Разработка стенда для исследования электроприводов станков-качалок

В современной нефтедобывающей отрасли подавляющее большинство установок по добыче нефти представлены штанговыми скважинными насосными установками, приводимыми в действие в основном асинхронными электродвигателями без применения средств контроля, управления и регулирования. Исследования, проводимые на таких установках, показывают их невысокую энергетическую эффективность и надежность. Поэтому актуальным является вопрос разработки комплексных электроприводов нового поколения, основанных на применении синхронных вентильных электродвигателей, позволяющих существенно повысить энергоэффективность и надежность как отдельных установок, так и обеспечить создание "умных" систем управления месторождениями. В статье рассмотрены новые технические решения экспериментального стенда, позволяющего проводить исследования энергетических характеристик электроприводов на основе асинхронных и синхронных вентильных электродвигателей, а также создавать условия, максимально приближенные к реальным полевым, с имитацией работы станка-качалки. В существующих системах испытательного оборудования часто применяются устройства для создания механического нагружения на валу исследуемого электродвигателя. В качестве такого устройства предложена и реализована система "преобразователь частоты – нагрузочный асинхронный электродвигатель", которая прошла апробацию на испытательном стенде и зарекомендовала себя с лучшей стороны по сравнению с традиционными схемами с применением двигателей постоянного тока. Но применение в составе испытательного стенда нагрузочного асинхронного электродвигателя выявило ряд недостатков: перегрев данного электродвигателя, работающего в режиме противовключения, невысокая точность создания нагрузочного момента и скорость реакции системы. Проблема перегрева нагрузочного электродвигателя решена переводом преобразователя частоты в режим прямого управления моментом, при этом обнаружено значительное снижение тока двигателя и стабилизация температурного режима. Низкая точность и скорость реакции системы были увеличены путем введения в систему управления стендом обратной связи и ПИД-регулятора.