 10 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 0 Вт Предназначены для применения в аппаратуре специального назначения наземного и морского базирования, авиационной, ракетной и космической техники

Подробнее

Электродвигатель 2ДШ78-0,16-1

Электродвигатель 2ДШ78-0,16-1 Электродвигатель типа 2ДШ78-0,16-1 предназначен для обработки дискретных угловых перемещений путем переключения обмоток с помощью специального электронного коммутирующего

Подробнее

Канальные радиальные вентиляторы VR

Область применения Канальные радиальные вентиляторы низкого давления VR предназначены для непосредственной установки в прямоугольный канал систем кондиционирования воздуха и вентиляции промышленных и общественных

Подробнее

Характеристики изделия

K2 ВОДЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ТРЕХФАЗНЫЙ 50 ГЦ НЕ СООТВ. 97/68/CE ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО Характеристики изделия Режим работы основной резервный Мощность ква 20 22 Мощность квт 16 17,2 Скорость вращения об/мин 1.500

Подробнее

Генераторы сигналов низкочастотные Г3-139

Приложение к свидетельству 59714 Лист 1 об утверждении типа средств измерений ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Генераторы сигналов низкочастотные Г3-139 Назначение средства измерений Генератор сигналов

Подробнее

Заточной станок для ленточных пил «SAVER»

Заточной станок для ленточных пил «SAVER» Содержание 1. Общие сведения 2. Устройство заточного станка 3. Технические характеристики 4. Транспортировка 5. Подготовка к работе 5.1. Подготовка к первому запуску

Подробнее

L N PE Мотор, устойчивый к токам блокировки Однофазный мотор (EM), 2-полюсный - 1~230 В, 50 Гц со встроенным конденсатором

Лист данных: Wilo-Star-RS 25/6-13 Характеристики H[m] 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 Q[m³/h],2,4,6,8 1, 1,2 Q[l/s] 4 8 12 P 1 [W] 4 v,5 1, 1,5 2, 2,5,5,5 1, 1, 1,5 Rp½ Rp1 [m/s] Rp1¼ Wilo-Star-RS 15/6, 25/6, 3/6

Подробнее

СЕРИЯ А 5630 / 5640 / 7030 / 7040

СЕРИЯ А 5630 / 5640 / 7030 / 7040 A7040 Шпиндель (стандарт): ВТ-30: 10000 об/мин ВТ-40: 8000 об/мин Шпиндель (опция): ВТ-30: 12000/15000 об/мин ВТ-40: 12000 об/мин Количество инструмента: ВТ-30: 20 шт.

Подробнее

Представляет Титаренко Д.Н.

1 Тема 18. Электроника в автоматической коробке передач 1,0 час. 18.1. Датчики и исполнительные устройства АКПП 18.2. Режимы переключения передач 18.3. Условия блокировки гидротрансформатора 2 3 Общие

Подробнее

QUINT 24 V DC/2.5 A 1 AC

Импульсные источники питания с регулированием в первичной цепи, 1-фазные, 24V DC Комплектное и специальное оборудование, как правило, изготавливаются на заказ в соответствии с заранее определенными спецификациями.

Подробнее

ATMOS ATMOS ALBERT ВОЗДУШНЫЕ ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ. Мощностьпривода 4,0 22,00 квт. Производительность...0,5 3,3 м 3 /мин. Давление 7,5 13 бар

ВОЗДУШНЫЕ ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ALBERT Мощностьпривода 4,0 22,00 квт Производительность...0,5 3,3 м 3 /мин Давление 7,5 13 бар КОНЦЕПЦИЯ МОДЕЛЬНОГО РЯДА ALBERT ВЫСОКАЯ НАДЕЖНОСТЬ БОЛЬШОЙ РЕСУРС ВЫСОКАЯ

Подробнее

Термины и определения

Контроль и оценка состояния технологического оборудования. Процедуры 1 Термины и определения 2 Оборудование (equipment): Машины или группы машин, включая элементы управления. Неисправность (fault): Состояние

Подробнее

Пускатели бесконтактные

Пускатели бесконтактные реверсивные ПБР-И, ПБР-ИК АБС Электро www.abselectro.com 2 Пускатели бесконтактные реверсивные интеллектуальные ПБР-И Пускатели бесконтактные реверсивные интеллектуальные предназначены

Подробнее

Шаговые двигатели FL20STH (1.8 )

1 Шаговые двигатели FL20STH (1.8 ) Угловой шаг 1.8 Погрешность углового шага ± 5% (полный шаг, без нагрузки) Погрешность сопротивления обмоток двигателя ± 10% Погрешность индуктивности ± 20% Рабочая температура

Подробнее

Уличный герметичный блок питания

Уличный герметичный блок питания СОДЕРЖАНИЕ Назначение и особенности... 1 Устройство и принцип работы, комплектация... 2 Установка и подключение... 3 Схема установки... 4 Схема подключения... 5 Требования

Подробнее

1. Пояснительная записка

1. Пояснительная записка Целью изучения данной дисциплины является получение теоретических и практических знаний процессов электромеханического и электромагнитного преобразования энергии, конструкций и

Подробнее

ПОРШНЕВЫЕ БУСТЕРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

СЕРИЯ DBK Мощность: Производительность: Давление на входе: Давление на выходе: 7,5-22 kвт; 2,1-9,7 м3/мин; 5,0-13,0 Бар; 15,0-40,0 Бар; СЕРИЯ DBK - Поршневой компрессорный блок; - Индикатор уровня масла

Подробнее

КАБЕЛИ И ПРОВОДА ДЛя ПОГРУЖНЫХ НЕФТяНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ. ПРИМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИЯ УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

КАБЕЛИ И ПРОВОДА ДЛя ПОГРУЖНЫХ НЕФТяНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ КПБК-90, КПБП-90 ТУ 16-505.129-2002, КПпБК-120, КПпБП-120, КлПпБК-120, КлПпБП-120 ТУ 16.К71-293-2002, КПпБК-125, КПпБП-125, КПпБкП-125, КПпБП-120,

Подробнее

docplayer.ru

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к модульным вентильным электродвигателям с постоянными магнитами на роторе для погружных нефтедобывающих установок.

В настоящее время большое распространение получили односекционные погружные вентильные электродвигатели (см., например, патент RU 2247463, Н02К 21/14, опубл. 27.02.2005), которые представляют собой модель взаимосвязанных магнитных систем - постоянного магнитного поля ротора, создаваемого постоянными магнитами, и воздействующего на него вращающегося электромагнитного поля статора от выпрямленных токов, поочередно поступающих в две фазы трехфазной обмотки, в зависимости от положения полюсов ротора относительно этих фаз. Такие электродвигатели широко применяются в качестве приводов для погружных центробежных насосов в нефтедобывающей промышленности.

Недостатком односекционных электродвигателей является ограниченная мощность, обусловленная технологией их изготовления и размерами нефтяных скважин. Одним из решений этой проблемы является модульный вентильный электродвигатель, конструктивно подобный серийным асинхронным секционным электродвигателям. Но в отличие от асинхронного секционного электродвигателя, для которого достаточным условием является последовательное соединение обмоток статоров секций (модулей) при соблюдении чередования фаз в каждой секции, и произвольное угловое положение роторов, для вентильного электродвигателя необходимо обеспечить определенно заданное расположение магнитной системы роторов каждого модуля и определенное пространственное расположение фаз обмоток статоров тех же модулей при их последовательном соединении.

Наиболее близким к заявляемому является погружной модульный вентильный электродвигатель электроцентробежного насоса (см., патент RU 65314, опубликован 27.07.2007), в котором задано одинаковое расположение магнитной системы роторов модулей и одинаковое расположение магнитной системы статоров этих модулей. Каждый модуль электродвигателя содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, одноименные фазные обмотки каждого модуля соединены последовательно, корпуса и ротора модулей механически соединены между собой. Каждый модуль содержит элементы круговой ориентации статора с фазными обмотками и ротора.

Недостатком известного электродвигателя является повышенный уровень пульсаций реактивного момента и ненадежное межсекционное соединение модулей.

Задачей настоящего изобретения является улучшение пусковых свойств вентильного электродвигателя за счет уменьшения пульсаций реактивного момента и обеспечение надежного соединения модулей.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в вентильном электродвигателе, состоящем из n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, одноименные фазные обмотки каждого модуля соединены последовательно, корпуса и ротора модулей механически соединены между собой, а каждый модуль содержит элементы круговой ориентации статора с фазными обмотками и ротора, согласно изобретению, половина магнитов каждого модуля смещена в окружном направлении на 1/2 зубцового деления статора tzs, а в смежных модулях одноименные полюсы магнитов ротора смещены в окружном направлении на величину tzs/(2n).

Роторы модулей могут быть соединены между собой с помощью шлицевой муфты, снабженной позиционирующими элементами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вентильный электродвигатель в поперечном разрезе; на фиг.2 - соединение валов ротора модулей; на фиг.3 - шлицевая муфта; на фиг.4 - пространственное расположение статоров модулей при помощи меток А; на фиг.5 - графики зависимости удельного реактивного момента от углового положения ротора.

Вентильный двигатель состоит из двух и более модулей, каждый из которых содержит корпус 1, ротор с постоянными магнитами 2, насаженными на вал 3, и статор 4 с фазными обмотками (фиг.1). Магниты ротора 2 намагничены в радиальном направлении. Валы 3 смежных модулей соединены специальной шлицевой муфтой 5 (фиг.2), которая обеспечивает заданное взаимное расположение полюсов роторов 2 электродвигателя, выполняя роль элемента круговой ориентации. Для этого в муфте 5 предусмотрены фиксирующие элементы, например, шпонки 6, входящие в те же шпоночные пазы 7 на валах 3, что и шпонки пакетов роторов. Смещение шпонок 6 относительно друг друга на величину tzs/(2n) обеспечит заданное расположение смежных модулей (фиг.3).

В некоторых вариантах заданное пространственное расположение роторов модулей может быть достигнуто за счет выполнения одного или нескольких шлицев на валу 3 и на муфте 5 с размером, отличающимся от остальных. Кроме того, для соединения модулей может быть использована муфта, в которой выполнен угловой сдвиг шлицев 8 на угол β, обеспечивающий смещение одноименных полюсов магнитов ротора смежного и последующего модулей в окружном направлении на величину tzs/(2n).

Взаимное расположение полюсов магнитной системы на роторах 2 каждого модуля достигается тем, что половина магнитов с одноименным полюсом расположена над шпоночным пазом 7 вала 3, а другая половина смещена относительно этого паза на 1/2 зубцового деления статора tzs.

Одноименные фазные обмотки статоров 4 каждого модуля соединены последовательно путем совмещения позиционирующих элементов:

- меток А (фиг.4) на корпусе статора, определяющих пазы пакетов статора, с которых начинается намотка первой фазы;

- меток Б (фиг.1) в узле соединения (секционирования) модулей, для совмещения которых предусмотрен штифт или винт 9 и накидная гайка 10.

Для позиционирования статорных обмоток модулей предлагаемого вентильного электродвигателя предназначено болтовое фланцевое соединение 11 и соединение с помощью закладных деталей, например, стопорных полуколец 12 (фиг.1), которые выполняют роль элементов круговой ориентации статоров. Болтовое фланцевое соединение 11 выполнено таким образом, что расположение статоров модулей и одноименных фаз их обмотки возможно только в определенном положении.

Сборка соединения модулей осуществляется следующим образом.

В корпус 1 статора с помощью резьбового соединения устанавливается переходник 13, имеющий внутреннюю резьбу. На переходнике 13 предусмотрена наружная прорезь 14, а с торца выполнены резьбовые отверстия для винтов 15, при затяжке которых происходит фиксация резьбового соединения между статором 4 и переходником 13. Во внутреннюю резьбу переходника 13 вворачивается втулка 16, на которой выполнена канавка для закладных деталей, например, двух стопорных полуколец 12. Тем самым обеспечивается установка концевой детали 17 одного модуля в корпус 1 статора электродвигателя смежного модуля. Позиционирование концевой детали 17 и корпуса статора 1 обеспечивается за счет размещения между ними шайбы с лепестками 18 и последующего отгибания лепестков в специальные пазы на корпусе статора 1 и на концевой детали 17. Позиционирование переходников 13 и 19 между собой выполняется с помощью шпоночного соединения, или штифтов, или винтов 9 и накидной гайки 10.

Заявляемая конструкция была испытана на примере вентильного погружного двухмодульного электродвигателя габарита 130 мм, имеющего 24 паза и 24 зубца на статоре, с угловым зубцовым делением 360°/24=15°, в котором роторы выполнены со смещением половины полюсов на угол, равный ½ зубцового деления (7,5°), а ротор одного модуля смещен в окружном направлении относительно ротора второго модуля на четверть зубцового деления (3,75°). Полученная зависимость пульсаций реактивного момента приведена на графике 3, фиг.5 (по оси абсцисс отложен геометрический угол поворота ротора относительно условного начального положения). Реактивный момент, ухудшающий рабочие характеристики электродвигателя, возникает из-за неравномерности магнитной проводимости статора, на котором имеются пазы и зубцы. Основная гармоника пульсаций реактивного момента для погружного электродвигателя имеет период 360°/Zc, где Zc - число пазов или зубцов статора. Например, для наиболее распространенного вентильного электродвигателя с 24 пазами на статоре период равен 15°.

Для сравнения такие же зависимости были получены для аналогичных погружных вентильных электродвигателей, ротор одного из которых выполнен без смещения магнитов (график 1), а ротор второго - со смещением половины полюсов на угол, равный половине зубцового деления (7,5°), (график 2). Из графиков видно, что наименьшие пульсации реактивного момента получены в вентильном электродвигателе заявленной конструкции.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет при последовательном соединении модулей вентильных электродвигателей обеспечить заданное пространственное расположение магнитной системы роторов каждого модуля и заданное пространственное расположение фаз статоров тех же модулей, в результате чего пульсации реактивного момента сводятся к минимуму.

edrid.ru

Вентильный электродвигатель | Банк патентов

Настоящее изобретение относится к машиностроению, а именно к модульным вентильным электродвигателям с постоянными магнитами на роторе для погружных нефтедобывающих установок.

В настоящее время большое распространение получили односекционные погружные вентильные электродвигатели (см., например, патент RU 2247463, Н02К 21/14, опубл. 27.02.2005), которые представляют собой модель взаимосвязанных магнитных систем - постоянного магнитного поля ротора, создаваемого постоянными магнитами, и воздействующего на него вращающегося электромагнитного поля статора от выпрямленных токов, поочередно поступающих в две фазы трехфазной обмотки, в зависимости от положения полюсов ротора относительно этих фаз. Такие электродвигатели широко применяются в качестве приводов для погружных центробежных насосов в нефтедобывающей промышленности.

Недостатком односекционных электродвигателей является ограниченная мощность, обусловленная технологией их изготовления и размерами нефтяных скважин. Одним из решений этой проблемы является модульный вентильный электродвигатель, конструктивно подобный серийным асинхронным секционным электродвигателям. Но в отличие от асинхронного секционного электродвигателя, для которого достаточным условием является последовательное соединение обмоток статоров секций (модулей) при соблюдении чередования фаз в каждой секции, и произвольное угловое положение роторов, для вентильного электродвигателя необходимо обеспечить определенно заданное расположение магнитной системы роторов каждого модуля и определенное пространственное расположение фаз обмоток статоров тех же модулей при их последовательном соединении.

Наиболее близким к заявляемому является погружной модульный вентильный электродвигатель электроцентробежного насоса (см., патент RU 65314, опубликован 27.07.2007), в котором задано одинаковое расположение магнитной системы роторов модулей и одинаковое расположение магнитной системы статоров этих модулей. Каждый модуль электродвигателя содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, одноименные фазные обмотки каждого модуля соединены последовательно, корпуса и ротора модулей механически соединены между собой. Каждый модуль содержит элементы круговой ориентации статора с фазными обмотками и ротора.

Недостатком известного электродвигателя является повышенный уровень пульсаций реактивного момента и ненадежное межсекционное соединение модулей.

Задачей настоящего изобретения является улучшение пусковых свойств вентильного электродвигателя за счет уменьшения пульсаций реактивного момента и обеспечение надежного соединения модулей.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в вентильном электродвигателе, состоящем из n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, одноименные фазные обмотки каждого модуля соединены последовательно, корпуса и ротора модулей механически соединены между собой, а каждый модуль содержит элементы круговой ориентации статора с фазными обмотками и ротора, согласно изобретению, половина магнитов каждого модуля смещена в окружном направлении на 1/2 зубцового деления статора t zs, а в смежных модулях одноименные полюсы магнитов ротора смещены в окружном направлении на величину tzs/(2n).

Роторы модулей могут быть соединены между собой с помощью шлицевой муфты, снабженной позиционирующими элементами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вентильный электродвигатель в поперечном разрезе; на фиг.2 - соединение валов ротора модулей; на фиг.3 - шлицевая муфта; на фиг.4 - пространственное расположение статоров модулей при помощи меток А; на фиг.5 - графики зависимости удельного реактивного момента от углового положения ротора.

Вентильный двигатель состоит из двух и более модулей, каждый из которых содержит корпус 1, ротор с постоянными магнитами 2, насаженными на вал 3, и статор 4 с фазными обмотками (фиг.1). Магниты ротора 2 намагничены в радиальном направлении. Валы 3 смежных модулей соединены специальной шлицевой муфтой 5 (фиг.2), которая обеспечивает заданное взаимное расположение полюсов роторов 2 электродвигателя, выполняя роль элемента круговой ориентации. Для этого в муфте 5 предусмотрены фиксирующие элементы, например, шпонки 6, входящие в те же шпоночные пазы 7 на валах 3, что и шпонки пакетов роторов. Смещение шпонок 6 относительно друг друга на величину tzs/(2n) обеспечит заданное расположение смежных модулей (фиг.3).

В некоторых вариантах заданное пространственное расположение роторов модулей может быть достигнуто за счет выполнения одного или нескольких шлицев на валу 3 и на муфте 5 с размером, отличающимся от остальных. Кроме того, для соединения модулей может быть использована муфта, в которой выполнен угловой сдвиг шлицев 8 на угол β , обеспечивающий смещение одноименных полюсов магнитов ротора смежного и последующего модулей в окружном направлении на величину tzs/(2n).

Взаимное расположение полюсов магнитной системы на роторах 2 каждого модуля достигается тем, что половина магнитов с одноименным полюсом расположена над шпоночным пазом 7 вала 3, а другая половина смещена относительно этого паза на 1/2 зубцового деления статора tzs.

Одноименные фазные обмотки статоров 4 каждого модуля соединены последовательно путем совмещения позиционирующих элементов:

- меток А (фиг.4) на корпусе статора, определяющих пазы пакетов статора, с которых начинается намотка первой фазы;

- меток Б (фиг.1) в узле соединения (секционирования) модулей, для совмещения которых предусмотрен штифт или винт 9 и накидная гайка 10.

Для позиционирования статорных обмоток модулей предлагаемого вентильного электродвигателя предназначено болтовое фланцевое соединение 11 и соединение с помощью закладных деталей, например, стопорных полуколец 12 (фиг.1), которые выполняют роль элементов круговой ориентации статоров. Болтовое фланцевое соединение 11 выполнено таким образом, что расположение статоров модулей и одноименных фаз их обмотки возможно только в определенном положении.

Сборка соединения модулей осуществляется следующим образом.

В корпус 1 статора с помощью резьбового соединения устанавливается переходник 13, имеющий внутреннюю резьбу. На переходнике 13 предусмотрена наружная прорезь 14, а с торца выполнены резьбовые отверстия для винтов 15, при затяжке которых происходит фиксация резьбового соединения между статором 4 и переходником 13. Во внутреннюю резьбу переходника 13 вворачивается втулка 16, на которой выполнена канавка для закладных деталей, например, двух стопорных полуколец 12. Тем самым обеспечивается установка концевой детали 17 одного модуля в корпус 1 статора электродвигателя смежного модуля. Позиционирование концевой детали 17 и корпуса статора 1 обеспечивается за счет размещения между ними шайбы с лепестками 18 и последующего отгибания лепестков в специальные пазы на корпусе статора 1 и на концевой детали 17. Позиционирование переходников 13 и 19 между собой выполняется с помощью шпоночного соединения, или штифтов, или винтов 9 и накидной гайки 10.

Заявляемая конструкция была испытана на примере вентильного погружного двухмодульного электродвигателя габарита 130 мм, имеющего 24 паза и 24 зубца на статоре, с угловым зубцовым делением 360°/24=15°, в котором роторы выполнены со смещением половины полюсов на угол, равный ½ зубцового деления (7,5°), а ротор одного модуля смещен в окружном направлении относительно ротора второго модуля на четверть зубцового деления (3,75°). Полученная зависимость пульсаций реактивного момента приведена на графике 3, фиг.5 (по оси абсцисс отложен геометрический угол поворота ротора относительно условного начального положения). Реактивный момент, ухудшающий рабочие характеристики электродвигателя, возникает из-за неравномерности магнитной проводимости статора, на котором имеются пазы и зубцы. Основная гармоника пульсаций реактивного момента для погружного электродвигателя имеет период 360°/Zc, где Z c - число пазов или зубцов статора. Например, для наиболее распространенного вентильного электродвигателя с 24 пазами на статоре период равен 15°.

Для сравнения такие же зависимости были получены для аналогичных погружных вентильных электродвигателей, ротор одного из которых выполнен без смещения магнитов (график 1), а ротор второго - со смещением половины полюсов на угол, равный половине зубцового деления (7,5°), (график 2). Из графиков видно, что наименьшие пульсации реактивного момента получены в вентильном электродвигателе заявленной конструкции.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет при последовательном соединении модулей вентильных электродвигателей обеспечить заданное пространственное расположение магнитной системы роторов каждого модуля и заданное пространственное расположение фаз статоров тех же модулей, в результате чего пульсации реактивного момента сводятся к минимуму.

bankpatentov.ru

Энергоэффективность погружных электродвигателей | Инженерная практика

ПАО «НК «Роснефть» никогда не прекращает поиск технологических решений, которые позволили бы повысить эффективность механизированной добычи нефти. Ключевая задача в этом отношении, конечно, заключается в оценке инновационных предложений предприятий-производителей нефтепромыслового оборудования. Однако зачастую бывает и так, что та или иная перспективная технология уже прошла испытания и применяется ограниченным тиражом в одном из дочерних добывающих обществ Компании, и крайне важно изучить ее эффективность на общекорпоративном уровне.

Не нужно также забывать, что процесс производства оборудования постоянно развивается, оборудование модернизируется, его эксплуатационные характеристики повышаются, а цена – снижается. Поэтому специалисты ПАО «НК «Роснефть» периодически проводят повторную оценку технологической эффективности мелкосерийно используемого оборудования. В предлагаемой Вашему вниманию статье в качестве примера такого подхода рассматривается анализ эксплуатации погружных вентильных электродвигателей (ВПЭД) на фонде ООО «РН-Юганскнефтегаз».

29.03.2016 Инженерная практика №03/2016 Каверин Михаил Николаевич Начальник отдела механизированной добычи ООО «Центр экспертной поддержки и технического развития» (ООО «РН-ЦЭПиТР») Тарасов Виталий Павлович Старший менеджер отдела механизированной добычи ООО «Центр экспертной поддержки и технического развития» (ООО «РН-ЦЭПиТР») Хорошавцев Сергей Евгеньевич Начальник отдела по работе с механизированным фондом ООО «РН-Юганскнефтегаз» Таблица 1. Результаты оценки энергоэффективности ВПЭД

Заводы-изготовители ВПЭД уже давно активно декларируют такие преимущества данного оборудования, как пониженная активная мощность, увеличенная наработка на отказ и т.д. Поэтому несколько лет назад специалисты ПАО «НК «Роснефть» провели ряд испытаний ВПЭД различных производителей как на стендах в заводских условиях, так и непосредственно в скважинах. Дополнительно, в специализированных программных комплексах RosPump и SubPump были выполнены сравнительные расчеты энергопотребления при замене асинхронных ПЭД на вентильные. Результаты испытаний и расчетов представлены в таблице 1.

Рис. 1. Статистика монтажей ВПЭД в ООО «РН-Юганскнефтегаз»

Прошло несколько лет, и в 2015 году ряд производителей вентильных двигателей вновь инициировали дискуссию о необходимости более широкого применения ВПЭД в нефтедобывающей промышленности. Откликнувшись на эту инициативу, специалисты ПАО «НК «Роснефть» решили провести анализ энергоэффективности применяемых на данный момент вентильных двигателей на фонде крупнейшего дочернего общества Компании – ООО «РН-Юганскнефтегаз» – лидера по объемам применения данной технологии. За последние пять лет в скважинах предприятия были смонтированы 3939 УЭЦН, укомплектованных вентильными двигателями (рис. 1). На момент подготовки настоящей статьи в работе находились 1653 центробежных насоса с ВПЭД. Тем не менее задача проведения сравнительного анализа оказалась вовсе не тривиальной. Как показал предварительный анализ, подавляющее большинство подземных ремонтов с основной целью замены асинхронных ПЭД на ВПЭД сопровождались также и заменой одного или даже нескольких ключевых узлов установки (рис. 2). Таким образом, в новой комплектации УЭЦН несопоставимо отличались от эксплуатировавшихся прежде. И только в 86 случаях за исключением замененного ПЭД комплектация остановок осталась прежней.

Рис. 2. Анализ изменения ключевых узлов УЭЦН при замене ПЭД на ВПЭД

Для данных 86 скважин был проведен сравнительный анализ параметров эксплуатации скважин (дебит жидкости, давление на приеме или динамический уровень, затрубное и буферное давления, обводненность скважинной продукции, энергопотребление) в зависимости от типа использовавшегося электродвигателя. Необходимо отметить, что фонд скважин ООО «РН-Юганскнефтегаз» характеризуется значительным изменением пластового давления в течение периода работы УЭЦН, что существенно сказывается на параметрах эксплуатации. Еще одной сложностью стали определенные проблемы с архивными данными по энергопотреблению.

В итоге можно было с уверенностью говорить лишь о трех скважинах, режим работы которых не менялся после перехода с асинхронного двигателя на вентильный, и в качестве информации о потреблении электроэнергии которыми не возникало сомнений (табл. 2).

Таблица 2. Данные по эксплуатации скважин ООО «РН-Юганскнефтегаз» до и после внедрения ВПЭД

В ходе ПРС в данные скважины были спущены насосы той же производительности и с теми же напорами, что и до ремонта. Однако КПД данных насосов вследствие конструктивных особенностей моделей разных производителей различались. Так, в скважину №1 взамен насоса 10.1ЭЦНД-50 производства ПК «Борец» с КПД 45%, (согласно заводскому каталогу) был смонтирован насос ВНН-59 компании «Новомет» с КПД 52%. В скважине №2 КПД насоса с ВПЭД также оказался выше на 2%, а в скважине №3 наоборот КПД электродвигателя «снизился» на 4%. Тем не менее, на всех выделенных таким образом скважинах произошло снижение энергопотребления в среднем на 10-11%. Таким образом, очередной раз подтвердился 10%-ный выигрыш в энергоэффективности при замене асинхронного ПЭД со стандартной СУ с ЧРП на аналогичный ВПЭД. Об этом же свидетельствовали проведенные ранее промысловые и стендовые испытания.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ ВНЕДРЕНИЯ ВПЭД

Несмотря на очевидные преимущества оборудования этого типа, широкому масштабированию данной технологии препятствовала высокая цена самого двигателя, а также необходимость закупки специализированной станции управления, которая не могла использоваться для работы в паре с асинхронным двигателем. Кроме того, сравнительно низкая цена киловатта электроэнергии не позволяла обеспечить возврат инвестиций за счет большей энергоэффективности в рамках принятого в Компании экономического горизонта.

На сегодняшний момент ситуация с обозначенными факторами несколько изменилась. Так, ряд отечественных производителей освоили выпуск универсальных станций управления, позволяющих использовать их в паре как с вентильным, так и с асинхронным двигателем. В результате отпала необходимость вывода из эксплуатации еще пригодных СУ асинхронных двигателей в случае перехода на вентильные.

В то же время из года в год растет цена электроэнергии, причем стоимость киловатта электроэнергии существенно различается от региона к региону. И, если для одного нефтедобывающего актива Компании повышение энергоэффективности в 10% недостаточно для масштабного внедрения ВПЭД, то в других дочерних обществах технология может быть экономически привлекательна.

В любом случае однозначный ответ о возможности эффективного применения вентильных двигателей в конкретных промысловых условиях может дать лишь оценка по принятой в Компании экономической модели расчета.

Еще одним подходом, который позволил бы осуществить масштабное тиражирование технологии в ПАО «НК «Роснефть», могло бы стать массовое применение вентильных двигателей в рамках реализации прокатной схемы сервиса мехфонда.

Другие статьи с тегами: Вентильный электродвигатель, Энергоэффективность

glavteh.ru