В последние годы наметился интерес к следующему новшеству: замена обычного кабеля от повышающего трансформатора до двигателя ЭЦН на греющий кабель. Это связано с необходимостью подогрева канала транспорта нефти для повышения его пропускной способности. Компания «Звезда Электроника» предлагает свое решение для автоматического управления погружным электродвигателем.
Электрооборудование скважины нефтедобычи в общем случае включает в себя:
- комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 10/0,4 или 6/0,4 кВ;
- станция управления (СУ);
- повышающий трансформатор;
- кабельная линия от повышающего трансформатора до погружного электродвигателя;
- погружной электродвигатель (ПЭД)
Рисунок 1 Оборудование нефтяной скважины
В последние годы наметился интерес к следующему новшеству: замена обычного кабеля от повышающего трансформатора до двигателя ЭЦН на греющий кабель.
По видимому, это связано с необходимостью подогрева канала транспорта нефти для повышения его пропускной способности.
Нагревательный кабель обладает следующим свойством: в холодном состоянии его сопротивление мало, затем по мере протекания по нему тока он нагревается и его сопротивление увеличивается. Из-за этого свойства после установки греющего кабеля взамен обычного возникает следующая проблема.
После подачи напряжения на повышающий трансформатор происходит запуск погружного электродвигателя. Далее, поскольку с течением времени сопротивление греющего кабеля увеличивается, то увеличивается и падение напряжения на нем; соответственно, напряжение, которое подается непосредственно к обмоткам двигателя начинает уменьшаться и в какой-то момент времени может стать меньше номинального напряжения двигателя. При этом электродвигатель начинает греться из-за чего снижается его ресурс, а в крайнем случае возможно что напряжения питания недостаточно для поддержания его вращения и он может просто остановиться.
Какие решения здесь возможны? Одно из них – это переключение отпаек трансформатора. Суть его в том, что первоначально для пуска в холодном состоянии с помощью отпайки выставляется номинальное напряжение питания электродвигателя, а затем по мере прогрева кабеля и увеличения падения напряжения на нем, переключают на другую отпайку, повышающее выходное напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Однако этот путь слишком неудобен для практического использования – требуется произведение переключений при помощи обслуживающего персонала, что затруднительно, учитывая большое количество и географическую удаленность скважин на реальном объекте нефтедобычи.
Компания «Звезда Электроника» — российский производитель тиристорных регуляторов — готова предложить потенциальным заказчиком свое техническое решение этой проблемы – тиристорный регулятор со стабилизацией тока ТРМ-С. Этот регулятор способен по заранее введенным уставкам в автоматическом режиме непрерывно отслеживать ток электродвигателя и корректировать его напряжение питания таким образом, чтобы стабилизировать его ток, что обеспечивает работу двигателя при номинальном напряжении питания. Тиристорный регулятор включается на стороне 380
В перед повышающим трансформатором в разрыв фазных проводов:
Рисунок 2 Применение тиристорного регулятора ТРМ-С для стабилизации тока двигателя ЭЦН
Рассмотрим конкретный пример, смоделированный в лаборатории «Звезда Электроника». Пусть требуется создать систему стабилизации тока для погружного электродвигателя.
Исходные данные для проектирования: номинальный ток двигателя Iн=26 А, номинальное напряжение питания двигателя с греющим габелем 1780 В, максимальное напряжение питания 1980 В.
Используемое оборудование: тиристорный регулятор ТРМ-3-С-160, номинальный ток 160 А (по стороне низкого напряжения).
Для моделирования процессов в качестве нагрузки используем активную нагрузку: 18 ламп накаливания по 100 Вт каждая, соединены в звезду по 6 штук в параллель в каждую фазу.
Такой подход допустим, поскольку процессы стабилизации тока и напряжения ничем не отличаются; при наличии индуктивной составляющей тока отличается лишь угол задержки отпирания тиристоров, но это не влияет на конечный результат.
Вывод: моделирование показывает, что задача стабилизации тока погружного электродвигателя ЭЦН решаема с помощью тиристорного регулятора ТРМ-3-С-160 производства ООО «Звезда Электроника».