автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Анализ режимов однофазных тиристорных преобразователей частоты для управления погружными двигателями в нефтяной промышленности

АЗЁРёАйМАЙСКИИ ТНСНЙЧЁСКЙЯ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БЛГИРОВ Б АХ АД ИР ЭЮБ оглы

\ НАЛ ИЗ РЕЖИМОВ ОДНОФАЗНЫХ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕН ЧАСТОТЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ В НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

05. 09. 12 — полупроводниковые преобразователи

электроэнергии; 03. 09. 03 — электротехнические комплексы н системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БАКУ — 1902

Работа выполнена йа кафедре «Промышленная электроника» Азербайджанского технического университета.

Научный руководитель:

заслуженный деятель науки, доктор технических наук, профессор, академик АН Азербайджанской Республики

ЭФЕНДИЗАДЕ А. А.

Научный консультант: "

доктср технических наук БАГИРОВ С. М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор АЛИ-ЗАДЕ П. Г.,

к;!н,,":Да7 техш ческнх наук, с. н. с. НИЗАРЛОВ Т. И.

Ведущее предприятие — Азербайджанский иаучно-исс-

ледоиатсльскин электротехнический институт объединения сАзерэлектромаш», г. Баку.

Защита состоится «_»______ 1992 г,

з __ часов на заседании специализированного совета

1С 0'54. 04. 03 при Азербайджанском техническом университете 370602, г. Баку, ГСП, проспект М. Азизбехова, 25).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Азербайджанского технического уньверситета.

Автореферат разослан «_»__—__ 1992 г.

Учений секретарь специализированного совета, к. т. п., доцент

ИМАМ В ЕРД И Е В Г. М.

ог'члл ::лрл:'лт;ют;:;'д рлгох;

Д ут -; ГШ т. 11Q 3 7 Т, т С ?/11. Прогрггг'3 РПЗВГГГ'ГЯ mlrrf^ei; п^оглтыг т-ностя вкявягаот вовне кз^чпо т-э"п:ясс::::о сэдглг., о? ргеспяя кото-, ршс зависит зпачптелы:-:! рос? дсбич:! нс^тп *л ггзо.. Хля обвсппе-т. геи яркого роста ц^отезелегь-ч исобхсддаэ ит:по ргззпр:гут; рзсоту по бурзктш глубоких п сзор"глуоЪ1;"£- [Л-'^'Г к газ ев::/: екзет;";!. Поставдешшэ зачечл мсгут бить кшолнепн путем коренного удучпо-тя технологпп бурзппя слсатак л ссздггптя нопцх соЕэрязгппк úyро-BKZ устсповок, обсспзчпзсгпях п:ооп"о трэбоззплл тахзояот бурс-1Ш глубоких скеегнлд, широкое внйдпзтпю азто:.!п*г::зпцтп: л оптгспза-ц'гл. .Едя этого трэбустс.1 в'.тполнзкпз ряда серьезных изучтос псслс-доедгп;; я кпгззггзрлпх рзгрлйоток-.

Ес:г яззсстпо; зл<лпгроб,урскяе яаюются одгки пз иаяболоо сор-еяекгпзшх «огодов бурзякя яаТгяшх п газовцх ckeksot, обладвщоз рядо'л юшппг прскцущестз: кепссрсдстлсотпя связь злзктрсбура с долоте;! споеобстзугг улгг:т?нпо технолога: буреятгг; облегчается колонна бурга шо: труб; ?окспсдводяд:и: кабель позволяет вчетп пгпрз-pimtntí: контроль, управлсалз п охгеют.зец:® бурсяяя. ilp'.ü.iciranc тп-ргсторпше преобразователей частоты (ЮТ) дяя упрзачвкпл элоктро -

l^vnotl ГГГТГТГ п г» Г- по^ ТПТПГГГМ X Т rvn * г Л Т.« «ЭТТ ЛЛ *Г> Г»/-» ТТ ^л лл »-. »-.гт-гл

цаяыюго гспальзовспхч ого пр;г бурояшг в разлглвпх геологических условиях.

В иастоя^ео гргмя пгаспие вогругхккх электробуров осучост-плязтся по спстсмэ "два прор.одг-груба" ШГГ). Однако зта систенз ло обеспечивает з полпоП игрэ нгдолнуо и безопасную расоту ::з-за частых коротких згмпзашй в «эстах шогечтеелошшх кептаклях соединил;;. •.'.■'..'

Наилучшим вариантом в отпозегяк токододзода ягляетея перевод спстегя Е1ГГ8ЕПЯ о трохшзкел на одпофазнуо, когда'пепользуотел 0Д1Ш токояодводяшй лрозод,' г/горе» проводом слузит колонка бурильных: труб, з результате чего на 50,1 сокращается кншчсство контактных соединений.

Система "одни прозод-труба" (ОПТ) вссь;;а шрспзктяЕяа с точил эрояня поБшевн подсапостз токсподвода, уггеодомпя конструкцк: поахакгшз: соедпие-гш, значительного удепэвлопня кабедьнкх секцпЗ, сшпоппя г.^рглпггчеокгс: потерь в бурчлшк трубех,

Пр:1М?"-з!"о частотно-рэгуллрусг.юго внсокоскоросгного элзетро-itsr-TCOtíодного засооп (ЭЦН) позволь: 0лгг?глз1ф03г)гз> тлубпгт? погружного касоса, posso уведппигь подачу я пгстор, ооу«эсгвнт& гпованй пуск, ЛГОДОГРрйТЛГЬ ¡Tp06l'00Úpí'30!iCHne, укяпяшт« "ОКПСЯТЬ, о ого-

доаательно длину, вас в стоимость погрузкиого двигателя.

Существенны:: вдлад в разработку и исследование ТПЧ и раз -личных вопросов частотного управления машин переменного тока внесли ряд советских и зарубежных учанцх. Однако системы, включающие "одно.газныл ТШ.-трехЗазннй конденсаторный погруяцой электробур" , а тзкке "трехфазный ТПЧ - элэктроцентробезмшИ насос" изучены недостаточно.

Отсутствие математических моделей, учитывающих характер изменения нагрузочного шыента и методов расчета статических и динамических режимов работы гренТ-азного. конденсаторного погружного электробура, пктаадогося от однофазного 1Ш, ограничивает возможность создания' высозсоэ&Т-ектившх систем для бурения.

Вышесказанное определяет актуальность диссертационной работы, связанной с комплексным исследованием скстезд; "однофазный ТПЧ - трехфазный конденсаторный погружной электробур", а таете с рассмотрением некоторых вопросов система- нтрех$аавиИ ИЛ - погруз ной,ЭДН". .. -

Целью диссертационной работы является разработка системы "однофазный ИИ - трехфазный конденсаторный погружной электробур исследование ее статических и динамических режимов с учетом ха -рактера нагрузки и определение целесообразности г ,;ляьг\>зання эт системы дая бурения глубоких скважин электробуром.

Основные задачи работа. Поставленная цель'определила необходимость решения следующих основных задач:

- исследование статического режима погружного' электробура в функции глубина бурения и частоты инвертора с учетом характер; нагрузки при питании от ТПЧ по системе "один провод - труба",

- определение дополнительных потерь, вызванных несинусоу-даяьноств» и несимметрией питающего напряжения,

- исследование систем токододводов погружных электродвигателей, • '

- разработка методики расчета и исследование переходных процессов в системе с учетом параметров силового фильтра выпрямителя при питании от однофазного ТПЧ,

- определение закона изиэнэтш частоты и напряжения ТПЧ в рекилах пуска,

- анализ у. су-эдудваие гармонического состава выходного ■ ншгрязкдвая однофазного ПН, . " '

- рассмотрение оптимальных ре&ямов работы преобразователе крц эаклзшивалш долота,

« i'vf ягслолозсяв r'.í k'4íc?r"!;!¡:r-

~ з цссяадсвэяля дзйорптор-

поЛ "одм:г koisrase.^fíf^rvo ¡шг.трсЗуря rrp:t шскюеп от одиозного 1ТГ1,

- тс;:;п!"о-ок^:г;мт;ссп:го ооосковркдй эК'оэтшюстп примопэ-юш тпр"стор;;1.':с ксгтопггов корсчииоЗ частота.

•ПССДСПОГГ.яЦ В8ЖЧМИ ТСОрЗ'ИПгсК'П! пиалнз стати -чпстх к ;;прокгор:гстж fia ссаоотт иагсдзкгсгесшго

модолкрогопял о локтю ОДЛ йутсм рсгтапя соотпотсгвусти'. урсп-нсня?. citosс:ш. При рс'.;э;г;к вопроса, связмшого с оатжашша уя-раатениоч прглтъп иогод лгряацяошзхо гсчкатозгя в лрзвдга сим;/!.:а. Тсоржпозгио гслсхйтви вроварядг.сь штодся скскорпмск-гаяытсго иоодздогкнш разраС-окшгюй систолы ш лг.Оорг.горноП ш -дали :: па опг:л'::.ч1р:жг;с1шо;л образца.

lí-^nyp Bpn'.z»r>:/ pr.cic.vs cocrcasaot: ••

- мкок рэгуд^теяспггл шходзото п,щр.ъ~о!гп дш;зотора np:i частотаоа упраможга иогрутаа ояеэтрофро»,

- совок?гг:.'осгй всшзс сгапмссвк я дшетчссйтх ж?ракто-

розультаго лаСорэтор'го-грэщглогмх: ксшгггтЗ.

- нзгештгясскйв ггдсзи го яокеку о.тгл,.гашг>го краткости тока иреофагсватслЕ, обоспопгдащзго йтэтсщтатп-'й пуск РШ и по сцргдочеакп aowcsaa удельного ошяешгя t&nes-катяюго исмзкта, потер» с щхщй'х.жтеаьвосгв дояуоталоЗ pstfowi при предотарЕДОШд замкнет дслюта aisinnotíspa,

- котаютстоская кедcjîù пэтг.чуго?! СА7-нрсцосс:\ч буооипл,

- рооультотя окопор2Г'снгал1л;ш1 вссдедовш?пД, ' проаодошах в щюкнеяоэдг условиях. '

Прдсттоокпя iioimooTb рпбогн. Прозэдеинэ исследссагля статетсск;к п дшкгшееккх postase® позволяло создать оккпнЯ образец замкяутой система евгекагтеокого управлешш электробура на базо однофазного ШЧ.

Кгдашпткчоскиа пнрглогал, полученша для закопоз гзгловс-тт частота и жшртаюят инвертора û учзгем характера нагрузки, n тскко волуче1шн0 сг81гп0скя0 к долия-посю» хсрактзрпс'лп'л позпелягт создать с'атлгяш-нув сгстслу астсмзпяеского упртю- . егя поп гм»о»сгр«5,грс1гш п . ,

Результаты исследовав стаяпесюзх я дзиашясско: раашсв дают осковаыяя ракоггзцдовать с-стеау пктвша "од;ш провод-груб«" прп бурегшл элеьтрс^рои. ■ -

Разработаншз в-работе г&годагац расчетов. .№»¿'5 &гаь использовали для опреде;ю;П1л кечзсгБонЕЕХ показателей однофазен* и трехфазных систем с учете.-.- ягсзк^сээдальвбсгл ваходного аелрзгагшя инвертора к парагэгров сотового- £лдьтра внцувшеля.

Роглггзпш'д пзЬуАеттгс^ тЗо?;:. РазрайогангыН на оспого про-ведешкх шсжедовашй. зт азготоадевш.1!' ош?ио-про:аш1звнып образец однофазного преоОрааоьатаяя .частот для п:;тання потруиного елвкт-робура адробгровай а внадраа''З.Ш!0 "Азла^ь". ;

г>рбсс:<.- Пагешадц дкссспгецконяой работы долоиени и обсукдонц не. сйгк/осмх а:с&1)зрзяцнях а сонарах:

• - 17 всезоооаол!' ы»:а>узсвеной коаЗёревдшг ш теоршг.я «ого- ■ да'.! расчета кся::не1!шх":=лзгЕр2чесю1Х деыэЗ и скотеи. ТяЕекнт ДЭ71, . -• Зсесосзкой .ко^ереицпи по авшлатацня вефгедобываадей,• • вв^виврэрабатшатеей к не^техтЕгаескоа прошгасняостн. Еаку,13?1,

- П рвздусйлшаискоЗ. Еаучао-тахштееской кояХ-орсвпди ыододих учзных экергоишов. Еаку; 1272,' '' . ;'.•' \

- третьей надчно-техничеокой грв£ерэкщи по 'щюбйеш гдрно-торшго асинхронного эяегтрощжвода. Свердловск, 1974, •

- на семинарах АзШБ! Энергетики .ам.Й.Г.Есьиааа. и АзТУ. '. .

Публюгааяи. По результатам вшюхнеявцх лсследоз: '"й- ос/бли-

ковано ' научних работ. ' ' : '

Об^ем ряДотч. Диссертаций'состоит ез введешзд, пятк глав, ' за&жчевзя. Работа содерашг /63 стршяц чапдношюного текста, ¿¿'рисунков, таблиц, список использованных источников из. - 9'- наимаяовакй'Л, приложения,-в .-которых .пркаеде'йи, властности, программа расчетов статических' характеристик, элвктромаханичеокйх переходных процессов, .а такяе.'документ, подтвзрйдашйй Енедрашге . в продаллешовть разработанной - система.'тяристбрярго преобрезова-. таля частоты. ' .

КРАТКОЕ С.ОДЕРШИЕ РАЕОШ

2 первой главе- произведен расчет статических характеристик трехфазного ксвденсаторврго тагрукясго электробура при питании аесшкетрэтшм -кзскяусозухалънш напряжением от однофазного ТОТ, . а также проведено ксодедовашш системы гокрнодвода погружных дви-гат едой., '....' .

, Как.:гг>вгот::0, отТГЧ эдсслуатйзпояпнв псявза?г.ка

oitcîskîi "ТШ-пагру.-па з зцгггнтглтпс? сг:шяп' снроделяотоя ícpvcri лртьоЛ кзпх-тлах'л лз г-ччояе пресбрагсззиаля, .которая влияет кся га устакотяптсся, гак и sa ;.ерзхс.г1"'2 гекяях систв'ш.

Даиш.Тг расгаг проведаем т~л .trci!o, чтоби установить, несколько 30.Т.5КО зхуггсяга ^глртз^'зсаюс ясяпзагсгей погрукпого олектро-<3да при пкпёиз oí оглоузогюро Tin п по получешняд результатом ош-imть язласоойрпзкосгь яра'ипенпя спогсм в нефтяной прсгшпксп- • нсстп, ' - ,

Статгтокис ■ харлитертатяки злептребурз рвсска^явэлаоь прл рзгу ~ч1роЕз;пгл частоги и напрякенга с 3«ra?œyt .ккот'сясеп® падзигя напряжения г.а одп'оразпсед 2Сйо5Гсдэояв. Чаоюгасо упраалвнко-ссуга-ствдялооь а осстасгагзаз о.гсмедоипеч характера нагрузки'долсяа oï т;сото:гп гр^ипия.у * •.'-".' V>. - .i -

, Игл расчете характеристик "tèri якгдзЕзл гзгод скку-отрятних о<й12аазг."2к л ЬпрЬдаЬптгчаототпс^пяг.'та.кэ/ойзчопст тслоз прл-ноЛ к обрзтзсй i:c<¡xaxar;3inbbvca':s3 ярЪ^рзмхагэгйг/ ..

-г __ и? i ■• • :

. 'Zi>(Zf?*Z3#rZc»)-ïiïiZîirt&iZip+Zzt)

■ . ' 7 - : • • yv,:- - "

гда ; V сяяяйюа Тойс^дасха upa

' '/. v .¡энпрт '.'•/;■-. ,'.'' ,

• 2.fp nZ?jV* 3*.eî3ieacnr^'"ccnpoïnôictnr!i жяй&ж яял Щ'Г<с:1 я сб-..„•". pTjjcá 'nbb^wraïbÂSïoitcit mér гдреЗ чай?ка, • • . 7 cî-;î037jïcc ;:суппсзгоргса öiuaps, киа>-

..*, ЧЗПДОГьЯ Ц'ЗЗЭ -аюотрсфру .'.. _ . ; . .

• Пользуясь (I), oap3í3í2i'ar да;я я пз^вичиоЗ а это-

рзчпоа пзпзй, а хакго ijéam

t рззеявзсьйгз 0.t3s-

трсбурсм прл'данной частота праобрззс23т0,гй л vjfjüzza бурзняя. Раочдга прозоддапяь йа SEI олзягр'оСда..SIS4-6M. По рззультагсм pacía та поо ¿резни сооспзтоизую'згто характерно™ TsältH СПОТК.'Л

япрас0разогат0Л&-тс:{оиодпо.и-5Лз:1тро0?р". Акэлтз рл-3jJswaioB псказнваа*» что с /«шввдтяи ^погбзк.гшя фаз tmaedpa-зоватояя кзпявтея з ссотпзтстзгя о законом частотного управлзшя, величина пускового т.'С'.'.знта со та а тол пз j ровна, доотаточзом для

-с-

' нормального цуска б ро.«що хидосга-о .кода,

3 данной глава гаю® 1тм»вп итсдвки расчета дошмиаюаш-ншс потерь, котоше возмпш«» £ элцкер&йуро « додофссоддодовти и иосшлыегрии литаодого напргявши. Цршмдада ашжошот етиеск-геяшяе превышений потерь в порвгддшс ц шоричшк цшш;, а я&я» полных потерь в сясгшэ в $ушош части, Иодучснш г'еаги завкои-мости огЕрактельпых зиачсщЗ к.п.д., рогудьтируведго козФХздедота мощности, допусгишх значонлй г ока а кхщоетп в функции частот«, инвертора. По результатам расчото поотросиц соотяотстт.умию Ха • рактершгикц.

Определено, что при шггешш юошусекдильпиы ¡шемл^п'рглшг.« напрдаздаоа, стаувчесниэ потери угслачш&'.'о* и окаргсгшаскде показатели сксгеик несколько ухудлт-ся, При частота "Р-- I, оездпо .потери ишшгашие, которое убшают с умоишлшеи частоти.' Огш «быюаявтей улучеонпо эноргеютесквх покизьгод«11 иисгаш не низких частотах. Выявлено, что получешшо значошш потерь явдгмея, дснувтшаыи в сдучаз -приманенш <«цво$вз»ого 'ГГМ №! унравя«1аШ электробуром. Дхя иссяедоваиы системы токододвода воогдоюни дифх'ореадкгхльниэ уравнения. Решая эти уравнения на ОШ, определена соответствуют:«) параметры, значения которых позволяют рпссмаг-р:азгзть систему токоподводя, как лшиш с сосредоточенными парамаг-раш.

Во второй главе исследованы динамические рйашы электробура при питании от однофазного ТП5 со ступенчатой нормой выходного каарлаюння.

Дхш.шка лереходццх процессов пда.ет чрезпичавно ваниое значение а условиях частых пусков нагрузки при питании ¡юсипусокдаль-1шм цесиккетркчгаш шщррсоншш. Поатоыу взучошге олектршэхани -' чесшх гореходшх процессов и систсме "ТГН-тмсоподвод-электробур" при частотно;.] управлении явдается актуальной задачей, представля-иг адрьдэлешшВ иаучний и практический' шггерзс.

С учвгем аоитпцдо ввтемяедо Напр.кешш , система диф$*рец-цшльиах ураГ'11-"!".к:; илектроыохаш'Л>зсклх переходник процессов пашех-сн по Игходшю уравнения дпя мгновенных аврчвшй <£азпых

обмоток статора в,ротора будут:

Ши^рко+^ся ' '

. иес~Р%е+ Ысс

О —р 7р ipß

+ СП ¿PC . ■

где Zg и %р - соо1з?тсгвеи!о аггигпао сопрот.тзлогш -Тязн статора и ротора

%С- Lcdc$+ т,(гс'ЩСаг ЬЪ,асо!вСр$+ntiteos(QW!y}ipc fc^LccUi "idm +т№т,.С№с<^таесг{в*я{Г)Се а *

{"J+nh U-f-tA^SCérs ^Mxjl^ щ.^оф^Х -

m*, m* - згакезждазяЕяжигк fi3 схатсре- a г?горл,

- ^оапэтидоск^тя* статоро:: * роторс-а»

¡hnono:re? гкявдгз [гг?гкг еолсп зеп::ск£гвгся сдедушзй

сксгзяэГ: угпзког^й: .

tea - ÍÍ'VJ - 9/s~'¡M> t¡<¡

lee: -А^а-Ш^ЧМе W

IpS -- % Щ, чу," Ч&-Ш'Ь-Щг, f,ic

¿pe- % - W« YÁrHK%ê- ЧЛс- Mr %о " ^ Щ

где Wn - - K03ciI/iiu:0Hi'!it определяете по кцдукткьностш к ' вза'длоцддук-.'аБцостш обмоток

После совместного решения (2) ц (3) получаем уравнения электробура относительно потояоецеплеый:. - .

Фсо = Uca~ и Ы<а%г 'W*Wi -Hi %(,- V/щ %с)

Zp(Wz5%a-Wzb%b-Wv%e~Wis%a -ЩрЩз-Що&с)

?p(WrJ %6-iVzMa- 4, %a - Wz,

• %c=- Wv-Wt^h- Wt7 %u~Wm %S) . .

¿десь

. • ¿4» = Г и от к 31 п (Ш^- %к)

- £ Цст<8(Л (ШЬ +%к) •

На работу сисгеш "ИН-ОПТ-электробур" существенное вдилню оказывает силовой фильтр,, установленный на входе инвертора, В связи с этим возникает необходимость ,учэта шш* дойности силового фильтра дрй. исследовании переходных процессов в динамическом региле.

Уравнения .силового ^гльтра, имеют ввд:

иц ... щ ЯФ , <и и ~ 6

иш _±//- Мао; / . Их V (5)

С учётом (4) к (5) уравнения переходного процесса погружного электробура при шга&нив его_ от однофазного ЮТ представляются в следующем виде

иш Ш-Щз %-М« %с)

-ш=ис6- ъ (I■ •

diJ^i .

äi L$ L<p L,pL6

/ //• Uca/ IfcS; ücc, ) ir\

<% - МерlUcaipaHcS irfHcc Lpc) den + (LeaiPt+ Lc6Lpt +

¿er ipa)Sm <j>6 + (Cca ¿pc + CdLpo+ ¿cc ¿Pr.) Scn (p£ J (M,~Si9nMc)

dQ , ч di~ w

Анализ элэкгрс;.?схаипоск:к пореходлнх процессов проведен для погрукнего электробура Э164-ОМ. -Шштчяпа емкости конденсаторной батареи при этом принимаязсь С = 1400 миф.

Уравнения с;гетеми <6) были скоделкрованн на 33.! и полутени решешгя для частотного пуска электробура пря несколько значениях гсарастаняя частоты в функщга времени (Jf-fih)

Установлено, -что np;i учете несинусоддашгал формы н немш-метрии напряЕэгош в кривых токов инвертора л момента появляются пульсации» однако врег.я пуска электробура я огкбавкая кривых токов п момента изменяются незначительно. Прздставленн расчетные крявне, характеризующие частотные пуски до достгаевяя заданной частоты для различных глубин бурения.

В третьей главо рассмотрена вопросы исследования оптгоглза-цлл рышмов частотно-упрашяемцх погрутп двигателей, используяь-щихся для электробурения я ксфгедобетн. В частности, с применением метода Езрлащгсшюго яотаслепля и прлдцша максимума, без учета и с учетом электромагнитных процессов решим задачи оптимизация работы преобразователя частота вря заклинке' долота при бурения.

Такгсе рассмотрели вопросы оптимального управления цогрук— них Э1Л и-решпа задачи пуска при-ограничении тока инвертора. ' Заклинивание-бурового -инструменте является характерным режимом работы погруншхх олентробуров а имеет место при резком изменении буинмостя породи, увеличен:«! ссозой нагрузки на долото, уменьшении производительности проявочной жидкости и т.д.

Как показали оштц,-' заклкнлванае особенно ^асто наблюдается'в начале бурения, когда шарошки долота еще не обработана к - проз сходит объемное разрушение, породы. При этом нагрузка толчком увецячизаотс:!. Позтсиу для предотвращения заклинивания необходимо развивать иахогшашшЛ электромагнитный момент на вату долота С этой точки зрешш представляет определашшЕ -ингерэс исследова--. ¡те возмоквосг-е£ преобразователя и электробура в режиме заклинивши иск частотном' управлении.

Задачей оптимального управления является получение максимального электромагнитного иокзята при заклинивании долота. Тог. да' очень важной задачей становится - определение количества виде -ляемого теша в роторе при данном режима. Дат этого, в работе получены аналитические вираженйя параметров электробура и с применением метода,вариационного исчисления .определены их законы изменения при оптимальном управлении, т.е., определе' знг"ашгя частоты, абсолютного скольжения, мощности потерь и допустимого времени работы при возможно максимальном электромагнитном моменте. Расчета проводились на ЭВМ. По результатам расчетов пссгрое-¡ш зависимости'вышеуказанных параметров в функции сколькения.

Анализ результатов показывает, что в режиме максимального уомента с увеличением глубины 'допустимое время работы преобразователя уменьаается. Определено, что в решаю неполного заклинивания ( <5 = 0,2) выходную частоту напряжения преобразователя следует уменьшить до значения 1) - 0,67. При этом злектроыагнат-1 ккй момент на вату долота составляет 1,33, что соответствует величина абсолютного скольжешш электробура р = 0,15. С увеличением абсслюного скедьаения электромагнитный момент электробура возрастает. Например о увеличением р от 0,146 до 0,234, кратность комезта возрастает от 2,2 до 6,6, что является необходимые условием предотвращения закгшйки. Однако, при этом розно увеличь ьается пктвк?иввос?ь потерь и температура обмоток'электробура. .; -Полк,-при 0,1-10 скорость нагрева составляет 1,28 с/сек, то при р - 0,834, она достигает до 7,1 с/сек. Соответственно допус

тшое время работа преобразователя уменьшается от 50 сек до S,2 . сек.

Следует отметить, что исключителзы-ш яшата является рхаш полного заклинивания бурового инструмента. При полной заклинке бурового махашзма ( Т) - 0,26) величина абсолютного сколшснш; становится равиоЯ частота питающего ишраиепая, а электпошгагг-!шй момент достигает своего иал-шсяего 14',4-кратяого значения. При этом потери резко увеличатся а примерно за 1,5 сек. температура обмоток электробура достигнет предельно допустимой вздичиш .(+120°С).

Результаты исследоввиаЗ показаш», что розам критического момента является исключительно напряженным по потерям. Однако связи с-тем, что "заклинка бурового инструмента при большой кратности развиваемого электромагнитного момента предотвращается sr. доли секунда, то кратковременный критический режим работы »окег быть допустимым.

Для установления влияния электромагнитной инерционности обмоток, были проведены расчеты электромеханических переходных процессов при различных значениях абсолютного скольжения /3 . Расче-ти проводились исходя из предположения, что :: джигах«лм ираклпдн-гастсл ¿¿пряжение синусоидальной форш.

Уравнения переходных''процессов с выделенном управляющих

воздействий могут быть записаны в следующем виде:

+ .. (7)

b=asa6 %fi)-g6 а7 Мс ■

где

С примененном принципа максимума решена задача оптимально го управления потру электробуром при зпютипватш с учетом электроыагнлтшх переходных процессов. Српвнительный пната'з показав, что результаты расчетов с учетом а без учета электромагнитных переходных процессов практически совпадает. ■

Вопроси оптимального управления при пуске рассматривается применительно, к погружным Э1Ч. В связи с применением тириоторнь прпобразовятвдеи возникает необходимость ограничения кратности пусковых токов, ■ проходящих через диоды и тиристоры преобразователя. Ограничение пиков "тока в системе "тирпсторннй прообразов,' тель - OIJl" было осуществлено регулированием амплитуды пптаюцо! напряжения при различных частотах.

На первом этапз рассмотрения вводится условие

-Sil. < _

¿(a " Up l/fitsp (2)

Для выполнения этого услопил, относительное значение пит; щого напряжения увеличивается для какого расчота tía величину 0,01 с минимально заданного значагаш и производится поиск кратности заданного значения тона при различных частотах. За время tjад . сиольжеше должно досгпгуить своего номинального значен: Su- Если за это 'время сколыюатгс окпснваегся меньше «5« , то подается команда на проведение расчота при другом значении $ При S>Sh изменяется заданно оптшляьнмчэ значегои тока прео разователя на Ai¡ . После определения минимального зпачегаы т ita преобразователя был. проведан расчот олектромзхашпесяях пер ходных процессов в система при ограничении ¿t^Cmin . Для ср кктельного анализа были проведены соответствующие расчеты баз раниченкя тока ТПЧ. Следует отмстить, что пуск при ограничении тока преобразователя несколько затягивается.

В четвертой главе рассмотрены вопросысвязанные с разрг боткой п исследованием замкнуто;; GJCf частотно-управляемого по: рукного электробура при питании от однофазного ТПЧ. Система пт Д2Г контура, по которым обеспечивается регулирование часто! и напряжения преобразователя согласно характера нагрузки испог тельного механизма. Контуры регулирования мааду cotítói связаны помощью <Т-ункщ:опального преобразователя.

Описан принцип дойстэкл замкнутой САУ, структурная cxomi которого привад она на nno.I.

т

ив <Р и* /ш им

7? ПЙД

Кбып■

Кос

Р1

Кщ

ИШ

_Г

<Лп

/ « I

Камп

ПС

К:

ЗГ

ЗГ

(х)

л -

кц

ФИ

Ки2 муг

Рис.1

Где 7В - управляема!! випрштоль, Ф - {адьтр, АГ- автономный инвертор, НАД - погружной электробур, ПС - перзсчетная -схема, ЗГ - задающш генератор^ Дел. - делитель напряжения, МУ - магнитный усилитель, Я1 - функциональный преобразователь

Составлены дкй'ербвдиальаие уравнения всех звеньев и получена математическая модель .замкнутой САУ. Исследование;устойчивости и других качественных показателей было проведено с помощью цифровой моделей системы на ОШ,

По результатам исследований построены соответствующие кривые ^электромеханических пэреходшх процессов в режима наброса и сброса нагрузки. Кривые переходного процесса, приведение в работе, указывают на устойчивость САУ, - *.".■■

Пятая глава посвящена вопроса« экспериментального исследовании! однофазного преобразователя -частоты я. определенна эффектлв-ности его применении для Яровых работ. При установлении опти -ыальних законов частотного управления одно^азнох'о ТОТ паяное

. -И- ■

значение имеют псследоытя режимов работы спзтемк электробура, условия работы которого измевшгоя не только в течение проведай всей окваквнн, ко я во вррмя наглого долбления, С этой точки • зрения накопление материалов' во проицоловнм исшЕганяяи имеет т нее значение как для установления .рг?дяонаяьнпх реашов, так и д,

• проектирования опгаиадьакх систем управления. 1 .

Эксперимент алытке ксслэдованкя указанной системы пря разл: них рекгаюх его работа проводил»:» на действующей' буровой уста» ке и лабораторной' модолк щ базачгирлсторного преобразователя частота. Экспепжэнтадгькиз устакошж позхищвд шшфовагь кеко. торна реягаа погруятх декгатйлел с учетом характера нагрузки пецольнительного маяанаэш: С помощь» ештов, проведению: на де: ствувце^; буровой установке уточпэш: сгатхпеекпэ ;; дагштескяе характеристики сисхен£| '.щж 'довит: ко .окзхеио "одна провод-труб от одао$азного 'ПН, Установлена ецгкиешязк опасть -часхотн пра иекая, при которой к. п.д. процесса разрушшгя поре-,:;-: козгятазг

• ммгойм&шш' ЕПйЧвюй, •Регуларовгшо нокряканхн нреобразозелелл производилось с учетом характера кзгсузкг долота, Дхапагон рогу дирсеаккя часготк ссотавгд ,25-:-50 Гц.

При экспсрлменгвдьгахс работах ка дегелвусцоц бурош! б:»,;; использован "погружной' злокгробур 3215-0. Ироаёденйце кседадовад показали, что ■евощщ обеедечглзаот шеожодйагй еакои рэгулкрог-; кзпряяежд как на газчашх •щ^образаватаяя,' тек я па затоках эде робура на забое.' Он^долэкс отеческая точность'СШГ бил проз ден рдц эксвйр&'еЕгальшх дслблешу 'зр;: плавно?.: изизяеки часто и наирядсеа-ш.нреоб1)азозателя.

Для огшкк всчеотвэяишх созмагкосгеИ овотёйз бпля снятт/ многочисленные осцтояогргфш, отрёаагшз р5®цш йуска н огкдвчо кая при разках частотах. Результаты анализа, получэккнн ооцгкло-грамм вкявйяк, что ж&йатрлшво 27Я Еспрдъзозать в реа/гга поддорк: нкя напряга ш*д на заказа .погруквого электробура к осучсст.алгь автомзкяес1:ов рагухцртзЕНЯэ чаотстп цпесЗразовагзлд о учете;.: " рпктера нагрузил дздота,

Эисйзршэгсгаяьпяо исолЕдегаатгя зяклл^, чМ ¡7ря б::;;

со? глубакз ка частотах нхгз 25 Гц сат^ет: екстег.;: лг:.,

таг; к гиг коджогл яиотпу^^н^а олзахре-бур :г.ч;эг

нугз нагрузку.

На базе рззрзбогзнкол лабораторной г,:оделч ПН б:хла созд-н. ;; и.сслсдозана замкнутая С/У. Г- качестве елоктробура Сил ксполъ? вал трехГ-азштй аспнхрозят; дэптагедь типа 7А 100 с конд^

Нц лаОрра'föpiioii модели проводились олздгуюииз хсс^едохания: ;QUÜ4VJHÍÍ« яеобходимого sanojnv роэдлироаоака иапрлявиия a >]«ун«-! чао?Р'Ш, wyns стало низ эшусяа при различных наклонах нарас~ тд масуочя, спродэ.т'лшз влияния дополните ллюго осягохдалзния ■ ;рцо,чводпж,<иго каболя из рзОочяо и пускоим раяш.цц

Для JiGPnoíticix pjü'öiia снята ocmmorpaiiMu чссто?иого пуска pw-mimt иааяопсмя иарастаикя частом инвертора до 25, 30, 5U, Гц, Длд нодарзашя нсобходжсл есжгшш. йепрягс-ння на зааи-% нагрузки при данной частом « глубшю, осуществлена компании;! рацзниа иапрлу.зния на окаивалентиом сопротивлении тснолоч-

Пиоводашше испиташш показали, что САУ обеспечивает регу-солсица иапрлхевия преобразователя по требуемому закону упегга-нц.п fio иоом частотном диапазона для всех значений зкшшалент-•ГО сопротивления, имитирующего тояоаодйод длив ой до 50ÜU м.

В ■ПГ.'лтугоитгк рассмотрен!! вопсоси »хономачесной оМ«нт;шьооти шапошш «иркогордого преобразователя частоты в' рассмотрении* ít>e«$ax, а 1'акке приведены программы решений ва/aw и акт внед-

В Епклычащ'и с^оп.гулпровани основные теоретические и nj ак-пескле результаты.

Ь А К Ji'iu Ч £ U U Ü

Т. Анализ сувесхБуваих работ в области разработки схви ¡.'¡Н-токоподиод-погружнсЙ олеитробу!", а танке доследования, П£о-гдешше автором полазали, что существующее трвх;«з»ше скотеш ля электробурения сбладавт рядом недсогатнов, ецгашелу:« пыюеть пх пункиионирсванип-,

2. Разработанная :дптвкпткческэд модель позволила шредолк?!. tütíwüciuw характеристики частотно-управляемого плектрcöyj а при ataaa« его от одн&иззк.ого Т1Й наи^шением етунеь-чатеЗ iio¡'..iu, с четом характера нагрузки и глубиьи буренка. ¡lo результатам що~ :етй бал» опредолепи 'зона уотойчдаой работг Tii'í отнсДшелыю г «у -

«VHU. • ■ ■ ,

У» 0 учетом MifaKteja пигрх'зча уишим»н закон иамжинад гащлхения и чистоты на вихоця щеобрпаоватоля нрч* частотном ул~

Г'гп>.';з;1ин,

. 4. Определен!* ахаоате.-лкщ гюхегл в системе "одсоСазкиП, ТШ-токопсдвод-погк'хаюй. злекгробур",' обуояшшкш aconajcos-дальноагьэ и иссюатрцей шгаквдго аапршЕиа. Газрабогаший олгоригй позволил оирсдеjnisb otíaiee превшею® потерь,• к.п.д.,

• .допустпже значения тока к koiiecóit.. . ,

. 5. Соотавлоише дв^оренгаалышЬ уравнения спог&мы iroso— .подвода .'решены на 321 и. окрсдалаш.осотве.гатвуюпк параметры. Додученша/. результат позволяяг рассматривать олагему кжопод-•вода, как.mima-о-ессредог^шпакг¡параметрами."

. ;S. Щоло&ошт дшачаческке рекшг ярехйазного коаденоа-TOpHoro.WH2Kt-po6¿'p«- ярялюаяш -'его. oí однофазного ÍIH с узд sos иеоиаусоадолыюс?я.к'.кесулглагрнй кгходного вапякеикя швертора, паромехроа -управляемого шзраСшгадя и. силового• фкям рв. Раггаб« тана штиткче'екпя кЪдаяь' эгакгдодехагплеенпх церехадних процессов частотного пус&а /¡для': расиста' на Ш,. ПЬ'-рёьуяйкяш расчета пропзведсси чазт.озииз*--йуилгегойтглбупа с 'раздпмш. темпами иарасмний' чаогога .прлябрззош-тала 'и п<щчев ? саайонатешй

■ закон nac'sówlcío syoilü. ;\;'¡ - - '"...-

• '7..Сйорэддирогаий'¿..-ракснь-;&цдача.сттихезипл рафщов_работ Ш при гои;о.'4 ¡уядевйша.изгсда.'ЗДрювпЬнао-го кочпдоппя i: япглшага ш;сск.$«Ь:па- г^зрабохашей япааглшест

■ модели "были paocííoipchu .саялкалышз рзгкж рабой.' оаогема "ИИ-аяокгробур", обгспачивай;х:г. ¿шюш-гата'аЛЬ.олтрЬ^ташй' гложа при. заклшшгашя: -satícHuoro гшсусутенга.'Олредалсды продолыю-да дуоявоя цройсмю'яагьнози! работ емгбиы в üypi?iái гяубш: бу-

"реши. "■■' ' - -,-■"-. ч"'

'fi.'Paspaóosaiia ¿ оаувсй*»иц» заш«уря.0|^-"одао§!аэный _ ТШ- гокоподвод- дс^рушюй .елакгробур", чСоздана iwscwaгическая модель, позвеляаяая проЁэрагь на увгейчивооиь и определить ос-иавиш качеонцзашые поаазагей! загдкутой САУ.

9. Разработана.опотно^раиаледная установка, а таякэ со: дана лабораторная модзль сдсгемы "11Н-токоподвод-погру?.сной эле; гробу р". ir да нях реализован гребу ешй закон, частотного у правде ... 10. Siíoap;¿!4SC3íEü вк^жт ог внедрения преобразовательной усганошш при'бурсшш.\'лЕад5робурЬ;л в Произволе твзшогл. Обьединг кии "Лэно&ть" составил 405,6 тнс. рубле»! в год. Акт внедрения прклагаегоя д.дассаргасш» •.

Основам рвзульгате дпссергаипошоЕ работы излетали в слс-гвдгх публняашуёс:-

1. Сатиров B.S. Исследование характернотин логруянпх я-ек-одспгателей с учсгса характера нагрузки при пптонет от с га тлел ого преобразователя частота для различных глубта и частот.-атдое содержало докладов Есесоохяого совещания по автог.отнг.а-а пефчвдсбпввххр.Ч, кефтопорорабоишащой и нефтехимической про-» илонясстл. - Баку: АзИНЬЖШ, 1271, 0.140-141.

2. ЕфапдазадоA.A., Еагирсз С.Н., Еагзрсв Б.Э. йсолодова-з статзгеесних и динамических пзхм/св погруглого асинхронного, ягптвдя ври шгаашт'о* статического яре образовала ля пастоти.-

Есессазная кеввззсссяая йснйэренняя по творил и методам рао-та нелкнеШшх ояааг'езчоежи йензй и систем. Ташкент: ФАН,.Iii;-зн I, 0. 2Ö7-20B.: :

3. Багпров C.i'J., Курдккйз Ю.!л., Аваал^мов Ш.Ш., НеТмато-Ф.А., Багиров Б.Э. йсслад'сЕанкз 'янврготкчаежих показателей

зх&азинх п одаойазацх ас:шхронннх олэктроярлшодов. -Сборник I яаучяо-тезяической испйврз'нвки по проблеме тлристоргшх ссин-опанх электроприводов, 'Свордяонж: УПИ, 1974, С, 73-10.

4. Сатиров СЛ., Бамров E.S. Опмдалыше "реками работ ррунного двигателя waäi<*f.nffc>™. . cjopiiim "Ул^-вляакш олек-нческле наппяш и вентильные систеш,-Москва: ЭШШ т. Крги-

испекого, 1975, внцуск 47, С.37-43

5. Батиков Ь.й. .Физическая ¿.юдоль чйстетно-рагулируемого вденсаторного пседкйого двигателя, литаеиого от однофазного рис торного преобразователя, частота. - Сборищ статей: Полупоо-цнпксвие. преобразователи и системы тише торию: управляемых зктсопсиводов.Баку: Ш', 1375, G. 117-222. ;

6. Еагивов СЛ.,- Багиров £.ü. Определение относительных терь в ясгруннш АД при питании его о! однофазного СД4. - La: Ь1П, 22754 В 5, С,31-35.

7. Багиров-СЛ., Багиров Б.Э. Исследованию тоноподводшиего беля погруяных электродвигателей. - Тепвтлчесний сборник науч-х'т$ДОЕ,и0ис1еки й средства'управления й их nporpaty/iioa oöec- ' ченкз. - Баку: АзШ!, 1989, С.: 2Ü-3I. , ' . ■

S. Халщюв ГЛ.,".Багиров Б.З., Ни&тдав СЛ. Анализ Лорли ходи сто напряжения одио^азаог'о инвертора" с двухступенчатой «дутаижзУ., - Тег/атический сборник научных тсудоа. Исследование актрокагнктных систем и электройпзютских'свойств гле.чтротех- '

-ie-

ючоолшс r.aioриалов. - Баку: Аз!Ш, IPSO, С. О3-4У.

9. Бсгкроз Б.я. Расчет стзтнчссних xapaKïapnosiiK кккгаталей олекгротшоосов при шиошш от СШ. - ТсшкпескпЛ сборник научиих" трудов. Магемагичеоиоа я щягра&шоа обеспечите кгспс-лгтгелынк и управлявших срздопз и систем- - Баку, АэШ, 1930» С.3-6.