Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Термозащита электродвигателей

Термозащита электродвигателей

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

  • Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.
  • При высокой температуре окружающей среды.
  • Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.
  • Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

  • Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)
  • Число уровней и тип действия (2-я цифра)
  • Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.

Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.

Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.

Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.

По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

  • Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе
  • Лучше контакт с обмоткой электродвигателя
  • Датчики устанавливаются на каждой фазе
  • Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Читать еще:  Castrol 5w40 для каких двигателей

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111

Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211

Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.

В Германии создали авиационный электродвигатель на сверхпроводниках

Двигатель на суперпроводниках обещает КПД в 99% и удельную мощность, с которой не сравнится ни одно нынешнее решение. Создатели уже назвали дату тестовых испытаний.

Сверхпроводящий электродвигатель для авиации называется ASuMED (Advanced Superconducting Motor Experimental Demonstrator), создают его под руководством немецкой электрокомпании Oswald Elektromotoren. Инициаторы исследования получили европейский грант по программе Horizons 2020 в 2017 году, и сейчас к тестам почти все готово. Названа дата испытаний — февраль 2020 года. О сути проекта и прогрессе рассказывает Aviation Weekly.

Миллиардер Илон Маск уверен, что даже без сверхпроводников три четверти пути к триумфу электросамолетов уже пройдено . Например, такая схема впервые позволит разделить производство и приложение энергии, что откроет дорогу для невиданных дизайнерских решений.

Главная проблема — недостаточная плотность хранения энергии в аккумуляторах. Но как раз в этой области электродвигателю на сверхпроводниках нет равных: отсутствие потерь означает расчетный КПД 99,9% при тепловых потерях не более 1%. Тестовый двигатель весом 50 кг будет вырабатывать 1МВт мощности, что дает удельную мощность в 20 кВт на килограмм.

Это открывает дорогу к установке электродвигателей на магистральные лайнеры, а не только на легкие самолеты, как это происходит сейчас в рамках скромных пилотных проектов .

Инженер Oswald Ева Берберич говорит, что 1МВт — это лишь демонстрация, и для большого самолета, конечно, и двигатели нужны мощнее. Однако она уверена, что в случае успеха ASuMED ту же технологию можно масштабировать минимум в десять раз.

Oswald обсуждает возможности применения двигателя с Airbus, производителем турбовинтовых двигателей Rolls-Royce, а также Siemens — европейским лидером в создании электросамолетов.

Как это работает

ASuMED — это синхронный двигатель, в котором крутящий момент создается за счет взаимодействия магнитных полей в роторе и статоре. В роторе размещены сверхпроводящие цепи, которые создают более мощное магнитное поле, чем современные постоянные магниты из редкоземельных металлов. В статоре — сверхпроводящие катушки.

Главная проблема на нынешнем этапе — охлаждение, рассказывает Берберич. Сверхпроводники хотя и называются «выскотемпературными», но на деле для появления сверхпроводимости их надо охладить до -250 градусов Цельсия. Статор ASuMED охлаждается жидким водородом. Ротор, выделяющий 150 Вт тепла, — за счет испарения гелия.

К февралю 2020 года предстоит решить немало технических сложностей: стабилизировать намагниченность сверхпроводящих элементов, испытать отказоустойчивую систему питания.

В случае успеха авиаторы получат в свое распоряжение не только небывало эффективную, но и очень гибкую систему, указывает Берберич: «Если размещать двигатели под крылом, как сейчас, конструкция потребует нескольких больших двигателей. Для распределенной тяги потребуется больше двигателей, но поменьше размером. Разработчики сами скажут нам, что требуется».

Возможно, к моменту внедрения революционного решения проблемы с охлаждением сверхпроводников не будут стоять столь остро. В конце прошлого года команда российского физика обновила рекорд температуры для сверхпроводника, а в феврале-2019 в США подали патент на сверхпроводник «комнатной температуры».

электродвигатели для высоких температур — Импорт экспорт

10 Компаний

0 Продукция

  • Оптовая продажа (2)
  • Изготовитель (9)
    • Германия (9)
    • Италия (1)
    • Пирометрические датчики (2)
    • Электродвигатели и запчасти к ним (2)
    • Электродвигатели постоянного тока (2)
    • Датчики (1)
    • Двигатели шаговые (1)
    • Измерения — приборы и инструменты (1)
    • Керамика промышленная (1)
    • Оборудование и инструменты для измерения и регулировки температуры (1)
    • Обработка пластмасс (1)
    • Отопление промышленное — системы и оборудование (1)
    • Силовая электроника (1)
    • Термометры (1)
    • Техника безопасности на рабочем месте (1)
    • Трубы и трубки алюминиевые (1)
    • Электрические и электронные компоненты — оборудование для производства (1)
    • Электродвигатели переменного тока (1)
    • Электрокомпоненты, детали (1)
    • Электросистемы — оборудование (1)
    • 1 – 10 (1)
    • 11 – 50 (3)
    • 51 – 100 (2)
    • 101 — 200 (1)
    • 201 — 500 (1)
    • 500″ onclick=»trackGtmGenericEvent();»> > 500 (1)
  • Предприятие Bronzoni Motori было основано в 1976 г. Луиджи и Ренато Брондзони, желанием которых было вывести на рынок высококачественный продукт. С тех времен наше предприятие освоило и разработало.

    Поставщик : Электродвигатели и запчасти к ним | Электродвигатели постоянного тока | Электродвигатели переменного тока | электродвигатели для высоких температур | однофазные электродвигатели [+] специальные электродвигатели | нагревательное оборудование — электродвигатели | трехфазные электродвигатели | обслуживание электродвигателей | компоненты для электрических моторов | электромоторы | электронасосы | оборудование для подъёма грузов | передаточные механизмы | запчасти и принадлежности для подъёма грузов

    Поставщик : электродвигатели для высоких температур | Силовая электроника | Двигатели шаговые | электроника для управления шаговыми двигателями

    С момента основания в 1990 г. фирма tmg специализируется на производстве электрических устройств для измерения температуры на немецком и международном рынке. Мы представляем семейное предприятие.

    Поставщик : измерители температуры | беспроводные датчики температуры | датчики температуры взрывобезопасные | термопары для высоких температур | защитные трубки для измерения температуры [+] приборы для измерения температуры , электрические | Пирометрические датчики | Термометры | термопары | комплектующие для температурных датчиков | термопары в кожухе | термометры сопротивления в кожухе | прецизионные резисторы | комнатные термометры сопротивления | температурные выключатели

    ThermSys — это хорошо зарекомендовавшая себя компания, специализирующаяся на планировании, конструировании и изготовлении индивидуальных промышленных приложений для нагрева и измерения температуры с.

    Поставщик : беспроводные датчики температуры | измерители температуры | измерение и регулирование температуры | термоэлементы для высоких температур | Отопление промышленное — системы и оборудование [+] Пирометрические датчики | нагревательные кабели, нагревательные элементы | термопары | сигнальный кабель | коаксиальные кабели | специальные тросы | испарители | термопары в кожухе | термометры сопротивления в оболочке | системы отопления для вакуумных систем

    Основным ориентиром консультаций, предоставляемых нашими опытными специалистами, являются ваши цели. Если вам необходимы решения в сфере производства и конструирования, НИОКР, техобслуживания и.

    Поставщик : одежда для защиты от высоких температур | полосы и точки измерения температуры | Техника безопасности на рабочем месте | Керамика промышленная | стекловолокнистые ткани [+] изоляционные материалы | высокотемпературные клеи | керамические изделия | твердая керамика | клеи, заливочные массы, покрытия | компрессоры охлаждающего воздуха | завесы охлаждающего воздуха | противоскользящие пленки | пылеулавливающие коврики | флюс

    Novelis — ведущий производитель плоских прокатных алюминиевых изделий и крупнейшая в мире компания по переработке алюминиевого вторсырья. Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами и предлагаем.

    Поставщик : ткань для защиты от высоких температур | маты для защиты от высоких температур | щиты для защиты от высоких температур | Трубы и трубки алюминиевые | трубы алюминиевые [+] трубы из нержавеющей стали | трубы из нержавеющей стали | трубы пластиковые | металлические трубы | металлические трубы | алюминиевые гильзы | вытяжные газовые трубы | вытяжные трубы | изолировочные трубы | трубы из нержавеющей стали

    Kübler Group — один из ведущих в мире специалистов в области датчиков положения и движения, технологий функциональной безопасности, счетных и технологических процессов, а также технологий.

    Поставщик : трехфазные электродвигатели (ротор с контактными кольцами) | индикаторы времени и температуры , электронные | Измерения — приборы и инструменты | Датчики | кодер [+] счётчики электрических импульсов | инклинаторы | тахометры | механические счётчики | счетчики отработанных часов | цифровые индикаторы | поворотные датчики, абсолютные | датчики угла поворота, инкрементные | импульсные датчики угла поворота | электронные измерители частоты вращения

    Мы производим и поставляем низко-, средне- и высоковольтные двигатели мощностью до 13, 8 кВ для промышленных предприятий по всему миру с 1927 года: электрические двигатели с фазным ротором и.

    Поставщик : Электродвигатели постоянного тока | короткозамкнутые электродвигатели | трехфазные электродвигатели | электродвигатели переменного тока | электродвигатели постоянного тока [+] асинхронные электродвигатели высокого напряжения | электромоторы | сервоприводы | низкочастотные двигатели | двигатели среднего напряжения | высоковольтные двигатели | трехфазные асинхронные закрытые двигатели | трехфазные асинхронные двигатели с намотанным ротором | короткозамкнутые двигатели | электрические двигатели с фазным ротором

    Weber Group является разработчиком и системным партнером сложных пластиковых решений для клиентов в автомобильной, строительной и бытовой промышленности. Семейная компания среднего размера, в которой.

    Поставщик : силиконовые уплотнители, устойчивые к высоким температурам | клеи для высоких температур и герметизирующие пасты для высоких температур | Обработка пластмасс | пластмассовая промышленность | кожухи пластиковые [+] монтаж пластмассовых узлов | пластмассовые поверхности | декорация при отливке (imd) | инжекционное формование | литые детали из пластика | пластмассовые узлы | литые детали из пластмассы с внутренними металлическими элементами | формованные детали из пластика, армированного стекловолокном | литые под давлением детали из пластмассы, прозрачные | пластиковые прецизионные детали

    Поставщик : Электродвигатели и запчасти к ним | Оборудование и инструменты для измерения и регулировки температуры | Электрические и электронные компоненты — оборудование для производства | Электрокомпоненты, детали | Электросистемы — оборудование

    Следующие предприятия тоже могут быть Вам интересны:

    Наше семейное предприятие является одним из ведущих немецких производителей катушек. Наш успех объясняется множеством факторов. Но ключевую роль в нем играют основы нашей корпоративной философии.

    Поставщик : Электродвигатели и запчасти к ним | трансформаторы высокого напряжения | Электричество — оборудование для распределения и передачи | Электротрансформаторы, преобразователи и выпрямители | Электротрансформаторы [+] Электрогенераторы | адаптеры | вставные сетевые блоки | специальные трансформаторы | электрогенераторы | электротрансформаторы | трёхфазные трансформаторы | дроссели для силовой электроники | синусоидальные фильтры | сглаживающие дроссели

    AGK® изготавливает индивидуальные детали для термической и электрической изоляции. По чертежу изготавливаются отдельные детали до мелких серий с использованием ЧПУ; изолировочные детали до.

    Поставщик : пластмасса с высокими эксплуатационными свойствами | ткань для защиты от высоких температур | Прокладки уплотнительные | высокопроизводительная керамика | . . . ?? . . [+] . . . ?? . . | . . | . | . ?? . | . ?? . | . . . . | . . . | . . . | . . | . .

    Погружные вентильные электродвигатели

    Более 20 лет – именно столько насчитывает российская история создания, производства и внедрения погружных вентильных электродвигателей (ПВЭД) для УЭЦН.

    Более 20 лет – именно столько насчитывает российская история создания, производства и внедрения погружных вентильных электродвигателей (ПВЭД) для УЭЦН.

    История вопроса

    Так, в октябре 1996 г участникам VI Всероссийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН», проходившей в г. Альметьевске, в заводской испытательной скважине ОАО «Алнас» была впервые продемонстрирована установка с номинальной частотой вращения 6000 об/мин, с ПВЭД мощностью 45 кВт разработки «АЛНАС» и ЗАО «АВАНТО». При длине (двигатель+гидрозащита+насос) 5,6 м УЭЦН обеспечивала расход 140 м 3 /сут и напор 1200 м. Была изготовлена опытная партия (105 шт.) установок с трехпроводной и однопроводной линией питания для промысловых испытаний. Несмотря на положительные (в целом) результаты испытаний, программа производства ПВЭД была свернута в связи с недостаточной надёжностью существовавших в то время насосов.

    В конце 1996 г по заказу ОАО «ЛУКОЙЛ» был изготовлен макетный образец ПВЭД разработки ОАО «АЭРОЭЛЕКТРИК». А 2 года спустя начаты эксплуатационные испытания опытных образцов УЭЦН с вентильным электродвигателем номинальной частотой вращения 3000 об/мин. К 2011 г электродвигатели производства «РИТЕК ИТЦ» с номинальной частотой вращения 3000 об/мин для УЭЦН и низкоскоростные ПВЭД для винтовых насосов произведены общим числом более 2000 шт.

    В 1997 г была изготовлена, а в 1998 г была спущена в скважину УЭЦН с вентильным электродвигателем частотой вращения до 9000 об/мин мощностью 35 кВт разработки «КБ НЕФТЕМАШ». В настоящее время производятся мелкие партии УЭЦН «ЦУНАР» и «АКМ», работающие в диапазоне частот вращения 7 – 10 тыс об/мин. Всего было произведено около 180 различных модификаций таких установок.

    «Борец» приступил к разработке и производству ПВЭД в 2004 г. Было изготовлено около 2000 таких изделий.

    В открытой печати данных об изготовлении такого оборудования за пределами России и, тем более, об его эксплуатации найти не удалось. Конструкция двигателей BakerHughes и Shlumberger, как известно, не вентильная. Правда, есть информация, что для винтовых насосов одно из подразделений компании Shlumberger под названием Kudu выпускает вентильные тихоходные двигатели, но она требует проверки.

    Если говорить вообще о зарубежной практике, то, к примеру, ООО «ПК Борец» производит вентильные двигатели и имеет представительства за рубежом.

    Новометовские ПВЭДы

    «НОВОМЕТ» приступил к разработке и внедрению ПВЭД в 2005 г. При этом была поставлена задача охвата всего диапазона габаритов от 81мм до 185 мм, частот вращения от 100 до 6000 об/мин и мощностей до 1,2 МВт. Очередность внедрения в производство определялась, естественно, спросом со стороны нефтяных компаний.

    Первый погружной вентильный электродвигатель (ПВЭД) 117 габарита мощностью 400 кВт был изготовлен в 2006 г. За период до 2009 г освоена полная линейка мощностей ПВЭД — 117 на 3000 и 6000 об/мин, и подготовлено серийное производство ПВЭД 81 габарита максимальной мощностью одной секции 80 кВт. До 2012 г линейку продукции компании пополнили вентильные двигатели в габаритах 130 и 185 мм.

    Таким образом, к 2013-му г задача освоения вентильных электродвигателей для УЭЦН средних и больших габаритов компанией НОВОМЕТ была успешно выполнена — количество этих машин превысило 25% от всех производимых ПЭД в компании.

    Предстояло освоить малый и супермалый габариты. А именно – ПВЭД-81. В конце 2012 года было изготовлено менее 200 секций данного габарита, а к середине 2014 г данная цифра достигла почти 800.

    Результаты расчётов по методике оценки пилотных проектов подтвердили среднюю наработку УЭЦН 3 габарита в пределах 540 суток. В декабре 2014 г на Самотлорском месторождении запущена установка УЭЦН3-160Э-2100/36-240 с первым секционным вентильным двигателем 81 габарита мощностью 125 кВт.

    Опыт освоения УЭЦН 3 габарита выявил большую потребность нефтяной отрасли в малогабаритных установках для скважин с малым дебитом добычи.

    Особенности конструкции

    На роторе вентильного двигателя вместо короткозамкнутой «беличьей клетки» размещены постоянные магниты – именно этим данные машины в основном отличаются от асинхронных.

    В вентильных электродвигателях «НОВОМЕТа» герметизация магнитов осуществляется специальными элементами конструкции, которые исключают их контакт с жидкостью внутри двигателя, и, следовательно, коррозию и «вспучивание» магнитов.

    По сравнению с вентильными машинами других производителей, новометовские двигатели имеют увеличенный электромагнитный зазор, не содержат магнитомягких полюсов, следовательно, их подшипники подвергаются меньшим нагрузкам от сил одностороннего магнитного притяжения и обладают потенциально большим сроком службы. Статор изделий компаундирован, внутри обмотки размещён датчик температуры, на все габариты двигателей имеются системы ТМС.

    Ротор электродвигателя на частоту вращения до 3000 об/мин имеет традиционную конструкцию со сплошным валом и подшипниками в расточке статора. В конструкции электродвигателей на частоты вращения выше 4000 об/мин применены инновационные решения, благодаря которым, а также предварительной балансировке пакетов удается получить низкий уровень вибрации как при первоначальной сборке электродвигателя, так и при замене части пакетов ротора.

    Преимущества

    Вентильные электродвигатели обладают рядом технических и эксплуатационных преимуществ по сравнению с асинхронными.

    Прежде всего, ПВЭД имеют увеличенный КПД (88-94% в зависимости от диаметра) и обусловленные им пониженное удельное тепловыделение на единицу мощности и низкое энергопотребление. Это позволяет снизить массу и габариты активной части двигателя примерно в 2 раза. Так, ПВЭД 117-го габарита в односекционном исполнении при 3000 об/мин выдает мощность до 310 кВт, а при 6000 об/мин — до 420 кВт.

    При необходимости вентильные двигатели могут быть выполнены с высоким коэффициентом мощности, в том числе — равным 1.

    Возможность регулирования частоты вращения и контроля параметров позволяет оптимизировать отбор жидкости из скважин и сократить номенклатуру двигателей. Диапазоны регулирования частоты вращения составляют 100-500, 500-1500, 1500-4200 и 4000-6000, 5000-8500 об/мин.

    ПВЭДы могут применяться:

    — в скважинах осложненного фонда,

    — при добыче вязкой нефти,

    — при нестабильной подаче,

    — в малодебитных скважинах,

    — в скважинах, вводимых после гидроразрыва пласта (ГРП) и после других операций по интенсификации добычи нефти.

    Тонкое вентильное решение

    В 2014 г компанией разработан вентильный двигатель для установки 2 габарита ЭЦН2-50-2000 с наружным диаметром корпуса ПВЭД 55 мм. А в 2016 г компания вывела на рынок революционную технологию ColibriESP, составной частью которой и являлась данная разработка.

    На ней стоит остановиться подробней.

    Погружной, маслозаполненый, вентильный электродвигатель содержит от 1 до 3 унифицированных секций. Все секции — обмотаны проводом одного диаметра, это позволило сделать их универсальными и применять в любом сочетании, в зависимости от требуемой мощности ПЭД. Длина одной модуль-секции ПЭД составляет 2, 3 и 4 метра, мощность изготавливаемых секций электродвигателей принята 15, 25 и 35 кВт соответственно. Максимальная суммарная мощность электродвигателя — 105 кВт — ограничена сечением выводных проводов, соединяющих секции между собой. Номинальные токи до 28 А и напряжение до 3000 кВ позволило получить минимальный перегрев электродвигателя – 25° С.

    Мощность первого изготовленного двухсекционного двигателя для 2 габарита составила 70 кВт, чего достичь в корпусе 55 мм еще пару лет назад было практически невозможно. В данном габарите кроме магнитопровода, обмотки и магнитов размещены: вал с трансмисией, соединение токоведущих выводных проводов, а также быстроразъемное бесфланцевое соединение секций ЭЦН. КПД двигателя составил 85%.

    Разработка уникальна, аналогов в мире не существует.

    Энергоэффективность

    Важнейшим преимуществом вентильных двигателей является то, что они являются составной частью энергоэффективных установок.

    Повышение энергоэффективности добычи нефти остается одной из наиболее актуальных задач не только в России, но и в мире. Согласно статистике, доля затрат нефтяных компаний на электроэнергию в структуре себестоимости добычи увеличивается в среднем на 3-4% в год. При этом более 50% расходов на электроэнергию приходится на подъем скважинной жидкости механизированным способом. Только в России энергопотребление в сегменте механизированной добычи нефти составляет не менее 28,3 млрд кВт-ч в год.

    Для решения проблемы высокого энергопотребления инженеры АО «Новомет-Пермь» разработали линейку энергоэффективных УЭЦН с максимальным КПД до 79% при номинальной подаче до 3000 м 3 /сут.

    Предлагаемая линейка оборудования включает УЭЦН с высокооборотными (до 5820 об/мин) погружными вентильными электродвигателями. От серийно выпускаемых моделей данные установки отличаются меньшими габаритами, более высоким КПД и повышенными напорными характеристиками.

    В качестве привода в данных установках используется серийно производимый погружной вентильный электродвигатель серии ПВЭДН в габаритных группах 81, 103, 117, 130 и 185 мм. Трехфазный и маслонаполненный, он представлен в двух вариантах исполнения: одно- и двухсекционном. В его конструкции применяется ротор на базе четырехполюсного магнита, изготовленного из высокотемпературных магнитотвердых спеченных материалов.

    Энергетический расчет показывает, что энергопотери в вентильном двигателе примерно в два раза меньше, чем в асинхронном. При использовании установки с вентильным двигателем наблюдается не только снижение энергопотребления в узлах УЭЦН, но и снижение потерь в кабеле, станции управления и масляных трансформаторах погружных насосов (ТМПН).

    Проведенные на стендах-скважинах ОАО «ОКБ БН КОННАС» сравнительные испытания серийной установки и энергоэффективной установки с вентильным двигателем подтвердили, что применение ПВЭДН позволяет на 24% снизить энергопотребление УЭЦН. Испытания проводились в присутствии представителей компаний-заказчиков и независимых наблюдателей.

    Согласно ГОСТ Р 56624-2015, все вентильные электродвигатели производства АО «Новомет-Пермь» соответствуют классу энергоэффективности Е2. К этому классу относятся электродвигатели с высоким КПД, у которых суммарные потери мощности не менее чем на 40% (Ке=0,4) меньше суммарных потерь мощности стандартных электродвигателей с аналогичными мощностью и частотой вращения.

    Внедрение УЭЦН с вентильными электродвигателями в России

    Начиная с 2009 г, установки с вентильными электродвигателями успешно применяются на месторождениях многих крупных российских нефтяных компаний. В качестве примера можно привести результаты промышленного внедрения оборудования на объектах ПАО «Газпром нефть» и еще одной крупной нефтяной компании в период 2013-2014 г.

    В рамках сервисного (прокатного) проекта ООО «Новомет-Сервис» в АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» и его структурном подразделении (Филиале) «Газпромнефть-Муравленко» было внедрено соответственно 630 и 423 ед. ПВЭД. Помимо стоимости проката УЭЦН в сервисных контрактах были закреплены ключевые показатели эффективности, предусматривающие снижение удельного расхода электроэнергии (УРЭ) на добычу тонны жидкости и ежегодное увеличение МРП и наработки на отказ (НнО). После внедрения оборудования в АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» МРП установок увеличился с 598 до 761 сут, в «Газпромнефть-Муравленко» – с 428 до 584 суток.

    Общая наработка энергоэффективных УЭЦН на фонде АО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» к настоящему времени превысила наработку как серийно выпускаемых установок производства АО «Новомет-Пермь», так и аналогов, предлагаемых другими отечественными заводами-изготовителями.

    Внедрение ПВЭД производства «Новомет» за рубежом

    Вентильные электродвигатели пермской компании работают в Аргентине, Канаде, Колумбии, Эквадоре и других странах.

    Первый монтаж УЭЦН с вентильным двигателем состоялся в Египте 6 февраля 2012 г. Всего ПВЭД производства АО «Новомет-Пермь» было внедрено в 12 странах в количестве 670 двигателей. Из них на начало 2018 г в работе находилось 382 установки со средней наработкой 293 суток. Отметим, что максимальная наработка в Колумбии доходит до 1921 суток.

    Ведущие мировые нефтяные компании проявляют серьезный интерес как к новометовскому оборудованию в целом, так и конкретно — к его вентильным электродвигателям. В 2017 г пермская компания заключила соглашение с концерном Statoil Petroleum AS (Норвегия) по НИОКР на разработку высоконадежной УЭЦН с вентильным электродвигателем для применения на офшоре.

    Вентильная революция

    Благодаря появлению на рынке вентильных двигателей произошел существенный рывок в механизированной добыче в целом: компании «Новомет» удалось вывести на рынок целый ряд новых технологий:

    — Высокооборотные УЭЦН с подачей до 1600 м 3 /сут, при этом обладающих КПД на 40% выше, чем у серийных, до 2-х раз компактнее.

    — Малогабаритные УЭЦН для спуска в боковой ствол диаметром 102 мм, что даёт прирост добычи в среднем 15 м 3 /сут.

    — УЭЦН сверхмалого габарита для эксплуатации внутри НКТ 73 мм, спускаемую на грузонесущем кабеле. На ее монтаж требуется в 5-7 раз меньше времени, чем серийной УЭЦН.

    — Установки винтового насоса с нижним приводом, а также насосы нового типа – объемно-роторные. Установки приводятся в действие низкооборотным двигателем и используются для добычи вязкой нефти.

    В стадии подготовки находятся решения для эксплуатации в условиях сверхвысоких температур, а также установки со сверхвысокой надежностью – обе технологии выполнены на базе вентильных приводов.

    Номенклатура вентильных ПЭД производства АО «Новомет-Пермь»

    Сегодня стало очевидно, что конструкция асинхронных электродвигателей свои возможности по увеличению КПД и повышению коэффициента мощности исчерпала, и будущее однозначно за вентильными электродвигателями.

    Использованная литература:

    — Санталов А.М. Вентильные электродвигатели для погружных электронасосов. // Сборник докладов VI Всероссийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН». Альметьевск, 1996.

    — Павленко В.И., Гинзбург М.Я. Тенденция замены ПЭД на ВД: мир последовал за инновацией Лукойла. // Нефтегазовая вертикаль 2010, №20.

    — Шенгур Н.В., Иванов А.А. Мифы и реальности внедрения вентильного электродвигателя в УЭЦН. // Инженерная практика. 2011, №3.

    — Слепченко С.Д. Математика прогноза // Нефтегазовая вертикаль. 2006, №12, с.48-51

    Автор: Е.Пошвин Вице-президент по производству АО «Новомет-Пермь», Д. Трошин Начальник службы развития производственных систем АО «Новомет-Пермь», А. Санталов Заведующий отделом погружных электроприводов ОКБ БН КОННАС, к.т.н.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector