ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ШТАНГОВЫХ СКВАЖИННЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК

DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-24-31

УДК 622.276.054.4-83: [620.9:502.17]

ББК [З156.59: З313.111.2]: З128.01

Э.М. АРТЫКАЕВА, Л.Н. ВАСИЛЬЕВА, Р.А. РОМАНОВ

Ключевые слова

штанговая скважинная насосная установка, электрооборудование, асинхронный двигатель, вентильный двигатель, линейный двигатель, SCADA- система TRACE MODE, ваттметрограмма

Аннотация

В настоящее время в экономике страны вопросы нефтедобычи находятся на одном из первых мест. В связи с этим организация эффективной работы электрооборудования нефтедобывающих установок со штанговыми скважинными насосными установками требует пристального внимания и является весьма актуальной.

Цель работы – повышение энергоэффективности электрооборудования штанговых скважинных насосных установок путём использования перспективных типов электроприводов, а также контроля работы с использованием SCADA-системы TRACE MODE.

Материалы и методы. С целью повышения энергоэффективности электропривода штанговых скважинных насосных установок предлагается рассмотреть возможность применения взамен асинхронного двигателя вентильного двигателя с постоянными магнитами, имеющего значительно улучшенные энергетические и массогабаритные показатели, контроль работы осуществлять с использованием SCADA-системы TRACE MODE, так как они зарекомендовали себя как эффективная технология автоматизированного управления.

Результаты работы. В статье приводится сравнительная оценка работы электроприводов штанговых скважинных насосных установок традиционных станков-качалок с асинхронным двигателем и вентильным двигателем. Показано, что вследствие высокой перегрузочной способности вентильного двигателя его номинальную мощность можно выбрать в 2-3 раза меньше, чем у асинхронного двигателя. К тому же коэффициент мощности вентильного двигателя близок к 1. Всё это повышает КПД электрооборудования штанговых скважинных насосных установок и, соответственно, уменьшает потребление электроэнергии. В качестве другого варианта повышения энергоэффективности электрооборудования штанговых скважинных насосных установок предложено использование линейного вентильного двигателя. Исключение редуктора, ремённой передачи и кривошипно-шатунного механизма должно позволить достичь более высокого КПД всего электромеханического комплекса штанговых скважинных насосных установок. Применение SCADA-системы TRACE MODE в интеллектуальных станциях управления позволяет создать управляемую сеть с возможностью реализации удаленного операторского контроля за технологическим процессом, дистанционного включения и выключения устройств, чтения данных из базы системы проектирования в режиме реального времени; отображения информации на экране монитора; осуществления сетевого обмена данными с промышленными контроллерами; архивирования и передачи текущих значений.

Выводы. В статье приводится сравнительный анализ нескольких видов электроприводов на базе вентильных двигателей взамен традиционных асинхронных двигателей. Показаны преимущества применения таких приводов и их энергетическая эффективность, обусловленная более высокими значениями КПД и коэффициента мощности. Для контроля работы штанговых скважинных насосных установок предлагается использовать SCADA-систему TRACE MODE.

Литература

1. Артыкаева Э.М. Повышение энергоэффективности станков-качалок путём применения линейного цилиндрического вентильного двигателя // Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. Альметьевск: Изд-во АГНИ, 2019. С. 344–347.
2. Артыкаева Э.М., Генин В.С., Нестерин В.А. Перспективы применения вентильных электродвигателей в системах энергоресурсосберегающего оборудования нефтедобывающих штанговых насосных установок // Электротехника. 2011. № 10. С. 2–7.
3. Белов И.Г. Исследование работы глубинных насосов динамографом. М.: Гостоптехиздат, 1960. 428 с.
4. Генин В.С., Васильева Л.Н., Шарафутдинов Н.Р., Артыкаева Э.М. Использование SCADA-системы TRACE MODE для контроля СКН по ваттметрограмме // Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности: материалы V Междунар. науч.-техн. конф. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2021. С. 252–262.
5. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. М.: Нефть и газ, 2003. 816 с.
6. Повышение эффективности электропривода станка-качалки нефти / А.А. Афанасьев, В.А. Нестерин, В.С. Генин и др. // Электротехника. 2018. № 8. С. 24–28.
7. Проектирование электрических машин / под ред. И.П. Копылова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2011. 767 с.
8. Средства автоматизации технологических установок нефтегазодобывающих предприятий / В.Я. Чаронов, М.И. Альтшуллер, В.С. Генин, и др. Чебоксары: Офисная полиграфия, 2002. 272 с.
9. Хакимьянов М.И. Повышение эффективности эксплуатации электроприводов нефтедобывающих штанговых глубинных насосов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2018. № 1-2. С. 82–89.
10. SCADA-системы TRACE MODE [Электронный ресурс]. URL: http://www/adastra.ru.

Сведения об авторах

Артыкаева Эльмира Мидхатовна – кандидат технических наук, доцент кафедры электроэнергетики, Альметьевский государственный нефтяной институт, Россия, Альметьевск (85elmira@bk.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3336-9579).

Васильева Лидия Николаевна – кандидат педагогических наук, доцент кафедры автоматики и управления в технических системах, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (oln2404@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2809-9044).

Романов Артём Артемьевич – старший преподаватель кафедры электротехнологий электрооборудования и автоматизированных производств, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (ragnum@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6517-7198).

Формат цитирования

Артыкаева Э.М., Васильева Л.Н., Романов Р.А. Повышение энергоэффективности электрооборудования штанговых скважинных насосных установок // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 2. – С. 24–31. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-2-24-31.

Загрузить полный текст статьи