Частотно-регулируемый электропривод магистрального насоса головной нефтеперекачивающей станции

6     Патентные исследования и обзор публикаций.

6.1   Патентная проработка  

В дипломном проекте поставлена задача регулирования режимов работы магистрального насоса типа НМ – 1250-400 с помощью регулируемого электропривода. 

При проведении патентных  исследований основное внимание было уделено поиску частотно-регулируемого  синхронного электропривода.

6.1.1 Результаты патентного поиска.

Патентный поиск проводился с использованием фонда ГОУ ВПО «УГНТУ» и ФГУ ФИПС (РОСПАТЕНТ) по источникам патентной документации России. В связи с тем, что научные разработки в области ЧРЭП развиваются быстрыми темпами, глубина поиска составила восемь лет с 2000 по 2008 гг.

Результаты поиска сведены  в таблицу 11

  Таблица 11 – Результаты патентного поиска

Страна	Индекс МПК	Номера авторских свидетельств и патентов	Выявленные аналоги
1	2	3	4
Россия	Н02Р021/00	95113680	Электропривод с синхронным двигателем
Россия	H02P7/42 H02P7/62	2164053	Способ стабилизации частоты  вращения электродвигателей переменного  тока
Россия	Н02Р021/00	98105585	Способ векторного  управления синхронным  двигателем
Россия	H02P6/00	2207578	Способ определения ЭДС  ротора синхронных и тока асинхронных  электродвигателей

 

Продолжение таблицы 11

Страна	Индекс МПК	Номера авторских свидетельств и патентов	Выявленные аналоги
1	2	3	4
Россия	H02P7/42	97101458	Электропривод синхронного  двигателя с коммутацией за счет нагрузки
Россия	Н02Р 1/46 Н02Р 5/40 Н02Р 7/36	2239936	Способ управления током  возбуждения синхронного двигателя
Россия	Н02Р 7/42	2001104287	Частотно-регулируемый электропривод
Россия	Н02Р 8/00 Н02Р 6/02	1792225	Устройство для регулирования  частоты вращения синхронного двигателя
Россия	Н02Р 1/52	2282299	Частотно-регулируемый электропривод
Россия	Н02Р 5/46	2274943	Способ управления режимом  работы электродвигателей магистральных  насосов нефтеперекачивающей станции  магистрального нефтепровода
Россия	Н02Р 1/54	57528	Станция автоматического  управления частотно – регулируемого  электропривода
Россия	H02P27/05	2313895	Электропривод переменного  тока
Россия	H02К19/12	2315418	Устройство управления синхронным двигателем
Россия	H02P1/50	2316885	Способ синхронизации  синхронного двигателя и устройство для его реализации

 

    Продолжение таблицы 11

Страна	Индекс МПК	Номера авторских свидетельств и патентов	Выявленные аналоги
1	2	3	4
Россия	Н02Р 21/00	2006106477	Устройство прямого управления скоростью двигателя переменного тока

 

6.1.2 Анализ результатов патентного поиска.

Патентный поиск  показал, что на сегодняшний день имеется множество работ, посвященных частотно – регулируемому электроприводу. По результатам поиска наиболее близкими к дипломному проекту являются - патент №2006106477 «Устройство прямого управления скоростью двигателя переменного тока» и прототип – патент № 2274943 «Способ управления режимом работы электродвигателей магистральных насосов нефтеперекачивающей станции магистрального нефтепровода». Особый интерес представляет патент № 2274943, основные положения которого могут быть использованы в дипломной работе.

В патенте № 2274943 от 18.08.2004 года описывается изобретение, которое может быть использовано в области электротехники для управления режимом работы  электродвигателей насосов нефтеперекачивающих   станций     магистральных нефтепроводов       (НПС       МН). Техническим результатом  является  повышение точности  и надежности     управления     режимом     работы электродвигателей   магистральных   насосов   НПС МН       при       снижении       общих      затрат      на устанавливаемое оборудование, а также расхода электроэнергии на технологический процесс в НПС. В     способе     управления     режимом     работы электродвигателей   магистральных   насосов   НПС МН группируют все электродвигатели насосов по  мощности   в   элементы   прогрессии   А=1МВ-А, В=2МВ-А,     С=4МВ-А,      D=8MB-A,      E=16MB-A,      ..., М=2ⁿ МВ-А,   где   n=1,   2,   3,   ...,   к,   оставляя  частотно-регулируемыми  с  помощью преобразователя частоты только два элемента мощностью     1     и    2МВ-А    электропривода; определяют необходимую заданную мощность для заданного по технологии НПС расхода (давления) нефти в магистральном трубопроводе и включают те группы электродвигателей насосов, у которых суммарная   мощность   соответствует   заданной мощности   для   заданного   по  технологии   НПС расхода   (давления)    нефти    в    магистральном трубопроводе.

В патенте № 2006106447 от 27.09.2007 года описывается устройство управления,  которое содержит преобразователь частоты напряжения с двумя независимыми входами, обеспечивающими независимое управление частоты и напряжения, и двигатель переменного тока (который при больших частотах питающего напряжения становится колебательным звеном) на выходном валу двигателя установлен датчик скорости и датчик механического момента, отличающийся тем, что формируется вектор обратной связи, который представляет собой сумму сигналов скорости двигателя и механического момента с коэффициентами подобранными так, что передаточная функция вектора обратной связи на всех частотах питающего напряжения и скорости двигателя не содержит колебательных звеньев, который подается на инвертирующий вход регулятора скорости с большим коэффициентом, на другой вход которого подается сигнал задания скорости, а выход регулятора соединен с первым входом преобразователя частоты напряжения, управляющим амплитудой выходного напряжения преобразователя частоты, на второй вход которого подается сигнал, управляющий частотой выходного напряжения преобразователя частоты, соединенный с выходом блока задания скорости, который формирует необходимый "прямой" закон изменения скорости двигателя переменного тока.

 

 

 

 

6.2 Обзор публикаций

 

Литературный обзор посвящен анализу публикаций по вопросам частотно-регулируемого электропривода. Поиск и анализ проведен по материалам журналов:

- «Электричество», за 2000-2008 года;

- «Электротехника» за 2000-2008 года;

Найдено пятнадцать статей близких к теме дипломного проекта, названия которых приведены в таблице 12.

Таблица 12 –Литературный обзор

Автор статьи	Название статьи	Наименование источника
1	2	3
Лоханин Е.К., Мамиконянц Л.Г.	Еще раз о математическом моделировании синхронных и асинхронизированных  машин при анализе процессов  в энергосистемах.	Электричество. 2000, № 2.
Голубев А.Н., Субботин М.В.	Математическая модель синхронного  двигателя с m-фазной обмоткой для стационарных режимов	Электротехника. 2002 № 1
Ильинский Н.Ф.	Перспективы развития регулируемого  электропривода.	Электричество.2003, № 2.
Сокол Е.И.,           Бару А.Ю.,           Лукпанов Ш.К.	Опыт разработки и внедрения  преобразователей частоты для регулируемого  электропривода насосных агрегатов  МН	Электротехника. 2004,  № 7

 

Продолжение таблицы 11

Автор статьи	Название статьи	Наименование источника
1	2	3
Голубев А.Н.,     Лапин А.А.	Многофазный синхронный электропривод	Электричество. 2005, № 2.
Потапенко Е.М., Потапенко Е.Е.	Динамические характеристики автоматизированного электропривода с векторным управлением	Электротехника. 2005, № 1
Вайнер Г.А., Строганов  Б.Г.	Регулируемый синхронный двигатель в системе с частотной  и фазовой обратными связями	Электротехника. 2005,  № 6
Решмин Б.И.	Исследование динамических процессов в электроприводе с  синхронным двигателем при векторном  управлении	Электротехника. 2005, № 11
Боченков Б.М., Филюшов  Ю.П.	Алгоритм управления, обеспечивающий желаемое сочетание энергетических и динамических свойств электропривода переменного тока	Электротехника. 2006,  №11

 

Продолжение таблицы 11

Автор статьи	Название статьи	Наименование источника
1	2	3
Донской Н.В., Чубуков К.А.	Влияние постоянных составляющих в токе статора на характер переходных процессов в электроприводе переменного  тока	Электротехника. 2006,  №2
Шепелин В.Ф., Донской Н.В., Федоров Б.С.	Пусковые режимы синхронных двигателей с тяжелыми условиями пуска	Электротехника. 2006,  № 2
Шрейнер Р.Т., Кривовяз В.К., Калыгин  А.И., Шилин С.И.	Энергосберегающий промышленный регулируемый электропривод нового поколения	Электротехника. 2007, № 11
Мищенко В.А.	Фазовый принцип векторного управления динамикой асинхронного электропривода	Электротехника. 2008, № 1.

 

Из проведенного анализа  можно сделать вывод, что в  настоящее время в периодической  печати уделяется достаточно большое  внимание вопросу частотного регулирования  электроприводов. Особенно следует  отметить статьи:

- регулируемый синхронный двигатель в системе с частотной и фазовой обратными связями, в которой рассматривается построение системы частотного регулирования синхронного двигателя с принципами частотной и фазовой автоподстройки, применяемой в радиоэлектронике. Такие системы успешно решают проблемы автоматического ввода в синхронизм и динамической устойчивости двигателя. На основе разработанной авторами математической модели и реализованной с помощью системы Simulink были исследованы механические характеристики привода при различных видах и значениях обратных связей, а также электромеханические переходные процессы, вызванные ступенчатым изменением частоты питающего напряжения и ступенчатым набросом нагрузочного момента на валу двигателя;

- исследование динамических процессов в электроприводе с синхронным двигателем при векторном управлении в которой исследуются динамические процессы в приводе с синхронным двигателем с постоянными магнитами при наличии датчика угла поворота ротора с использованием традиционных непрерывных регуляторов, обеспечивающих высокое качество регулирования. Определена нелинейная зависимость коэффициента демпфирования контуров управления от угловой скорости и даны рекомендации по настройке регуляторов для высокоскоростных приводов. Приведены решения по построению регуляторов для торможения привода без рекуперации энергии в сеть под действием статического момента;

- Опыт разработки и  внедрения преобразователей частоты  для регулируемого электропривода  насосных агрегатов магистральных  нефтепроводов в которой анализируется  опыт разработки и первого  в СНГ внедрения специализированного  частотно-регулируемого электропривода  насосных агрегатов магистральных  нефтепроводов. Рассмотрены вопросы  качества выходного напряжения  разработанных преобразователей  и электромагнитной совместимости  их с асинхронным двигателем.