Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Методика определения параметров схемы замещения электромеханического модуля с повышенным электромагнитным моментом

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-3-185-197

Полный текст:

Аннотация

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы определения энергетических параметров мехатронных модулей электротехнических комплексов для добычи нефти с погружными электроцентробежными насосами. Разработать методику определения параметров схемы замещения погружного электродвигателя, как электромеханического модуля движения центробежного насоса для добычи нефти при подключении компенсирующих устройств к клеммам электродвигателя . Разработать методику расчета энергетических показателей мехатронных модулей электротехнического комплекса с электроцентробежными насосами. Провести имитационное моделирование погружного электродвигателя для добычи нефти с непосредственно подключенным компенсирующим устройством.

МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись методы оптимизации по коэффициенту полезного действия, методы коррекции коэффициента мощности, методы расчета электромагнитного поля конечными элементами, методы математического и компьютерного моделирования в программном комплексе ELCUT.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Повышение энергоэффективности и снижение затрат при эксплуатации погружных насосных установок добычи нефти представляет собой актуальную проблему и требует обоснованного решения. Цена извлеченной нефти зависит от следующих показателей, таких как климатические условия, используемое оборудование, глубина залежей нефти, отдаленность месторождения от центральных дорог и так далее. К наиболее существенным энергоемким процессам при добыче нефти относятся: электромеханизированное извлечение нефти, транспортировка нефти, система поддержания пластового давления. Предложена методика нахождения параметров схемы замещения погружного электродвигателя для добычи нефти и исследование воздействия компенсации реактивной мощности на электрический двигатель в нефтяной скважине при подключении компенсирующих устройств к клеммам электродвигателя погружного насоса. Предложена методика расчета энергетических показателей мехатронных модулей электротехнического комплекса с электроцентробежными насосами. Расчет компенсирующего устройства в нефтяной скважине для электроцентробежного насоса с частотно-регулируемым электроприводом нужно реализовывать с учетом наибольшего значения выдаваемой частоты сети. Произведено имитационное моделирование электродвигателя для добычи нефти с непосредственно подключенным компенсирующим устройством для установления воздействия компенсирующего устройства реактивной мощности внутри нефтяной скважины на вращающий электромагнитный момент электрического двигателя для добычи нефти. Представлены показатели электромагнитного момента и электромагнитного поля электродвигателя для добычи нефти без подключенного компенсирующего устройства и с непосредственно подключенным компенсирующим устройством, питающие провода которого в первом варианте прокладываются по единой трассе и во втором варианте прокладываются под углом 120° относительно друг друга в соответствующих пазах обмотки статора электрического двигателя для добычи нефти.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При проведении исследования влияния непосредственно подключенного компенсирующего устройства на вращающий электромагнитный момент электрического двигателя для добычи нефти определено, что дополнительные обмотки непосредственно подключенного компенсирующего устройства реактивной мощности, проложенные под углом 120° относительно друг друга в соответствующих пазах обмотки статора электрического двигателя повышают коэффициент полезного действия и электромагнитный момент электрического двигателя для добычи нефти соответственно на 11% и 15%.

Об авторах

А. Г. Городнов
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ
Россия

Городнов Антон Геннадьевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрооборудование»



В. Ю. Корнилов
Казанский государственный энергетический университет
Россия

Корнилов Владимир Юрьевич – д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Приборостроение и мехатроника»



Е. Ю. Федоров
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ
Россия

Федоров Евгений Юрьевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрооборудование»



Список литературы

1. Gabor Takacs. Electrical Submersible Pumps Manual. - 1st Edition. Gulf Professional Publishing, 2009. - 440 p.

2. Xiaodonz Liang, Ahmad El-Kadri, “Factors Affecting Electrical Submersible Pump Systems Operation” in Eectrical Power and Energy Conference (EPEC). Conference Paper. Publisher: IEEE. 10-11 Oct. 2018. doi: 10.1109/EPEC.2018.8598331.

3. O.V. Thorsen, M. Dalva, “Combined electrical and mechanical model of electric submersible pumps” in Transactions on Industry Applications, 2001, Volume 37, Issue 2. pp. 541-547

4. Xiaodong Liang, Omid Ghoreishi, Wilsun Xu. Downhole Tool Design for Conditional Monitoring of Electrical Submersible Motors in Oil Field Facilities // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2017. - Volume 53, Issue 3. – pp. 3164-3174

5. A. Hussain, Bahareh Anvari, Hamid A. Toliyat, “A control method for linear permanent magnet electric submersible pumps in a modified integrated drive-motor system” in International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC). Conference Paper. Publisher: IEEE. 2017. doi: 10.1109/IEMDC.2017.8002315.

6. Jorge Andrés Prada Mejía, Luis Angel Silva, Julián Andrés Peña Flórez, “Control Strategy for Oil Production Wells with Electrical Submersible Pumping Based on the Nonlinear Model-Based Predictive Control Technique” in ANDESCON. Conference Paper. Publisher: IEEE. 2018. doi: 10.1109/ANDESCON.2018.8564581.

7. Power factor correction and harmonic filtering in electrical installations // Series of a design engineer. ABB. 2018 . 58 p.

8. F. A. Gizatullin, M. I. Khakimyanov, F. F. Khusainov and I. N. Shafikov, "Analysis of losses in the cable line of well submersible electric motor," 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2017, pp. 1-3, doi: 10.1109/ICIEAM.2017.8076285.

9. J. Zhang and J. Wan, "Application of the cable laying coiled tubing in electric submersible pump," 2021 3rd International Conference on Intelligent Control, Measurement and Signal Processing and Intelligent Oil Field (ICMSP), 2021, pp. 293-296, doi: 10.1109/ICMSP53480.2021.9513368.

10. I. Shafikov and M. Khakimyanov. Assessment of Reliability of the Eletric Submersible Pump Variable Frequency Drive. 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2020, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICIEAM48468.2020.9112074.

11. F.A. Gizatullin, M.I. Khakimyanov and F.F. Khusainov. Technological Parameters Influence on Energy Intensity of Oil Wells Pumps. 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2018, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICIEAM.2018.8728790.

12. A. Yashin and M. Khakimyanov, "Characteristics Analysis of Linear Submersible Electric Motors for Oil Production," 2020 Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), 2020, pp. 15-19, doi: 10.1109/PEAMI49900.2020.9234346.

13. Букреев В. Г. Стратегия управления электротехническим комплексом механизированной добычи нефти на основе экономического критерия / В. Г. Букреев, Н. Ю. Сипайлова, В. А. Сипайлов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 3. С. 75-84.

14. Невоструев, В. А. Комплексный подход к энергоэффективности при добыче нефти УЭЦН // Инженерная практика. 2017. № 8. С. 28-32.

15. Городнов А.Г. Построение энергоэффективных электротехнических комплексов с автономной системой электроснабжения // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 4. С. 64-78.

16. Gorodnov A., Fedorov E., Kornilov V., Al-Ali M.A. Submersible pumping unit with increased electromagnetic moment of the submersible electric motor/ Proceedings - ICOECS 2021: 2021 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems. 2021. С. 363-366.

17. Городнов А.Г., Корнилов В,Ю., Федоров Е.Ю. Погружная насосная установка с повышенным электромагнитным моментом погружного электродвигателя Патент на полезную модель RU 205204 U1, 02.07.2021.

18. V. A. Kopyrin, A. L. Portnyagin, A. V. Logunov, N. V. Shatalova, M. V. Deneko and R. N. Khamitov, "Investigation of Resonance Effect in the Oil Production Electrotechnical Complex with the Downhole Reactive Power Compensator," 2019 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), 2019, pp. 1-5, doi: 10.1109/Dynamics47113.2019.8944635.

19. V. A. Kopyrin, M. V. Deneko, E. A. Engel and R. N. Khamitov, "Determination of the Downhole Compensator’s Optimal Power Considering the Cable Line’s Length and Cross Section," 2020 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), 2020, pp. 1-5, doi: 10.1109/Dynamics50954.2020.9306151.


Рецензия

Для цитирования:


Городнов А.Г., Корнилов В.Ю., Федоров Е.Ю. Методика определения параметров схемы замещения электромеханического модуля с повышенным электромагнитным моментом. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022;24(3):185-197. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-3-185-197

For citation:


Gorodnov A.G., Kornilov V.Yu., Fedorov E.Yu. Method for determining the parameters of a substitution scheme for an electromechanical module with an increased electromagnetic momentwith increased electromagnetic torque. Power engineering: research, equipment, technology. 2022;24(3):185-197. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-3-185-197

Просмотров: 72


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)