Исследование и разработка тиристорного двухскоростного асинхронного электропривода станков-качалок

• Автор: Зубков, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор методик расчета мощности приводного двигателя станка-качалки
1.2. Обзор систем электропривода для станков-качалок
1.3. Использование электропривода по системе ТПН-ДАД для станков-качалок
1.4. Моделирование системы ТПН-АД
1.5. Моделирование электроприводов станков-качалок
1.6. Постановка задач для исследования
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПРИВОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ
СТАНКОВ-КАЧАЛОК
2.1. Кинематическая схема станка-качалки
2.2. Приведенные моменты сопротивления и инерции
2.3. Расчет мощности двигателя с использованием элементарной теории анализа КШМ
2.4. Расчет мощности двигателя с использованием приближенной теории анализа КШМ
2.5. Расчет мощности двигателя с использованием точной теории анализа КШМ
2.6. Обзор методик расчета мощности приводного двигателя станков-качалок
2.7. Пример расчета мощности приводного двигателя
2.8. Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРИ НЕСИММЕТРИИ В СТАТОРНЫХ ЦЕПЯХ ДВИГАТЕЛЯ
3.1. Выбор формы записи уравнений асинхронного двигателя для математического описания несимметричных схем статорных цепей
3.2. Уравнения асинхронного двигателя в трехосной системе координат
3.3. Математической описание электропривода при соединении обмоток статора в звезду и несимметрии в статорных цепях двигателя
3.4. Математической описание электропривода при соединении обмоток статора в треугольник и несимметрии в статорных цепях двигателя
3.5. Моделирование тиристоров
3.6. Математические модели силовой части системы ТПН-АД
3.7. Математическое моделирование СИФУ
3.8. Моделирование режима квазичастотного управления асинхронным двигателем
3.9. Адекватность разработанной математической модели ТПН-АД .
3.10. Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Особенности электропривода станков-качалок
4.2. Структура электропривода
4.3. Формирование плавных переходных процессов при переходе с высокой скорости на низкую
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АСИНХРОННЫХ
ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СТАНКОВ-КАЧАЛОК
5.1. Определение элементов испытательного стенда, закон управления нагрузочной машиной
5.2. Разработка структурной схемы электропривода испытательного стенда
5.3. Пример формирования момента сопротивления и момента инерции в электроприводе станка-качалки
5.4. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Особенности географического расположения и удаленность нефтепромысловых районов России предъявляет высокие требования как к технологии добычи нефти, так и к надежности нефтепромыслового оборудования. Себестоимость добываемой нефти высокая, поэтому необходимо снижать затраты, связанные с добычей, первичной переработкой и транспортировкой нефти.
Штанговыми глубинно-насосными установками (ШГНУ) эксплуатируются более половины всего фонда скважин России, в качестве приводного механизма для которых используются различные типы станков-качалок. Большинство электроприводов станков-качалок являются нерегулируемыми. Они снабжены асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. В установках с такими электроприводами производительность регулируется механическим способом путем изменения длины хода насоса и диаметра шкива клиноременной передачи.
При использовании нерегулируемого привода трудно согласовать производительность насоса ШГНУ с притоком нефти, что приводит к увеличению числа отказов внутрискважинного оборудования. Поэтому для большинства скважин технология откачки нефти требует автоматического регулирования производительности установки в диапазоне примерно (2-2,5): 1.
Наиболее эффективным способом автоматического регулирования производительности ШГНУ является применение регулируемого электропривода. Важно отметить, что к настоящему времени еще не выбрана наиболее целесообразная система массового электропривода для станков-качалок. Имеются сведения о единичных применениях полупроводниковых преобразователей частоты и преобразователей напряжения для станков-качалок, однако эти сведения неполные и не дают достаточно подробного представления о конкретных свойствах систем электроприводов. Асинхронные электроприводы с преобразователями частоты удовлетворяют техническим показателям для станков-качалок, но исполнения для тяжелых
2.4. Расчет мощности двигателя с использованием приближенной теории анализа КШМ
Расчетная мощность двигателя при использовании приближенной теории анализа КШМ определяется по (2.22). Для определения эквивалентного момента, как в случае расчета с использованием элементарной теории КШМ, необходимо определить радиус приведения, приведенные момент статического сопротивления и момента инерции.
Скорость движения точки А подвеса штанг определяется соотношением [5, 55, 112]
“к! 8ІПфк+— зіп2ф
(2.33)
С учетом (2.33) радиусы приведения к выходному валу редуктора и валу электродвигателя определяются соответственно как
Р(Ф.) = — = г -т-(5Іп Фк + -^гвіп 2фк); со Ь
Р(Ф) =

ф г . ф вт — + — эт —
V ‘х 21 /х у

ф Г . ф
эт — + — бш —
V гх 21 С у
(2.34)
(2.35)
Подставляя (2.35) в выражение (2.11), находим выражение для приведенного момента сопротивления электропривода в виде

. Ф г . ф
бш — + — эт —
Д 21 С у
КРШТ +
(2.36)
При подстановке выражения для усилия в точке подвеса штанг (2.12) в (2.36) находим суммарный момент сопротивления, приведенный к выходному валу двигателя, как