Апр 16
Мотор насоса расчитан на 4.75kV и 77 A при 60 Гц. Реальная нагрузка при работе составляет 60% от номинальной (61 A при 60 Гц). Для увеличения добычи нужно увеличить частоту, но есть ограничение по кабелю 5kV и коллеги не хотят подходить очень близко к этому пределу. Можно ли понизить напряжение немного и увеличить частоту так, чтобы не только компенсировать потерю мощности за счёт падения напряжения, но и увеличить механическую мощность? Насколько я понимаю, можно, но хотелось бы услышать мнение людей имеющих практический опыт.
Опубликовано
05 Апр 2016
Активность
9
ответов
6472
просмотра
6
участников
3
Рейтинг
Согласно законов физики, да. Вопрос в том, что современные системы управления (станции управления с переменной частотой вращения ) оставят оптимальные характеристики для двигателя, они не дадут снизить ток ниже величины пускового и т.д. Я так понял под механической можностью установки Вы понимаете увеличение подачи.
Спасибо, Иван007. О системамах управления я мало знаю, поэтому и задал вопрос. Да, под механической мощностью имею в виду увеличение напора / дебита. Идея состоит в том, чтобы снизить напряжение (на трансформаторе) и повысить частоту, что приведёт к увеличению тока.
P = V*I
Снижаем V, скажем, на 10% и увеличивем ток процентов на 25. Таким образом получаем увеличение мощности мотора не нарушая предел по напряжению
Как было сказано в теории да, но на практике может быть много подводных камней. Вам надо спрашивать у специалистов по станциям управления вашими насосами. Есть ограничение по силе тока или, как было замечено, по пусковому току (но это можно обойти подстройкой после пуска). Еще станции эти довольно умные и нужен специалист который сможет это настроить вместо автопилота который скорей всего работает по умолчанию.
*И арифметика у вас какая-то особая 61/77=60% ?!
VIT, спасибо за то, что поделились мыслями и обратили внимание на арифметику. Вот выдержка из каталога производителя:
При умножении тока на напряжение ( 77 x 3950 ) получается мощность 1.3 раза меньше, чем заявленые 400 kW. При 60 Hz тоже не сходится. 1 kW = 1.34 hp. Я что-то элементарное упускаю или надо производителя спрашивать?
Для переменного тока все немного сложнее устроено так как I(t) и V(t), средняя мощность это интеграл. Я думаю вам лучше спросить или дать задание специалистам. Опять же 77А это средняя или пиковая нагрузка. Плюс имейте ввиду что если вы будете смотреть на общие характеристики насоса как ЭЦН+ПЭД, то там нормализация на воду скорей всего. Чисто по ПЭДу там все равно, так как только про электричество.
Порылся в книжках и разобрался с арифметикой. Реальная мощность мотора на трёхфазном токе
P = sqrt(3) * U * I * cos φ
где φ это фазовый угол между напряжением и током 8-)
Этот косинус в зарубежной литературе называют power factor www.engineeringtoolbox.com/power-factor-electrical-motor-d_654.html
В моём случае он около 0.76.
При таком недогрузе можно понизить напряжение отпайки и повысить частоту, при этом следует ожидать нелинейного роста тока. Так вы пройдете по ограниченю по нагрузке на изоляцию кабеля и догрузите движок. Сразу скажу, что потери в кабеле могут существенно возрасти, поэтому при выборе напряжения отпайки нужно это учесть, а иначе на двигатель придет низкое напряжение и все усилия на смарку. В целом метод рабочий, однако только как средство исправления неверного подбора УЭЦН, без возможности спуска другого типоразмера.
С мощностью в каталоге все ок, как вы сами разобрались, только небольшая ремарка - не реальная, а Активная мощность. Советую ознакомится с переменными, а затем трехфазными сетями, а затем с машинами переменного и постоянного тока, т.к. вы все же неизбежно будете сталкиваться с подобными вопросами. Косинус фи - коэф. мощности, как раз показывает долю Активной мощности в Полной, на фазовой диаграмме он соответствует косинусу угла между результирующим вектором тока и результарующим вектором напряжения в цепи переменного/трехфазого тока. Sqrt(3) также появляется в следствии специфики трехфазной цепи. Может сложно написал, но по факту все достаточно просто, не пугайтесь и изучайте.
Мы постоянно снижали напряжение подаваемое на ЭЦН, чтобы понизить их энергопотребление (на оффшоре энергия импортировалась и платили мы за нее очень много). Мы брали у производителя насоса характеристики работы двигателя (power options), забивали их в Проспер и считали новое падение напряжения в кабеле и рабочий ток. Дополнительно проверяли конечную эффективность работы двигателя, чтобы была выше 50% иначе он начинает нестабильно работать и может выйти из строя. У нас двигатели были достаточно мощные, с запасом. В вашем случае такое решение позволит увеличить частоту вращения насоса при существующем ограничении по кабелю. Это все достаточно просто расчитывается.
Товарищи, при условии работоспособности данной идее, не забывайте, что потери в кабельной линии зависят не от напряжения, а от силы тока. Так что если вы собираетесь снизить напряжение увеличивая рабочий ток, убедитесь что ваша кабельная линия готова работать с повышенным током, иначе рискуете получить пробой. Ну и учитывайте, что потери активной мощности в кабельной линии растут квадратично росту тока.