Метод идентификации параметров погружных асинхронных электродвигателей установок электроприводных центробежных насосов для добычи нефти

Abstract

Актуальность исследований обусловлена тем, что 80 % нефти Российской Федерации добывается с помощью установок электроприводных центробежных насосов и этот показатель растет, при этом удельное соотношение скважин, оснащенных установками электроприводных центробежных насосов, в общем фонде остается практически неизменным и является не самым высоким - около 34 %. Необходимо отметить, что поддержание оптимального в известном смысле режима работы электропривода, например максимальный объем нефтедобычи при минимальных затратах электроэнергии, зависит не только от правильной настройки установок и корректной отработки внешних воздействий, но и от процессов самонастройки адаптивной системы управления, включая решение задач идентификации параметров погружных асинхронных электродвигателей в режиме реального времени. Цель: разработка и апробирование метода идентификации параметров погружных асинхронных электродвигателей в режиме реального времени на основе алгебраических методов идентификации и дискретных моделей. Методы исследований основаны на использовании систем дифференциальных и разностных уравнений, алгебраических методов идентификации, построении дискретных математических моделей погружных асинхронных электродвигателей. Результаты. Реализован программно-аппаратный комплекс для мониторинга параметров погружных асинхронных электродвигателей, и проведена проверка его эффективности путем математического моделирования. Сделан вывод о целесообразности использования программно-аппаратного комплекса для мониторинга параметров погружных асинхронных электродвигателей в режиме реального времени. Перспективы применения комплекса авторы видят в возможности усовершенствовать интеллектуальные системы управления электроцентробежных насосов, что приведет к увеличению эффективности эксплуатации, снижению электропотребления электропривода, а соответственно уменьшению удельных затрат на добычу единицы нефтепродукта, а также увеличению наработки на отказ погружных электродвигателей за счет непрерывного мониторинга их состояния.

Relevance of the research is caused by fact that 80 % of oil in the Russian Federation is extracted using electrical submersible pump units and this index is growing, but specific ratio of wells with electrical submersible pump in the general fund has not almost changed and it is about 34 %. It necessary to note that maintenance of optimal operation of the electrical drive, for example maximum volume of oil production at the lowest electrical power consumption, depends not only on the correct configuration of units and processing of external actions, but also it depends on self-tuning of adaptive control system, including the solution of the problems of identifying online the parameters of submersible induction motors. The aim of the research is to design and test the method for online identification of the parameters of submersible induction motors based on the algebraic identification methods and discrete models. Methods of research are based on using the systems of differential and difference equations, algebraic identification methods, construction of discrete mathematical models of submersible induction motors. Results. The authors have designed the software system for monitoring the parameters of the submersible induction motors and tested this system by mathematical modeling. Using the designed software system for online monitoring the parameters of submersible induction motors is expedient. The perspective of using the designed system is in improving the intelligent control system of submersible centrifugal pump, that will result in increasing the exploitation efficiency, decreasing drive power consumption, accordingly reducing oil production cost, and increasing fault tolerance of the submersible induction motors due to online monitoring for motor parameters.