Определение параметров схемы замещения погружного электродвигателя на основании данных испытаний

Abstract

Одной из основных проблем в процессе эксплуатации скважин, оборудованных установками электрических центробежных насосов, является определение технического состояния погружного электрооборудования и предотвращение его отказов. Среди различных подходов к решению данной задачи можно выделить метод определения технического состояния установки электроцентробежных насосов с использованием полной настраиваемой математической модели установки, включающей модель погружного электродвигателя. Рассмотрен подход к определению и восстановлению необходимых параметров для настройки модели погружного электродвигателя на основании данных, приведённых в протоколе испытаний погружного электродвигателя. Цель: разработка методики по восстановлению параметров схемы замещения для погружного электродвигателя на основании типовых данных, содержащихся в протоколе приёмо-сдаточных испытаний. Методы. Предложенный подход основан на совместном использовании настраиваемой динамической модели асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и алгоритмом дифференциальной эволюции. Фактически решение задачи по определению параметров схемы замещения погружного электродвигателя сводится к решению задачи глобальной оптимизации, т. е. к задаче на поиск глобального (наилучшего) минимума функции. Результаты. Разработан подход для восстановления параметров схемы замещения погружного электродвигателя, который позволяет устанавливать приемлемые для практики значения параметров схемы замещения для погружного электродвигателя по результатам испытаний; проверена работоспособность разработанного подхода идентификации с применением методов глобальной оптимизации и математического моделирования погружных асинхронных электродвигателей; полученные оценки являются устойчивыми для всех параметров схемы замещения кроме параметра механической подсистемы.

One of the main problems in operation of wells equipped with installations of electric centrifugal pumps is determining the technical condition of submersible electrical equipment and preventing its failures. Among the various approaches to solving this problem, one can single out a method for determining the technical state of an installation of electric centrifugal pumps using a complete customizable mathematical model of the installation, including a model of a submersible induction motor. This article discusses an approach to determining and restoring the necessary parameters for tuning a submersible induction motor model based on the data given in the submersible induction motor test report. The main aim of the research is to develop a methodology for restoring the parameters of the equivalent circuit for submersible induction motor on the basis of typical data contained in the acceptance test report. Methods. The proposed approach is based on the combined use of a tunable dynamic model of a squirrel-cage induction motor and a differential evolution algorithm. The actual solution to determine the parameters of submersible induction motor damage is reduced to solving the global optimization problem, i. e. to the problem of finding the global (best) minimum of a function. Results. The authors have developed an approach for restoring the parameters of the submersible induction motor equivalent circuit, which allows setting the values of the equivalent circuit parameters for the submersible induction motor, acceptable for practice, according to the test results; the performance of the developed identification approach was tested using global optimization methods and mathematical modeling of submersible induction motors; the obtained estimates are stable for all parameters of the equivalent circuit except for the parameter of the mechanical subsystem.