По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.3:656.56

Перспективы использования интеллектуальных датчиков с нейро-нечеткими алгоритмами прогнозирования состояния электродвигателей компрессоров

Гуляев И.В. доктор технических наук, профессор, руководитель научно-образовательного центра «Энергоэффективные двигатели двойного питания для электроприводов и транспортных средств», профессор кафедры «Электроника и наноэлектроника» Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева, г. Саранск
Васенин А.Б. ведущий инженер ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород
Степанов С.Е. кандидат технических наук, ведущий инженер ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород
Крюков О.В. доктор технических наук, заместитель директора по науке, руководитель отдела НИОКР ООО «ТСН-электро», г. Нижний Новгород
Зюзев А.М. доктор технических наук, профессор кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок Уральского федерального университета имени Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

Приведен анализ мониторинга работы приводных электродвигателей электроприводных газоперекачивающих агрегатов на объектах электроэнергетики. Представлена статистика эксплуатации синхронных машин типа СТД на компрессорных станциях ПАО «Газпром» за последние 30 лет. Выявлены факты снижения ресурса и технического состояния с анализом безопасности функционирования приводных турбокомпрессоров. Доказано, что первопричиной отказов ЭГПА являются 4 эксплуатационных факторов, влияющих на надежность изоляции статорных обмоток высоковольтных двигателей. Представлены штатные и новые аппаратные средства оперативного мониторинга технического состояния и прогнозирования безаварийной работы двигателей. Они основаны на перспективах использования интеллектуальных датчиков с нейро-нечеткими алгоритмами прогнозирования состояния машин. Предложена последовательность разработки встроенных систем мониторинга машин мегаваттного класса. Получены модели и алгоритмы реализации нечеткой импликации мониторинга машин. Представлены результаты практической реализации систем диагностики на компрессорных станциях ПАО «Газпром», которые позволяют оперативно и достоверно спрогнозировать наступление нештатных ситуаций и сократить простой СТД в ремонтах в 3–4 раза.

Литература:

1. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Гуляев И.В., Крюков О.В. Энергетический менеджмент мониторинга энергоэффективности объектов ТЭК // Автоматизация и IT в энергетике. 2022. № 4 (153). С. 32-43.

2. Крюков О.В., Гуляев И.В., Теплухов Д.Ю. Обеспечение энергоэффективных режимов работы ЭГПА // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2022. Т. 65. № 1. С. 42-48.

3. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Иванов А.А., Подшивалов Е.С., Крюков О.В. Обеспечение устойчивости электроэнергетических систем автоматическим регулированием возбуждения // Автоматизация и IT в энергетике. 2023. № 5 (166). С. 16-25.

4. Саушев А.В., Кононенко А.Б., Крюков О.В. Интеллектуализация энергетики – главный вектор развития систем электроснабжения производственных объектов газовой отрасли // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. 2023. № 3 (53). С. 7-17.

5. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Гуляев И.В., Подшивалов Е.С., Крюков О.В. Автономные системы электроснабжения постоянного тока с возобновляемыми источниками энергии // Автоматизация и IT в энергетике. 2023. № 7 (168). С. 16-25.

6. Крюков О.В., Гуляев И.В., Теплухов Д.Ю. Повышение эффективности электроприводов газоперекачивающих агрегатов на базе высоковольтных преобразователей частоты // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2023. Т. 66. № 2. С. 45-50.

7. Сонин Ю.П., Стромин Б.А., Тургенев И.В., Гуляев И.В. Исследование асинхронизированного вентильного двигателя // Электротехника. 1982. № 10. С. 49-51.

8. Крюков О.В., Степанов С.Е. Организация диспетчерского управления подстанциями компрессорных цехов с экспертной оценкой проектных решений // Промышленная энергетика. 2021. № 1. С. 27-34.

9. Саушев А.В., Туганов Р.Б., Крюков О.В. Новый этап использования ЭГПА на объектах добычи и транспорта углеводородов // Автоматизация и IT в НГО. 2022. № 4 (50). С. 38-44.

10. Косоротов А.А., Крюков О.В., Саушев А.В. Функциональные возможности мониторинга распределительных устройств цифровых подстанций // В сборнике: Федоровские чтения — 2021. LI МНПК. М.: МЭИ. 2021. С. 143-151.

11. Kryukov O., Gulyaev I., Teplukhov D. Optimize of parallel operation several electric driven gas pumping units on a single gas pipeline // В сборнике: Proceedings - 2021 3rd Intern. Conf. on SUMMA 2021. 3. 2021. С. 1070-1074.

12. Гуляев И.В., Степанов С.Е., Васенин А.Б., Крюков О.В. Разработка прикладного программного обеспечения для системы геотехнического мониторинга газопроводов // Контроль. Диагностика. 2022. Т. 25. № 6 (288). С. 48-59.

13. Саушев А.В., Бова Е.В., Крюков О.В., Тырва В.О. Показатели качества при структурно-параметрическом синтезе электромеханических систем // Труды международного симпозиума «Надежность и качество». 2022. Т. 2. С. 156-161.

14. Kopylov I.P., Sonin Yu.P., Gulyaev I.V. Frequency-controlled asynchronous motor with double power supply // Russian Electrical Engineering. 1997. Т. 68. № 8. С. 29-35.

15. Sonin Y.P., Bainev V.F., Gulyaev I.V. Static characteristics of contactless asynhronized thyratron motor // Russian Electrical Engineering. 1994. Т. 65. № 9. С. 20-29.

16. Крюков О.В., Туганов Р.Б. Применение методов искусственного интеллекта для управления электромеханических систем // Автоматизация и IT в энергетике. 2020. № 3 (128). С. 10-16.

17. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Автоматизированный электропривод подводных компрессорных станций // В сборнике: Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (ХХII Бенардосовские чтения). Материалы МНТК. Иваново: ИГЭУ, 2023. С. 75-78.

18. Гуляев И.В., Степанов С.Е., Васенин А.Б., Крюков О.В. Управление энергетической установкой на базе машины двойного питания // Автоматизация и IT в энергетике. 2022. № 10. С. 26-37.

19. Степанов С.Е., Васенин А.Б., Кононенко А.Б., Крюков О.В. Интеллектуальные функции систем управления и мониторинга распределительных устройств КТП «КАСКАД» // Автоматизация и IT в энергетике. 2022. № 5 (154). С. 4-13.

20. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Зюзев А.М., Крюков О.В. Ретроспективный анализ развития и перспективы применения трубопроводов с внутренним гладкостным покрытием // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. 2022. № 3 (49). С. 46-56.

21. Мещеряков В.Н., Крюков О.В. Системы электропривода переменного тока с релейными и нелинейными корректирующими устройствами. Часть 2 // Библиотечка электротехника. 2018. № 12 (240). С. 1-76.

22. Тутаев Г.М., Гуляев И.В., Маняев И.В. Исследование энергетических характеристик асинхронизированного вентильного двигателя на статической модели // Электротехнические комплексы и системы управления. 2010. № 4. С. 2-7.

23. Крюков О.В., Гуляев И.В., Теплухов Д.Ю. Байесовские модели принятия решений при техническом обслуживании АЭП // Известия ВУЗов. Электромеханика. 2022. № 3. С. 49-55.

24. Крюков О.В., Гуляев И.В., Подшивалов Е.С. Энергосбережение с использованием гибридных накопителей на объектах АПК // В сборнике: Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири. Материалы ВНПК. 2023. С. 391-395.

25. Пужайло А.Ф., Воронков В.И., Крюков О.В. Прогнозирование технического состояния ЭГПА методом нейро-нечеткой идентификации // В книге: Газотранспортные системы: настоящее и будущее (GTS - 2011). Тезисы IV МНТК. М.: ВНИИГАЗ, 2011. С. 142.

26. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Система интеллектуального мониторинга состояния магистрального газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток» // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. 2019. № 2 (36). С. 40-53.

27. Крюков О.В., Саушев А.В., Ипполитов В.А. Интеллектуальная диагностика систем электрооборудования и связи магистральных газопроводов // Москва; Вологда, 2022.

В настоящее время состояние газотранспортной техники и проблемы электроприводных газоперекачивающих агрегатов (ЭГПА) на компрессорных станциях (КС) характеризуются следующими особенностями [1–3]:

• За 50 лет в ОАО «Газпром» построено свыше 160000 км магистральных газопроводов (МГ) и 4000 КС с долей ЭГПА около 14%. На КС используются около 700 высоковольтных синхронных двигателей (СД) мегаваттного класса общей мощностью РΣ = 6 млн кВт.

• Более 70% парка ЭГПА имеет срок службы более 20 лет, а отдельные свыше 30–40 лет. Практически все элементы ЭГПА выработали свой ресурс и устарели морально.

• Некоторые МГ работают в режимах падающей газоподачи и потребления. Это приводит к изменению режимов и энергетических свойств ЭГПА и выводу агрегатов из эксплуатации.

• Отсутствие отечественного рынка конкурентоспособной продукции для модернизации ЭГПА, а использование иностранных предложений в основном не рентабельно.

• Тарифные перекосы цен на газ и электроэнергию. Использование ЭГПА на новых КС допустимо при соотношении стоимости 1 м3 газа к 1 кВт×ч электроэнергии более 3,7–4,5.

• Все это предопределило необходимость разработки системного подхода при модернизации ЭГПА на объектах ПАО «Газпром» с использованием современных средств и методов оперативного диагностирования технического состояния ЭГПА и достоверного прогноза его работоспособности и ресурса для перехода к ТОиР по фактическому состоянию агрегатов [4–9].

Основные этапы создания системы мониторинга следующие [10–12]:

1. Статистическая обработка отказов электродвигателей и исследование эксплуатационных факторов влияющих на техническое состояние ЭГПА.

2. Математическое описание и анализ физических процессов изменения основных факторов повреждаемости и параметров синхронных электродвигателей.

3. Разработка аппаратных средств, интеллектуальных датчиков, алгоритмов и ПО для обработки данных о техническом состоянии машин.

4. Синтез встроенной системы оперативного мониторинга технического состояния ЭГПА.

Для Цитирования:
Гуляев И.В., Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В., Зюзев А.М., Перспективы использования интеллектуальных датчиков с нейро-нечеткими алгоритмами прогнозирования состояния электродвигателей компрессоров. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2026;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: