ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕЗТРАНСФОРМАТОРНЫХ МНОГОУРОВНЕВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСОВ

В. А. Шабанов, В. Ю. Алексеев, А. Р. Калимгулов, М. И. Хакимьянов, Д. А. Токмаков, А. В. Шепелин

Аннотация


Рассмотрено повышение эффективности использования частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) на нефтеперекачивающих станциях (НПС). В настоящее время наиболее распространёнными являются многоуровневые преобразователи частоты (ПЧ) мостового или ячейкового типа с питанием от многообмоточного силового трансформатора. Наличие такого трансформатора повышает массу, объем и стоимость ПЧ, снижает энергетические показатели. Рассмотрена одна из самых перспективных схем безтрансформаторного многоуровневого ПЧ, которая вместо входного трансформатора содержит второй силовой электронный преобразователь. Такой ПЧ будет иметь ряд преимуществ перед существующими ПЧ: существенно сниженная масса; уменьшенные габариты; повышенный КПД; сниженная себестоимость; осуществление функции рекуперации энергии в сеть.

Исследовано влияние ПЧ в приводе магистральных насосов на снижение затрат на оплату электроэнергии, на ремонт трубопровода и электродвигателей. Исследования проведены путем выполнения расчетов для технологического участка действующего нефтепровода. Исследования показали, что величины всех трех составляющих снижения затрат соизмеримы. Поэтому игнорирование любой из составляющих может привести к существенному увеличению расчетного срока окупаемости ПЧ. Показано, что снижение расхода электроэнергии на перекачку может составлять менее 3%. При этом на энергетическую эффективность использования ЧРП на НПС существенно будет влиять повышение коэффициента полезного действия ПЧ. Повышение КПД ПЧ за счет исключения входного трансформатора всего на один процент может привести к увеличению экономии электроэнергии до 45%. Показано, что использование безтрансформаторного многоуровневого ПЧ позволит снизить срок окупаемости ЧРП на НПС на 11-16%.


Ключевые слова


assessing the efficiency;frequency converter;main pump;oil pumping station;variable-frequency drive (VFD);магистральный насос;нефтеперекачивающая станция;оценка эффективности;преобразователь частоты;частотно-регулируемый электропривод (ЧРП)

Полный текст:

PDF

Литература


Туманский А.П. Оптимизация режимов перекачки по магистральным трубопроводам с перекачивающими станциями, оборудованными частотно-регулируемым приводом // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 2005. №8. С. 11-14.

Самоленков С.В., Кабанов О.В. Об алгоритме оптимального управления работой нефтеперекачивающих станций //Рассохинские чтения: сб. материалов меж регион. семинара. 2011. С. 287-291.

Сокол Е.И., Бару А.Ю., Лукпанов Ж.К. Опыт разработки и внедрения преобразователей частоты для регулируемого электропривода насосных агрегатов МН// Электротехника. 2004. № 7. С. 52-57.

Шабанов В.А., Кабаргина О.В. Достоинства и перспективы использования частотно регулируемого электропривода магистральных насосов на НПС // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2011. Т. 2. С. 63-66.

Шабанов В.А., Хакимов Э.Ф., Шарипова С.Ф. Алгоритм оценки эффективности частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов эксплуатируемых нефтепроводов по критерию снижения расхода электроэнергии//Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. №2(9). С. 34-42.

Шабанов В.А., Хакимов Э.Ф., Шарипова С.Ф. Анализ коэффициента полезного действия магистральных насосов эксплуатируемых нефтепроводов при использовании частотно регулируемого электропривода в функции регуляторов давления // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2013. №1. С. 324-333. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_16.pdf

Шабанов В.А., Шарипова С.Ф., Ахметгареев А.А. Влияние частоты вращения на КПД магистрального насоса при разном сочетании числа регулируемых и нерегулируемых магистральных насосов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. №4(13).

Лазарев Г.Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных систем// Новости электротехники. 2005. № 2. С. 23.

Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики/ Н. Донской, А Иванов, В. Матисон, И. Ушаков // Силовая электроника. 2008. № 1. C. 26-32.

Бурдасов Б. К., Нестеров С. А. Многоуровневые и каскадные преобразователи частоты для высоковольтных электроприводов переменного тока. URL: http://fetmag.mrsu.ru/2011-1/pdf/Frequency_Converters.pdf (дата обращения: 21.08.2015).

Иванов А.Г., Ушаков И.И. Бестрансформаторный многоуровневый инвертор для высоковольтного электропривода // Силовая электроника. 2011. № 4. C. 36-44.

Статический многоуровневый преобразователь частоты для питания асинхронных и синхронных электродвигателей/ А. П. Стригулин: пат. РФ № 2303851. Опубл. 27.07.2007. БИ № 21.

13Способ распределения мощности в многоуровневом преобразователе частоты для питания синхронных и асинхронных двигателей/ А. Л. Иванов, А. В. Шепелин: пат. РФ № 2489791. Опубл. 10.08. 2013. БИ № 22.

Многоуровневый преобразователь электроэнергии для питания синхронных и асинхронных двигателей от источника высокого напряжения постоянного тока / А.Л. Иванов,  А.В. Шепелин Д.А. Токмаков, А.В. Шепелин, И.В. Викторов, Д.Ю. Григорьев, Е.А. Терентьев, Д.О. Мочалов: пат. РФ № 2554856. Опубл. 27.06.2015. БИ № 18.

Шабанов В.А., Бондаренко О.В. Целевые функции и критерии оптимизации перекачки нефти по нефтепроводам при частотно-регулируемом электроприводе магистральных насосов // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2012. № 4. С. 10-17. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_12.pdf

Шабанов В.А., Шарипова С.Ф. Критерии эффективности частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов на нефтеперекачивающих станциях // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. №1(9). С. 38-43.

Shabanov V.A., Khakimyanov M.I., Khakimov E.F. The Influence of Main Pump with High-Voltage Variable Frequency Drives on Electric Motors Periodic Repair // Applied Mechanics and Materials Vol. 698 (2015) pp. 3-6.

Шабанов В.А., Хакимьянов М.И. Снижение износа изоляции электродвигателей магистральных насосов при использовании частотно-регулируемого электропривода// Изв. высших учебных заведений. Нефть и газ. 2014. № 6. С.75-79.

Шабанов В.А., Павлова З.Х., Калимгулов А.Р. О влиянии частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов на цикличность нагружения трубопровода// Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2012. №5.С. 23-30. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_14.pdf




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2015-5-493-515

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.