Оценка работы электропривода и дизель-генератора в составе буровой установки

В условиях сооружения геологоразведочных скважин актуальной задачей является исследование работы частотно-регулируемого асинхронного электропривода, который входит в состав буровой установки. Она в свою очередь потребляет электроэнергию от дизельной электростанции (ДЭС) или от трансформатора. В таком режиме электропривод и источник энергии образуют систему соизмеримой мощности. В этом случае в сети характерно ухудшение электромагнитной совместимости и ведение геологоразведочных работ по сравнению с тем, что буровая установка питалась бы от системы бесконечной мощности. К сожалению, при выборе электропривода и системы электроснабжения геологоразведочных работ эта проблема обычно не рассматривается.

По этой причине в данной работе были проведены исследования взаимного влияния источника электроэнергии и главного электропривода буровой установки УКБ-5 при ступенчатом и частотном регулировании угловой скорости, а также обоснование применения частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя для улучшения электромагнитной совместимости. Они выполнялись методом математического моделирования для двух систем электроснабжения — ДЭС и трансформатора и для двух систем электропривода — нерегулируемого и частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя с косвенным управлением по вектору потокосцепления ротора [1] по следующим моделям:

• энергоснабжение от государственной сети с трансформацией энергии для буровой установки со ступенчаторегулируемым электроприводом (рис. 1, а);

• энергоснабжение от государственной сети с трансформацией энергии для буровой установки с ЧРЭП (рис. 1, б);

• энергоснабжение от ДЭС для буровой установки со ступенчато-регулируемым электроприводом (рис. 1, в);

• энергоснабжение от ДЭС для буровой установки с ЧРЭП (рис. 1, г).

Вышеперечисленные модели разработаны в программной среде MatlabSimulink. Они учитывают основные свойства систем электроснабжения геологоразведочных работ.

Разработанные модели в своем составе содержат следующие элементы: электродвигатель, силовой трансформатор, R₁, L₁ — активное сопротивление и индуктивность участка питающей сети на стороне высшего напряжения трансформатора, R₂, L₂ — активное сопротивление и индуктивность участка питающей сети на стороне низшего напряжения трансформатора, источник переменного напряжения, дизель электростанция и преобразователь частоты.