Во время работы электродвигателя рассеивается, а значит, тратится впустую, много тепловой энергии. Поэтому важную роль играют технические решения, позволяющие осуществлять рекуперацию энергии, то есть возврат ее остатков в сеть для повторного использования. Преобразователь частоты FR-A741, разработанный компанией Mitsubishi Electric, позволяет реализовать функцию рекуперации электроэнергии на установке штанговых глубинных насосов (ШГН), применяющихся в нефтедобыче.
ООО «Мицубиси Электрик (РУС)», г. Москва
В сегодняшнем мире значение нефти огромно, а ее добыча с каждым днем требует все больших затрат и капиталовложений. Большинство новых отечественных разработок в сфере энергосбережения и повышения эффективности скважин направлено на автоматизацию работы электрических центробежных насосов (ЭЦН), что объясняется преобладанием этого способа добычи в большинстве российских регионов. Вместе с тем для большинства месторождений Татарстана и Башкортостана, а также ряда других регионов большое значение имеет автоматизация работы штанговых глубинных насосов (ШГН).
Основными критериями эффективности систем автоматизации ШГН являются прирост добычи нефти и сокращение эксплуатационных расходов.
Повышение дебита скважины достигается благодаря:
- автоматическому поддержанию наиболее продуктивного динамического уровня с контролем наполнения насоса и состояния скважины;
- минимизации времени простоя скважин;
- увеличению точности оценки дебита скважин.
Сокращение эксплуатационных расходов достигается путем:
- сокращения затрат на ремонт;
- обеспечения оптимального режима работы оборудования;
- своевременной диагностики возможных отклонений в его функционировании.
Основываясь на перечисленных критериях, группа компаний COSMOS (ООО «КОСМОС-РУС» и ООО «Энергопрогресс+», г. Казань) пошла дальше, применив в станции управления штанговым глубинным насосом преобразователь частоты FR-A741 производства Mitsubishi Electric со встроенным рекуператором для питания разработанного ими принципиально нового двигатель-генератора, тем самым получив новый способ экономии электроэнергии.
Данное решение позволяет возвращать избыточную электроэнергию, возникающую в результате работы электродвигателя насоса в генераторном режиме, обратно в питающую сеть или использовать ее для питания другого оборудования производственной установки.
Дополнительное энергосбережение при этом составляет более 30 % от потребляемой электроэнергии. Это существенно отличается в выгодную сторону от традиционного решения, при котором избыточная энергия преобразуется в тепло и рассеивается на тормозных резисторах. Кроме того, благодаря этому способу не только сокращаются энергозатраты, но и экономится пространство, так как можно обойтись без дополнительного охлаждения.
По сравнению с преобразователями частоты, выполненными по традиционной технологии, FR-A741 дает пользователю следующие решающие преимущества:
- происходит рекуперация энергии: в сеть возвращается вся вырабатываемая при торможении электроэнергия;
- не требуется установка внешнего тормозного блока и резистора;
- имеется встроенный сетевой дроссель;
- отсутствует нагрев в режиме торможения;
- низкие затраты на проектирование;
- простой монтаж.
Функция рекуперации в FR-A741 реализована следующим образом: когда напряжение превышает пороговое значение, транзисторы открываются в обратном направлении и ток протекает в сеть, таким образом происходит рекуперация энергии.
Что касается помех для сети питания, создаваемых FR-A741, то они не превышают помех, создаваемых стандартным преобразователем частоты. Встроенный сетевой дроссель эффективно подавляет сетевые помехи, вызываемые гармоническими составляющими.
Поскольку преобразователь частоты и рекуператор смонтированы в общем корпусе, устройство занимает меньше места, что позволяет существенно экономить пространство в шкафу управления.
Благодаря встроенному сетевому дросселю и отказу от внешнего модуля торможения отпадает необходимость в дополнительных электромонтажных работах. Это означает, что, в отличие от преобразователей частоты с внешним блоком рекуперации, число монтажных проводов со стороны сети уменьшается на 40 %, а общее занимаемое пространство в зависимости от мощности – на 60 %. Это позволяет существенно уменьшить длину монтажных кабелей и сэкономить место в шкафу управления.
Рис. Преобразователь частоты Mitsubishi Electric
FR-A741 разработан на базе хорошо себя зарекомендовавшего преобразователя частоты FR-A700, и ему присущи все эксплуатационные преимущества привода высшего класса качества, такие как:
- бескомпромиссное качество полупроводниковых элементов Mitsubishi Electric, которые славятся своей надежностью и высокой перегрузочной способностью;
- отказоустойчивость (режим самодиагностики позволяет заблаговременно информировать пользователя об ухудшении в работе элементов преобразователя частоты);
- возможность работы в сетях с низким качеством питающего напряжения;
- бесперебойная работа при температуре вплоть до +50 °C (без снижения технических характеристик);
- автоматический перезапуск с подхватом скорости двигателя после кратковременного исчезновения питания;
- простота в техническом обслуживании (клеммный блок сделан в съемном исполнении).
Преобразователь частоты FR-A741 рассчитан не менее чем на 10‑летний срок исправной работы. Достигается это, в частности, благодаря применению термостойких конденсаторов высокой мощности и вентиляторов охлаждения с закрытыми подшипниками. При этом воздух поступает исключительно на радиаторы охлаждения, а не на платы управления, что препятствует скоплению пыли и грязи на электронных элементах.
Таким образом, подытоживая сказанное, можно с уверенностью утверждать, что Mitsubishi Electric удалось создать компактный и доступный по цене электропривод с функцией рекуперации, позволившей упростить конструкцию шкафа управления и сократить трудоемкость монтажных работ.
Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(56)_2015
ООО «Мицубиси Электрик (РУС)», г. Москва,
тел.: (495) 721-2070,
e‑mail: automation@mer.mee.com,
При поддержке официального дистрибьютора
ЗАО «НТЦ Приводная Техника»
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")