Введение к работе
Актуальность темы. Обострение проблем энергетики в значительной мере способствовало прогрессу в разработке и совершенствовании оборудования, мредніпіш'існиоіо дли рачведки и добычи тиких чісрчнодгржшних полотых ископаемых, как нефть и газ. Это в свою очередь, обусловило создание новой техники для бурения скважин. С разработкой нового технологического оборудования для процесса бурения появились и новые требования к приводам этих механизмов: рост мощности, регулирование скорости, повышенная надежность, массо-габаритные и энергетические показатели. Удовлетворение требопнний в большой степени стало возможным благодаря использованию в буровой технике регулируемых электроприводов на основе систем, содержпщих тиригторные преобразователи.
Следует отметить, что масштабы внедрения тиристорных электроприводов, (постоянного и переменного тока) на буровых установках весьма высокие. В особенности это касается буровых установок 2-5 классов, предназначенных для работы как в электрифицированных районах, так и в районах где, отсутствуют источники электрической энергии. В последнем случае буровые установки получают питание от автономных дизель — электрических станций .
Вместе с этим, использование тиристорных электроприводов в буровой технике выдвинуло ряд специфических проблем. Главная их особенность — это питание от электрических сетей, мощность которых соизмерима с мощностью самих технологических механизмов. В этом случае регулируемый тиристорный электропривод при своей работе оказывает неблагоприятное воздействие на питающую сеть. Это выражается в снижении коэффициента мощности сети, приводит к повышенному нагреву асинхронных электродвигателей, подключенных к этой сети, нарушению нормальной работы устройств автоматики, защиты и сигнализации. Несинусоидальное напряжение оказывает также отрицательное воздействие и на батареи конденсаторов, применяемых для компенсации реактивной мощности, вызывая их перегрузку по току и напряжению. Особенно это опасно в случае неправильного выбора конденсаторов, когда не принимаются во внимание изменение параметров электрической сети и электрооборудования
\
буровой установки. Это может привести к возникновению резонанса напряжения сети и, как следствие к выходу из строя электрооборудования.
Таким образом, дальнейшее развитие буровых ус і иконок с тирисюрными электроприводами требует тщательных исследований влияния работы тиристорных электроприводов на электрическую сеть и разработки рекомендаций по уменьшению искажений тока и напряжения сети и компенсации реактивной мощности в системе.
В этой связи среди других проблем становяться также весьма актуальными исследования качества электроэнергии в месте подключения буровой установки к сети, разработка методики определения параметров фильтро- компенсирующих устройств и их регулирование в составе электротехнических комплексов буровых установок, позволяющая эксплуатировать буровую установку с достаточно высокими показателями качества электроэнергии . Разработанная методика должна позволить достаточно быстро и легко определять параметры фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ) при любом режиме эксплуатации тиристорных электроприводов главных механизмов буровой установки.
Цель и задачи работы. Цель работы заключается в разработке методики выбора параметров фильтро-компенсирующих устройств и их ступенчатое переключение в составе электро-технического комплекса буровой установки для обеспечения заданного качества электрической энергии в месте подключения электротехнического комплекса к энергосистеме. Достижение цели складывалось из решения задач:
- анализ показателей качества электроэнергии в электротехнических
комплексах с тиристорными электроприводами по системе тиристорный
преобразователь - двигатель (ТП-Д) с помощью программы "TP-D";
- разработка программы "GRABK", для вычисления показателей качества
электроэнергии в электротехнических комплексах с тиристорными
электроприводами по системе асинхронно-вентильный каскад (АВК;
- анализ показателей качества электроэнергии в электротехнических
комплексах с тиристорными электроприводами по системе АВК с помощью
программы "GRABK";
разработка рекомендаций по расчету и выбору компенсирующих устройств для электротехнических комплексов буровых установок получающих питание от сетей соизмеримой мощности,
разработка алгоритма расчета параметров компенсирующих устройств для электротехнических комплексов буровых установок получающих питание от сетей соизмеримой мощности.
Методы и средства выполнения исследований. При исследовании показателей качества электроэнергии в буровых установках и разработке методики определения параметров ФКУ использовались соответственно математический метод гармонических составляющих и методы теории планирования эксперимента. Исследования проводились с использованием ЭВМ.
Научная новизна. Новыми результатами работы является:
Исследованы показатели качества электроэнергии методом гармонических состовляюших для ЭП по системе ТП-Д.
Разработана методика расчета показателей качества электроэнергии (ПКЭ) (coscp. Кн, и AU) методом гармонических составляющих для ЭП по системе АВК.
Проведен анализ ПКЭ в точке подключения электротехнических комплексов буровых установок (ЭТК БУ) при типовых режимах работы тиристорных электроприводов главных исполнительных механизмов при отсутствии и включении ФКУ.
Научно обоснована необходимость выбора параметров фильтро-компенсирующих устройств и их ступенчатое изменение для электротехнических комплексов буровых установок получающих питание от сетей ограниченной мощности.
Разработана методика расчета параметров ФКУ и их ступенчатое изменение с учетом режимов загрузки тиристорных ЭП главных механизмов ЭТК БУ 1 - 5-х классов.
Разработан алгоритм расчета параметров ФКУ для ЭТК БУ на ЭВМ.
Практическая значимость. РазрнботнныИ алгоршм расчет параметров ФКУ позволяющий повысить ПКЭ при эксплуатации ЭТК БУ с тиристорными ЭП при различных режимах работы , могут быть использованы на стадии проектирования ЭТК БУ. Этому служит и предложенная методика расчета ПКЭ.
как в приводах постоянного тока, так и в приводах переменного тока, позволяющая проанализировать ПКЭ, оценить необходимость применения компенсирующих устройств при эксплуатации ЭТК БУ, получающих питание от сетей ограниченной мощности.
Разработанная в диссертации методика, алгоритм и программное обеспечение по выбору ФКУ передаются в организации проектирующие буровые установки, такие как Волгоградский завод буровой техники и ПО "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Апробация работы. Результаты теоретических исследований, конструкторских предложений диссертации докладывались на:
- конференции научных сотрудников, аспирантов и студентов по горному
оборудованию в Московской Государственной геологической Академии (4-6 апреля
1993 г., Москва),
коллоквиуме научной группы кафедры автоматизированного электропривода(24 ноября 1994 г.,Москва),и
- (ііісдшіни кафедры пвтомнтичиропншпчо члсктрплрипода (29 нпяГ>ря 1494
г.,Моевка).
Кроме того, по основным положениям и роулышпм piifion.i онуПлпкишшы три печатных работы.
Структур» и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографического списка, включающего 50 наименований.
