Разработка электропривода погружного центробежного насоса. Магистерская работа электропривод


Профиль «Электроприводы и системы управления электроприводов»

Ответственный за реализацию профиля: Дементьев Юрий Николаевич, зав.кафедрой электропривода и электрооборудования Энергетического института

Контакты:

г. Томск, ул. Усова, 7, учебный корпус №8тел.: (3822) 56-37-59, 56-32-55, e-mail: [email protected]

Аннотация

Цели магистерской подготовки

Подготовить выпускников к:

  • междисциплинарным научным исследованиям для решения задач, связанных с разработкой инновационных методов создания современного регулируемого электропривода с высокопроизводительной микроконтроллерной системой управления.
  • проектно-конструкторской и производственно-технологической деятельности в области проектирования современных регулируемых электроприводов с высокопроизводительной микроконтроллерной системой управления, конкурентоспособных на мировом рынке электротехнической промышленности.
  • поиску и получению новой информации, необходимой для решения инженерных задач в области интеграции знаний применительно к своей области деятельности, к активному участию в инновационной деятельности предприятия или организации.
  • информационным, идеологическим и проблемным коммуникациям в профессиональной среде и в аудитории неспециалистов с ясным и глубоким обоснованием своей позиции, заниматься организационно-управленческой деятельностью в междисциплинарных областях производства, осознавать ответственность за принятие своих профессиональных решений.
  • самостоятельному обучению и непрерывному самосовершенствованию в течение всего периода профессиональной деятельности.

Задачи программы

Основной задачей магистерской подготовки является подготовка выпускника к выполнению следующих видов профессиональной деятельности:

  • научно–исследовательская;
  • научно–педагогическая;
  • проектно–конструкторская;
  • организационно–техническая;
  • производственно–управленческая.

Профильные дисциплины

  • Энергосбережение и энергоаудит предприятия
  • Микропроцессорные средства и системы
  • Проектный менеджмент
  • Современные технологии проектирования объектов электроэнергетических систем
  • Современные технологии проектирования электротехнических устройств и изделий
  • Электропривод общепромышленных механизмов и технологических комплексов
  • Комплексная автоматизация технологических процессов
  • Электропривод переменного тока
  • Моделирование в электроприводе
  • Теория электромеханического преобразования энергии

В учебном плане магистрантов значительное место занимает научно-исследовательская работа, педагогическая практика. Завершают обучение подготовкой магистерской диссертации.

  1   2

Материально-техническая база

Кафедра имеет следующие учебно-научные лаборатории, оснащенные современным оборудованием и компьютерными средствами для подготовки магистров:

  • Лаборатория общепромышленных механизмов и автоматизации технологических процессов
  • Лаборатория систем управления микропроцессорных средств
  • Лаборатория монтажа, наладки, эксплуатации и ремонта систем электроснабжения

Конкурентные преимущества магистров данной специализации:

  • профессиональная образовательная программа базируется на современных достижениях науки и техники в областях разработки и исследования электромеханических систем подвижных автономных объектов;
  • по программе ведется подготовка специалистов для научно-исследовательской и научно-педагогической деятельности широкого профиля способных формулировать и решать на современном уровне задачи, возникающие в научной и педагогической работе, требующие углубленных профессиональных знаний;
  • программа предусматривает глубокую теоретическую подготовку и практическую направленность в области научных исследований электромеханических систем, учитывает современное состояние разработки и применения перспективных электроприводов отечественных и зарубежных фирм;
  • при разработке программы использован опыт подготовки магистров по данному направлению ведущих российских университетов и тенденции высшего технического образования за рубежом;
  • программа предусматривает организацию научно-исследовательской работы, в результате которой обучающиеся овладевают навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности;
  • программа включает организацию научно-исследовательской практики в академических и научно-исследовательских организациях и ведущих отечественных и зарубежных фирмах;
  • программа предусматривает организацию педагогической практики для приобретения навыков проведения различных форм занятий со студентами на кафедрах ТПУ и ведущих университетов.
  4   3

Исключительные компетенции магистров:

  • Формирование задач и планов научных исследований электроприводов с применением современных информационных технологий
  • Построение математических моделей электромеханического преобразования энергии и выбор методов моделирования электроприводов
  • Разработка программ и алгоритмов решения задач проектирования, исследования и наладки электроприводов и систем управления электроприводами
  • Выполнение математического моделирования и оптимизации параметров электромеханических систем
  • Выбор оптимальных методов исследования электроприводов
  • Оформление отчетов, статей, рефератов на безе современных средств редактирования
  • Защита приоритета и новизны полученных результатов исследования
  • Осуществление наладки, настройки и опытной проверки систем управления электроприводами
  • Участие в разработке программ учебных дисциплин, постановке и модернизации лабораторных работ, а также проведение отдельных видов учебных занятий
  • Разработка функциональных и структурных схем элементов, систем управления и электроприводов в целом
  • Проектирование и конструирование электроприводов и систем управления с использованием средств компьютерного проектирования, технико-экономического обоснования, оценки надежности и энергоемкости
  • Разработка технической документации, включая инструкции по эксплуатации электроприводов, программы испытаний, технические условия
  • Разработка и внедрение технологических процессов при монтаже и наладке электроприводов
  • Оптимизация работы научно – производственного коллектива, принятие исполнительных решений, в том числе разработка планов научно – исследовательских и опытно – конструкторских работ и управление ходом их выполнения, а также осуществление технического контроля и управления качеством при монтаже, наладке и ремонте электроприводов.

Трудоустройство

Магистры могут работать в НИИ и академических институтах, в высших учебных заведениях, а также на предприятиях электротехнической отрасли. Трудоустройство магистров после завершения обучения осуществляется на следующих ведущих научных и производственных предприятиях:

  • Элекард Девайс, г. Томск
  • НПО «Полюс», г. Томск
  • Электротехническая компания, г. Москва
  • Электротехническая компания, г. Санкт-Петербург
  • ТПУ (аспирантура), г. Томск
  • ЭЛИТИМ, г. Томск

Сфера профессиональной деятельности, как правило, научно-исследовательская и проектно-конструкторская. Потребность в выпускниках в 2 раза превышает их количество.

masters.tpu.ru

Электронный научный архив УрФУ: Разработка принципов построения схем зубофрезерного станка с безгитарным приводом : магистерская диссертация

Abstract: Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности металлорежущих станков в современном машиностроении. Одними из основных конструктивных элементов зубофрезерного станка являются механические гитары (скоростей, подач, деления, дифференциала). Важной задачей является согласовать всеэти формообразующие движения. Но механические гитары не обеспечивают высокой точности обработки. Поэтому были разработаны способы повышения точности путем замены механических гитар гидравлическими и электронными. Ранее эти способы были рассмотрены поверхностно. Цель работы: проведение анализа существующих принципиальных схем зубофрезерных станков, анализ возможных способов электронного согласования формообразующих движений, рассмотрение различных конструкций делителей частоты, расчет неравномерности следования импульсов для делителей, работающих в различных кодах, и совершенствование схем станков с шаговым и регулируемым электроприводами для повышения точности обработки. Магистерская диссертация состоит из 6 глав: Глава 1: Принципиальные схемы современных зубофрезерных станков В главе рассматривается назначение гитар, структура рабочего движения при зубофрезеровании, а также существующие кинематические схемы зубофрезерных станков с механическими и электронными гитарами. Глава 2: Анализ способов и средств электронного («безгитарного») согласования формообразующих движений в станке В главе описываются способы согласования работы регулируемого и шагового приводов, и согласование работы двух регулируемых приводов. Глава 3: Современные конструкции делителей частоты импульсов, их устройство и работа В главе анализируются различные конструкции делителей частоты, также производится выбор делителя, применительно к зубофрезерному станку. Производится расчет неравномерности следования импульсов, передаваемых через делители для различных кодов. Глава 4: Совершенствование зубофрезерных станков с шаговым электроприводом Предлагаются усовершенствованные кинематические схемы станков с шаговыми электроприводами. Глава 5: Совершенствование схем зубофрезерных станков с регулируемыми электроприводами Предлагаются усовершенствованные кинематические схемы станков с регулируемыми электроприводами. Глава 6: Разработка технического предложения зубофрезерного станка с регулируемыми электроприводами В главе выбирается электродвигатель для выбранной кинематической схемы с электронной гитарой, производится кинематический и прочностной расчет и сравниваются по точности механическая и электронная гитары. Магистерская диссертация выполнена на 128 страницах, содержащих демонстрационные материалы, расчеты и описание, и включает 17 графических документов.Relevance of this research is conditioned by necessity of increasingmetalworking machines efficiency in modern machinery building. One of the main constructive elements of gear milling machines is mechanical gear train (speed gear train, feed gear train, dividing gear train, differential gear train). The adjustment of all these shaping moves is important objective. Though mechanical gear trains do not provide high tooling precision.That’s why precision can be increased by developing ways of replacing mechanical gear trains by hydraulic and electronic analogs. These ways were poorly considered before. Goal of the work: analyzing of existing principal gear milling machine schemes, analyzing of possible ways of shaping moves electronic adjustment, descrying of various frequent divisor structures. Calculation unevennessof impulses following for divisors, that work in different codes and improving schemes of machines with electric step motor and adjustable electric motor by way of increasing tooling precision. Master’s dissertation consists of 6 chapters: Chapter 1: Modern gear milling machines principal schemes. This chapter describes function of gear trains, structure of cutting moves in gear milling and schemes of existing gear milling machines with mechanical and electronic gear trains. Chapter 2: Analysis of ways and tools of electronic (“Non-gear-train”) adjustment of machine’s shaping moves. This chapter describes ways of coordinating an adjustable electronic motor and electronic step motor, ways of coordinating two adjustable electronic motors. Chapter 3: modern constructions of impulse frequency divisors. Schemes andfunctioning of divisors. This chapter analyze various schemes of frequency divisors, ways of divisor selecting for gear milling machine, calculating the unevenness of impulses, transferring with divisors for various codes. Chapter 4: Improvement of gear milling machines with electric step motor Suggestion of improved kinematic schemes for electric step motor milling machines. Chapter 5: Improvement in schemes of gear milling machines with adjustable electric motor. Suggestion of improved kinematic schemes for adjustable electric motor milling machines. Chapter 6: Work out of technical proposal for gear milling machine with adjustable electric motor. Chapter contains selection of electric motor for chosen kinematic scheme with electronic gear train, kinematic and robustness calculation, comparison of mechanical and electronic gears’ precision. Master’s dissertation consist of 128 pages, containing demonstrational materials, calculations and text description, and 17 graphic documents.

elar.urfu.ru

Разработка электропривода погружного центробежного насоса,

ВВЕДЕНИЕ 9 1. СОСТАВ И КОМПЛЕКТНОСТЬ УЭЦН 10 1.1. Краткая характеристика объекта и применяемого оборудования 10 1.2. Погружной центробежный насос 10 1.3. Погружной электродвигатель 11 1.4. Гидрозащита электродвигателя (протектор и компенсатор) 13 1.5. Газосепаратор 17 1.6. Кабельные линии установок ЭЦН 20 2. ВЫБОР НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ПО ВЕЛИЧИНЕ ПЛАНИРУЕМОГО ДЕБИТА И НАПОРА .. 28 2.1 Методика подбора ПЭД и гидрозащиты 29 2.2 Методика подбора кабельной линии 31 2.3 Определение параметров Т образной схемы замещения погружного электродвигателя ПЭДН - 40 - 117 33 2.4. Проверка адекватности расчетных параметров двигателя 39 2.5. Расчет естественных характеристик электродвигателя 40 2.5.1 Расчет естественной механической характеристики 40 2.5.2 Расчет естественной электромеханической характеристики 42 2.5.3 Механическая характеристика насоса 44 3. ОБЗОР СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 46 3.1 Системы управления электроприводом 46 3.2 Выбор закона частотного регулирования 48 3.3. Методика подбора наземного оборудования 48 3.3.1. Подбор ТМПН 48 3.3.2. Подбор станции управления 50 4. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ ПРИ ЧАСТОТНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ 53 4.1 Механические характеристики системы преобразователь-двигатель при законе регулирования 5. ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СО СКАЛЯРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 57 5.1 Функциональная схема системы скалярного частотного управления 62 5.2 Имитационные исследования частотно-регулируемого асинхронного электропривода насоса со скалярным управлением 68 5.3. Имитационное исследование длинной линии 70 5.4 Анализ неисправностей ЭЦН 73 6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ .... 76 6.1 Организация работ технического проекта 76 6.2 Смета затрат на проектирование 79 6.2.1 Материальные затраты 80 6.2.2 Затраты на амортизацию 80 6.2.3 Затраты на заработную плату 81 6.2.4 Затраты на социальные нужды 82 6.2.5 Прочие затраты 82 6.2.6 Накладные затраты 82 6.3. Определение экономической эффективности проекта 83 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85 Список использованных источников: 86 Приложение 1. Каталог ступеней и насосов ЗАО «Новомет - Пермь» 88 Приложение 2. Технические характеристики электродвигателей ПЭДТН 90 Приложение 3 Технические характеристики трансформаторов серии ТМПН 93 Приложение 4. Потери напряжения на 1000м кабельной линии 95 Приложение 5. Подбор СУ с частотным регулированием в зависимости от номинальной мощности ПЭД 98

РЕФЕРАТ Магистерская диссертация объемом 135 страниц, 36 рисунков, 13 таблиц, 22 использованных источников, 9 приложения. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, СКАЛЯРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ, УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ. Актуальность данной работы заключается в том, что использование погружных центробежных насосов требует постоянного совершенствования насосного оборудования и технологии добычи нефти, поиска новых способов и средств повышения эффективности их применения. Поэтому одним из показателей эффективности применения этих насосов является надежность, которая определяется межремонтным периодом оборудования. структура работы: в работе произведен расчет и выбор уэцн который обеспечит откачку заданного дебита скважины. произведен расчет параметров и выбор погружного электродвигателя. Достигнутые техникоэксплуатационные показатели: полностью соответствующие заданию. Выполнен расчет стоимости ресурсов научного исследования, норм и нормативов расходования ресурсов, ставки налогов, отчислений, а так же произведено описание рабочего места и использованных законодательных и нормативных документов по данной теме Магистерская диссертация выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, также использовались программы МаthCad 14, MATLAD 12 Работа представлена на CD - диске (в конверте на обороте обложки).

ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день в нефтяной промышленности для добычи сырья применяются погружные электроцентробежные насосы (ЭЦН). С помощью ЭЦН производится огромное количество механизированной добычи нефти в Российской Федерации. Использование насосов требует постоянного усовершенствования компонентов которые входят в состав насосного оборудования и технологии добычи нефти. Поэтому всегда требуется поиск новых средств повышения эффективности их применения. Одним из главных показателей эффективности насосного оборудования является надежность. Она определяется межремонтным периодом оборудования. Процедура подземного ремонта включает остановку скважины, которая влечет за собой огромные финансовые потери у добывающей нефтяной компании. Одно из направлений повышения эффективности работы ЭЦН является изменение скорости вращения вала насоса, с помощью частотно-управляемого электропривода. Также в последние годы не менее важной стала проблемы борьбы с «длинными линиями». Электроэнергия передаваемая от поверхности скважины до ЭЦН в большинстве случаях не соответствует заданным параметрам, тем самым приводит к неправильной работе насосного оборудования. Целью магистерской диссертации является разработка электропривода погружного центробежного насоса для откачки пластовой жидкости на поверхность скважины.

В данной магистерской диссертации была разработана и исследована с помощью программы MATLAB математическая модель погружного асинхронного электродвигателя, имитационная модель разомкнутой системы ПЧ-АД со скалярным управлением. В ходе разработки и выполнения проекта был осуществлен выбор оборудования. Выбор и расчет параметров погружного электродвиг теля Предложено использовать современный асинхронный ч стотно-регулируемый электропривод. Выбран электродвигатель серии ПЭДН 40-117, преобразователь частоты Электон-05- 400. Получены мех нические и электромех нические характеристики выбр нного синхронного двиг теля, построенные по р счетным и каталожным значениям. В качестве закона управления, для преобразователя частоты выбран закон регулирования uj f1 = const. Также произведено моделирование переходных процессов при пуске двигателя в программной среде MATLAB С использованием имитационных моделей построены динамические характеристик, а т кже произведены имитационные исследование системы «асинхронный двигатель-кабельная линия». Анализ показывает, что существует предельные значения длинной линии питающего кабеля, при повышении которой пуск асинхронного двигателя становится невозможным. Была выбрана система со скалярным управлением и законом ujf2 = const, с целью обеспечения пускового момента на малых скоростях в преобразователе предусмотрена функция корректировки (повышение начального значения напряжения) вольт- частотной характеристики в области малых ч стот выходного н пряжения инвертора. По результатам, полученным в ходе моделирования, были сделаны выводы. Спроектированная система удовлетворяет требованиям технического задания. В экономической части произведена оценка затрат на проектирование. В разделе безопасности и экологичности проанализированы опасные и вредные производственные факторы, даны практические рекомендации по технике безопасности и производственной санитарии.

1. В.Н. Ивановский, С.С. Пекин, А. А Сабиров. Устнановки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Москва 2003-245c. 2. П.Д. Ляпков. Подбор установки погружного центробежного насоса к скважине. Москва 1987-69с/ 3. Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. - Расчёт характеристик электроприводов переменного тока. Ч1.Асинхронный двигатель.: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ ,2005 - 136с. 4. Мощинский Ю.А., Беспалов В.Я., Кирякин А.А. Определение параметров схемы замещения машины по каталожным данным // Электричество, 1998, №4, с. 38 - 42. 5. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. - Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоиздат, 1982 г., 392 стр. 6. Лангр ф С. В. - рефер т по специальности 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы» на тему «Системы управления асинхронным электроприводом переменного тока». 7. Лангр ф С.В. - Асинхронный электропривод, методическое пособие, Томск, 2003 г. 8. Шрейнер Р. Т., Дмитренко Ю. А. - Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. - Кишинёв, «Штиинца», 1982 г., 328 стр. 9. Гарганеев А.Г., Каракулов А. С., Ланграф С. В., Нечаев М. А. Опыт разработки преобразователя частоты для асинхронного электропривода общепромышленного применения//Электротехника.2005№9 .с.23 -26 10. Герман-Галкин С.Г.«Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB », Учебное пособие.- Спб.: КОРОНА принт, 2001  11. Л.С. Удут, О.П. Мальцев, Н.В. Кояин. Проектирование и исследование автоматизированных электроприводов. Часть 8. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод: учебное пособие.-Томск: Изд-во ТПУ, 2010.-448с. 12. Ключев В. И. Теория электропривода: Учеб. Для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.: ил. 13. Булгаков А.А.- Частотное управление асинхронными электродвигателями.- М., «Наука», 1966 г., 298с. 14. Удут Л. С., Мальцева О.П., Кояин Н.В. Проектирование и исследов ние электроприводов. Часть 1. - Введение в технику регулирования линейных систем. Часть 2. - Оптимизация контура регулирования: Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2000. - 144 с. 15. Система погружной телеметрии для нефтяного оборудования. Режим доступа свободный: http://isup.ru , дата посещения 01.05.2017г. 16.. Добыча нефти и газа. Режим доступа свободный: http://oilloot.ru , дата посещения 05.01.2017г.

Работу высылаем на протяжении 24 часов после оплаты.

workspay.ru


Смотрите также