Отказоустойчивый электропривод насосного агрегата с вентильноиндукторным двигателем

ВВЕДЕНИЕ 9
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕПРОБЛЕМЫ,АКТУАЛЬНОСТЬТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 12
1.1. Отечественныйи зарубежныйопыт разработоксистемуправленияВИП, области его применения 13
Выводы по главе 1 15
ГЛАВА2.МОДЕЛИРОВАНИЕОТКАЗОУСТОЙЧИВОГОВЕНТИЛЬНО- ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 16
2.1. Математическая модель отказоустойчивого вентильно-индукторного электропривода 16
2.2. Математическая модель отказоустойчивого вентильно-индукторного электропривода в составе насоса добычи нефти 27
2.3. Математическая модель многосекционного отказоустойчивого вентильно- индукторного электропривода 32
2.4. Имитационноемоделированиеотказоустойчивоговентильно- индукторного электропривода. 36
2.4.1. Имитационная модельвентильно-индукторного электропривода 36
2.4.2. Имитационнаямодельотказоустойчивогодвухсекционного трехфазного вентильно-индукторного электропривода 51
2.4.3. Имитационная модель ЭЦН на базе ВИП 55
Выводы по главе 2 61
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ МОНИТОРИНГАИОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 62
3.1. Алгоритммониторингафазныхтоков вентильно-индукторного электродвигателя и формирование матриц отказов 62
3.2. Алгоритмыотказоустойчивогоуправлениявентильно-индукторным электроприводом в аварийных режимах работы 66
3.2.1. Алгоритмуправленияодносекционным3-фазнымВИП с компенсацией момента за счет применения угла перекрытия фаз 68
3.2.2. Алгоритмуправленияодносекционным3-фазнымВИП с компенсацией момента за счет увеличения амплитуд токов фаз 71
3.2.3. Алгоритмуправлениядвухсекционным3-фазнымВИП с компенсацией момента за счет увеличения амплитуд токов фаз 75
3.3. Оценка остаточного рабочего ресурса. 82
3.4. Алгоритмы отказоустойчивого управления в ЭЦН с ВИД 83
Выводы по главе 3 89
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕЗДАТЧИКОВОГО ВИД 90
4.1. Алгоритм бездатчикового управления ВИДв аварийном режиме работы…..90
4.2. Отказоустойчивый вентильно-индукторный электропривод насоса добычи или транспортировки нефти 94
4.2.1. Математическаямодельбездатчиковоговентильно-индукторного электродвигателя насоса добычи нефти в аварийном режиме работы 95
4.2.2. Алгоритмыбездатчиковогоотказоустойчивогоуправлениявентильно- индукторным электродвигателем насоса для добычи нефти 98
4.2.3. Имитационнаямодельбездатчиковогоотказоустойчивого вентильно- индукторного электродвигателя насоса добычи нефти 100
4.3. Результаты моделирования 102
Выводы по главе 4 107
ГЛАВА 5. ТЕХНИЧЕСКИЕРЕШЕНИЯПОПОСТРОЕНИЮ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО ЭЛЕКТРОПРИВДА 108
5.1. Разработка преобразователя для коммутации обмоток ВИД 109
5.1.1. Принципработыячейки, обеспечивающейработуи диагностику состояния вентильно-индукторного двигателя 111
5.2. Функциональнаясхемаотказоустойчивогодвухсекционноговентильно- индукторного электропривода 114
5.2.1. Описание работы функциональной схемы 116
Выводы по главе 5: 119
ГЛАВА 6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРС ЭФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ……...…………………………………………………120
6.1. Инициализация проекта и его технико-экономическое обоснование…….120
6.2. Потенциальные потребители результатов научно- технического проекта.120
6.3. SWOT – анализ………………………………………………………………..121
6.4. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………....…………..123
6.5. Планирование научно-исследовательских работ…………………………..124
6.6. Бюджет научно-технического исследования (НТИ)……………………….127
6.7. Полная заработная плата исполнителей темы……………………...………127
6.8. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)…………..129
6.9. Расчет прочих затрат…………………………………………………………130
6.10. Бюджет затрат на разработку проекта……………………………………..131
Выводы по главе 6………………………………………………………………...132
ГЛАВА 7. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ…………………………….133
7.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………133
7.2. Производственная безопасность……………………………………………..134
7.3. Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной среды………………………………………………………………………………..137
7.4. Расчет устройства защитного заземления…………………………………...140
7.5. Экологическая безопасность………………………………………………...142
7.6. Безопасность в чрезвычайных ситуациях при эксплуатации……………...143
Выводы по главе 7…………………………………………………………………145
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 147
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 142
ПРИЛОЖЕНИЕ А………………..………………………………………………….165

Весь текст будет доступен после покупки

На сегодняшний день большую популярность приобретают современные электропривода с возможностью высокоточного регулирования, одним из таких является вентильно-индукторный электропривод, который благодаря простоте, высоким энергетическим показателям и большому диапазону регулирования находит все большее применение в составе различных производственных механизмов. Такой электропривод благодаря особенностям конструкции и простоте реализации управления может найти применение во многих сферах промышленности таких как военная, медицинская, нефтедобывающая, космическая и многие другие, где предъявляются высокие требования по отказоустойчивости рабочего механизма. Целью данной работы является показать особенности алгоритмического управления вентильно-индукторным электроприводом со стороны его отказоустойчивости, надежности и живучести. В реалиях современной Российской Федерации 2022 года с учетом растущего числа санкционных ограничений от ряда ведущих мировых держав становится все более актуальным импортозамещение и реализация отечественных надежных систем с повышенным требованием к безостановочному циклу производства и транспортировки ресурсов.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вентильный электродвигатель ( ВД)– это вид синхронного двигателя с использованием датчика положения ротора( ДПР), системы управления( СУ) (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя( СПП), коммутируемого по сигналу ДПР. Другое общепринятое название вентильного двигателя – бесконтактный двигатель постоянного тока( БДПТ). Целью БДПТ является улучшение свойств двигателей постоянного тока за счёт устранения щеточно-коллекторного узла.
В последние годы заметен бурный рост зарубежных и отечественных исследований в области создания простых по конструкции и надежных электрических машин для электроприводов, где технологичность, простота, низкая цена и отказоустойчивость исполнительного двигателя имеют решающее значение, а требуемые показатели качества достигаются за счет применения высокоинтеллектуальных преобразователей частоты. Подобные исследования имеют решающее значение в особенности для промышленного оборудования опасных производственных объектов: ядерных, военных, химических, строительных, металлургических и транспортных, где возникает проблема организации отказоустойчивого управления исполнительными электроприводами( ЭП) с обеспечением свойства живучести. В работе показано, что при доработке системы управления и применении алгоритмов отказоустойчивого управления возможно значительно повысить отказоустойчивость и применимость вентильно-индукторного электродвигателя в различных производственных объектах, имеющих стратегическую значимость. Показано, что за счет использования исполнения ВИД без датчика положения ротора для насоса добычи нефти возможно избежать ошибок в математических вычислениях на основе мгновенных значений токов и напряжений при отказе фазы за счет смещения векторов потока.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Odnokopylov G.I., Rozaev I.A.: Formation of failure matrix and failure- free control algorithm for multi-sectioned Switched-reluctance drive \\ IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2014 - Vol. 66 - №. 1. — P. 1-7
2. Odnokopylov G.I., Rozaev I.A. Fault-tolerant control of switched- reluctance drive in emergency modes \\ 2015 International Siberian conference on control and communications, SIBCON 2015 – proceedings. Издательство: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.-2015. — P. 7147192.
3. Odnokopylov G.I., Rozaev I.A. Fault-tolerant control algorithms of switched-reluctance motor drive in open-phase modes\\ Proceedings of IFOST-201611 th International Forum on Strategic Technology. 2016 Издательство: Новосибирский государственный технический университет ( Новосибирск). — P. 140-144.
4. Odnokopylov G.I., Rozaev I.A., Bukreev V.G. Research of fault-tolerant switched-reluctance motor of electrical oil pump [Electronic resources] // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. — 2019. — V. 330. — № 10.
— P. 69-81.
5. Odnokopylov G.I., Rozaev I.A. Algorithms of fault-tolerant sensorless vector control of switched-reluctance motor in electrical oil pump [Electronic resources]
// Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. — 2020. — V.
331. — № 5. — P. 208-218.
6. Розаев И.А., Однокопылов Г.И. Моделирование вентильно- индукторного электропривода в аварийных режимах работы \\ Известия Томского политехнического университета. - 2013 - Т. 323 - №. 4. - C. 138-143
7. Розаев И.А., Однокопылов Г.И. Восстановление работоспособности вентильно-индукторного электропривода в аварийных режимах // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2014 - №. 4. - C. 181-184
8. Патент на ПМ № 128409 ( RU), H02H 7/09, H02H 7/12, H02P 6/12, H02P
6 / 16. Вентильно-индукторный электропривод со свойством живучести / И.А. Розаев, Г.И., Однокопылов, В.Г. Букреев. – №2012153519; Заявл. 11.12.12; Опубл. 20.05.13 Бюл. № 14.

Весь текст будет доступен после покупки