Совершенствование защиты и управления электродвигателями погружных насосов на основе преобразователя частоты с широтно-импульсной модуляцией

• Автор: Гуляев, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 181 с. : ил.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Технология водоснабжения в сельскохозяйственном производстве Рос

сииской Федерации

1.2 Анализ причин выхода из строя погружных элсктронасосных агрегатов

водоподъема

1.3 Существующие методы и средства повышения эксплуатационной надежности ПЭА

1.4 Выводы и постановка задач исследования

2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ

ЛЕЙ ПРИ ШИРОТНОИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ В ОБМО ТКАХ СИНУСОИДАЛЫ1ЫХ ТОКОВ

2.1 Краткий анализ метода широтноимпульсной модуляции. Теории формирования фазных зон при широтноимпульсной модуляции

2.2 Анализ основных и дополнительных функций устройства защиты и

управления погружным электродвигателем, разработка способов реа
лизации этих функций
2.3 Схема устройства защиты и управления погружным электродвигателем
2.4 Моделирование работы устройства защиты и управления погружным
электродвигателем
2.4.1 Математическая модель формирования токов в обмотках трхфазного
асинхронного короткозамкнутого электродвигателя при питании от устройства управления, работающего по принципу широтно
импульсной модуляции
2.4.2 Расчт электромеханических процессов асинхронного короткозамкнутого двигателя при различных способах пуска и регулировки частоты
т вращения
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ЗАШИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Программа экспериментальных исследований
Методика проведения экспериментальных исследований ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Лабораторные исследования устройства Гармонический анализ экспериментальных токовых кривых ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ Расчет капитальных вложений Расчет экономической эффективности Расчет чистого дисконтированного дохода ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Рекомендуемая в 1максимальная частота включения насоса за 1 час, должна составлять включений. Там же указывается, что при эксплуатации погружных насосов следует стремиться к длительному режиму работы, так как повторнократковременный режим работы ухудшает условия эксплуатации насоса и скважины. Большое влияние на работ водоподъемного оборудования оказывает состояние водозаборного сооружения. Особенно оно сказывается на работе погружных центробежных насосов, при эксплуатации которых предъявляются жесткие ограничения по качеству перекачиваемой воды. В числе основных причин нарушения работы скважин в9указывается неправильная с точки зрения гидравлики эксплуатация частые остановки насоса, изменение количества отбираемой воды, повышение мощности водоподъемного агрегата. При частых отключениях насоса повышается содержание абразивных частиц в перекачиваемой воде и эта величина достигает 0,3 по весу , что ускоряет износ деталей и ухудшает эксплуатационные показатели работы насоса. При попадании частиц на поверхность резинового подшипника интенсивно изнашиваются пята электродвигателя и подпятник. В результате ротор насоса оседает и задевает за неподвижный корпус. Таким образом, налицо зависимость эксплутационной надежности как электронасоса, так и скважины от интенсивности гидравлических переходных процессов в скважине при пуске и торможении электронасосов. Наиболее подробно статистика отказов ПЭА в сельскохозяйственном производстве дана в работе Кириенко П. И. , из которой следует что отказы, связанные с нарушениями правил эксплуатации, составляют . Наибольшую долю имеют отказы насоса ,2 из них основными причинами отказов являются износ рабочих колес, направляющих и резинометаллических подшипников. Среди отказов электродвигателя наибольшую долю имеет выход из строя обмотки статора ,6 и подшипников ,1. Разрушение шпоночного соединения валов насоса и электродвигателя изза механических перегрузок составляет 2,8. В.М. Гетманенко провел исследования причин выхода из строя погружных электродвигателей. Проанализировав различные источники ,,,, приводится несколько иная статистика причин выхода из строя погружных асинхронных электродвигателей таблица 1. Согласно 2 срок службы погружных насосных агрегатов водоподъма в сельском хозяйстве составляет около 0 часов. Ежегодно из строя выходит до скважин ,, следовательно, до насосов может выходить из строя ежегодно изза износа деталей и узлов. Таблица 1. Несимметрия питающих напряжений в том числе обрыв фазы . Перегрузка . Увлажнение изоляции . Износ и разрушение подшипников . Согласно данным 4 при несимметрии напряжения у двигателей с массивным ротором увеличивается нагрев ротора, причем он на выше, чем у обмотки статора. Это объясняется тем, что нссимметрия напряжений питающей сети вызывает несимметрию фазных токов. Так как сопротивление обратной последовательности ротора больше, чем прямой, то токи обратной последовательности и разогревают ротор. Проведнные Гетманенко В. М. исследования показали, что при симметричной трехфазной перегрузке и токе 0 от номинального, превышения температуры обмотки не превосходило критического значения . В то же время при обрыве фазы и номинальном токе двигателя через 2. Кроме того, при несимметрии возникает повышенная вибрация , в результате которой изнашиваются подшипники, повреждается обмотка и электродвигатель выходит из строя. В , высказывается рекомендация о том, что допустимая нссимметрия напряжений должна определяться допустимой вибрацией. Наряду с характерными отказами погружных элсктронасосных агрегатов износ подшипников, выход из строя обмотки статора и элементов рабочей ступени все чаще встречаются отказы, связанные с разрушением алюминиевых короткозамкнутых колец ротора, которые возникают изза химической коррозии, причем наработка на отказ происходит через часов работы вместо 0 часов. Согласно , одной из основных причин высокой аварийности электродвигателей является неудовлетворительная работа защиты от перегрузки. Кроме того, эксплуатационный персонал не имеет приборов для проверки и настройки защит.