Разработка наблюдателя переменных состояния и момента сопротивления погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для добычи нефти в осложненных условиях

Предложена оригинальная структура наблюдателя полного порядка с оперативным мониторингом сопротивления нагрузки на валу погружного асинхронного двигателя, подключенного к источнику питания по длинному кабелю. Для функционирования наблюдателя необходима информация о величине токов и напряжений на входе питающего кабеля, а также сигналы об оценках параметров схемы замещения и момента инерции от дополнительного устройства – идентификатора параметров.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 14
1. УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ …………………… 16
1.1. Назначение, устройство, принцип действия, технические и
эксплуатационные характеристики …………………………………………………………… 16
1.2. Анализ факторов, приводящих к выходу из строя УЭЦН …………………. 19
1.3. Блок схема электромеханической системы с регулируемым
асинхронным двигателем и косвенным методом измерения переменных
состояния …………………………………………………………………………………………………. 28
1.4. Критический анализ проблем построения электромеханической
системы с регулируемым асинхронным двигателем и косвенным методом
измерения переменных состояния…………………………………………………………….. 33
1.5. Проблема учета волновых эффектов в кабельной линии …………………… 36
1.6. Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 42
2. ПОСТРОЕНИЕ НАБЛЮДАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ И
МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ
НЕФТИ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ………………………………………………. 43
2.1. Принятые допущения ………………………………………………………………………. 43
2.2. Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 53
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАБЛЮДАТЕЛЯ
ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ И МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ
НЕФТИ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ………………………………………………. 54
3.1. Математическое моделирование прямого пуска
установки электроцентробежного насоса для добычи нефти с наблюдателем
переменных состояния и момента сопротивления погружного
электродвигателя ……………………………………………………………………………………… 54
3.2. Моделирование частотно-регулируемого асинхронного электропривода
установки электроцентробежного насоса для добычи нефти с наблюдателем
переменных состояния и момента сопротивления погружного
электродвигателя ……………………………………………………………………………………… 61
3.2.1. Функциональная схема системы скалярного частотного управления 61
3.2.2. Моделирование частотно-регулируемого асинхронного
электропривода установки электроцентробежного насоса для добычи нефти с
наблюдателем переменных состояния и момента сопротивления погружного
электродвигателя ……………………………………………………………………………………… 64
3.3. Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 68
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 69
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………… 69
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ………………… 69
4.1.2. Технология QuaD ………………………………………………………………………….. 70
4.2. Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований …………………………………………………………………………………………… 72
4.2.1. Планирование научно-исследовательских работ ……………………………. 72
4.2.1.1. Структура работ в рамках научного исследования ……………………… 72
4.2.1.2. Организация и планирование работ ……………………………………………. 74
4.3. Бюджет проекта ………………………………………………………………………………. 78
4.4. Оценка конкурентоспособности и ресурсоэффективности проекта …… 82
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………. 85
5.1. Производственная безопасность ………………………………………………………. 85
5.1.1. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой
производственной среды в следующей последовательности ……………………… 86
5.1.1.1. Производственные метеоусловия ……………………………………………….. 86
5.1.1.2. Недостаточная освещенность рабочей зоны. ………………………………. 87
5.1.1.3. Повышенный уровень шума……………………………………………………….. 89
5.1.1.4. Повышенный уровень электромагнитных излучений ………………….. 90
5.2. Анализ выявленных опасных факторов проектируемой произведённой
среды ……………………………………………………………………………………………………….. 91
5.2.1. Электроопасность …………………………………………………………………………. 91
5.3. Экологическая безопасность ……………………………………………………………. 93
5.3.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ………. 93
5.3.2. Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду…….. 95
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 95
5.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ………….. 95
5.4.2. Профилактика пожароопасной ситуации (пожара) ………………………… 97
5.4.3. Действия при возникновении пожароопасной ситуации (пожара) ….. 97
5.5. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 98
5.5.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства. ………………………………………….. 98
5.5.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……… 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………… 100
Список публикаций……………………………………………………………………………… 101
Литература ………………………………………………………………………………………….. 103
Приложение А …………………………………………………………………………………….. 108
Приложение Б ……………………………………………………………………………………… 128
Приложение В …………………………………………………………………………………….. 140