Формализация термодинамических процессов в автоматизированных электроприводах компрессорных установок
А.Р. Колганов, О.В. Крюков, А.В. Саушев
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 3, сс. 68—76
Скачать PDF
Состояние вопроса. Основными причинами возникновения аварийных ситуаций на компрессорных станциях магистральных газопроводов является перегрев обмоток статоров приводных электродвигателей центробежных турбокомпрессоров. Данное явление обусловлено тем, что эксплуатация всех электрических двигателей на компрессорных станциях основана на упрощенных общепромышленных моделях, не учитывающих всю гамму стохастических возмущений и частую работу в неоптимальных режимах. Это приводит к снижению ожидаемых показателей энергоэффективности и надежности, значительно влияя на количество нарушений нормативно-технических требований эксплуатации. В связи с этим создание научно-обоснованных моделей функционирования и адаптации работы мощных автоматизированных электроприводов на компрессорных станциях является актуальной задачей.
Материалы и методы. Основой формализации термодинамических процессов в мощных синхронных машинах является аппарат теории планирования эксперимента и трехступенчатая теория нагрева на базе физической картины процесса нагрева синхронного двигателя как системы, состоящей из трех взаимосвязанных в тепловом отношении тел.
Результаты. Предложена математическая модель мощного электродвигателя с вентиляторной нагрузкой, позволяющая повысить точность идентификации термодинамических процессов в автоматизированном электроприводе газоперекачивающих агрегатов, благодаря чему обеспечивается адекватность оценки надежности и энергоэффективности магистральных газопроводов и стабилизация на оптимальном уровне всех параметров перекачиваемого газа газотранспортной системы.
Выводы. Использование формализованного подхода к моделированию процессов в мощных электроприводах компрессорной станции на основе трехступенчатой теории нагрева позволяет учесть и скомпенсировать все внешние возмущения и стабилизировать работу магистрального газопровода на теоретически обоснованном оптимальном по энергетическим критериям уровне.
1. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных станций / А.Ф. Пужайло, Е.А. Спиридович, В.И. Воронков и др. – Н. Новгород: Вектор ТиС, 2010. – 570 с.
2. Babichev S.A., Zakharov P.A. Automated monitoring system for drive motors of gas-compressor units // Automation and Remote Control. – 2011. – Vol. 72, No. 6. – P. 175–180.
3. Milov V.R., Suslov B.A. Intellectual management decision support in gas industry // Automation and Remote Control. – 2011. – Vol. 72, No. 5. – P. 1095–1101.
4. Kadin S.N., Kazachenko A.P., Kryukov O.V. Questions related to the development of metrological assurance in the design of Gazprom facilities // Measurement Techniques. – 2011. – Vol. 54, No. 8. – P. 944–952.
5. Babichev S.A., Titov V.G. Automated safety system for electric driving gas pumping units // Russian Electrical Engineering. – 2010. – Vol. 81, No. 12. – P. 649–655.
6. Babichev S.A., Bychkov E.V. Analysis of technical condition and safety of gas-pumping units // Russian Electrical Engineering. – 2010. – Vol. 81. – P. 489–494.
7. ГОСТ 32106-2013 Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. – М.: Стандартинформ, 2013. – 9 с.
8. СТО Газпром 2-2.3-624-2011 Порядок проведения технического обслуживания, диагностирования и ремонта. – М.: ООО «Газпром Экспо», 2012. – 97 с.
9. СТО Газпром 18000.3–011–2020 Единая система управления производственной безопасностью. – СПб.: ООО «Газпром Экспо», 2022. – 66 с.
10. Крюков О.В., Степанов С.Е. Модернизация систем управления ЭГПА в условиях действующих КС // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: Междунар. науч.-техн. конф.: сб. ст. / под ред. М.А. Щербакова. – Пенза, 2013. – С. 29–32.
11. Степанов С.Е., Бычков Е.В. Инвариантные системы технологически связанных электроприводов объектов магистральных газопроводов // Труды АЭП-2014 / отв. И.В. Гуляев. – Саранск, 2014. – С. 409–414.
12. Крюков О.В., Титов В.Г. Анализ пусковых режимов электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. – № 3. – С. 29–35.
13. Васенин А.Б., Степанов С.Е. Автоматизированный электропривод подводных компрессорных станций // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (ХХII Бенардосовские чтения). – Иваново, 2023. – С. 75–78.
14. Крюков О.В. Комплексный анализ условий эксплуатации электродвигателей ГПА // Компрессорная техника и пневматика. – 2013. – № 4. – С. 14–19.
15. Kiyanov N.V., Pribytkov D.N., Gorbatushkov A.V. A Concept for the development of invariant automated electric drives for the water recycling systems with fan cooling towers // Russian Electrical Engineering. – 2007. – Vol. 78, No. 11. – P. 621–627.
16. Serebryakov A.V. Artificial neural networks of technical state prediction of gas compressor units electric motors // Вестник ЮУрГУ. Энергетика. – 2016. – Т. 16, № 1. – С. 66–74.
17. Серебряков А.В. Универсальная система мониторинга электродвигателей ГПА // Известия вузов. Электромеханика. – 2016. – № 4(546). – С. 74–81.
18. Kryukov O.V. Methodology and tools for neuro-fuzzy prediction of the status of electric drives of gas-compressor units // Russian Electrical Engineering. – 2012. – Vol. 83. – P. 516–520.
19. Захаров П.А., Крюков О.В., Киянов Н.В. Встроенная система диагностирования и прогнозирования ЭГПА // Контроль. Диагностика. – 2008. – № 11. – С. 43–49.
20. Степанов С.Е., Титов В.Г. Встроенные системы мониторинга технического состояния электроприводов для энергетической безопасности транспорта газа // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2012. – № 2. – С. 5–10.
21. Васенин А.Б., Степанов С.Е. Система интеллектуального мониторинга состояния магистрального газопровода «Сахалин–Хабаровск–Владивосток» // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. – 2019. – № 2(36). – С. 40–53.
22. Крюков О.В. Энергоэффективные электроприводы ГПА на базе интеллектуальных систем управления и мониторинга: дис. … д-ра техн. наук. – М.: АО «Корпорация ВНИИЭМ», 2015.
23. Серебряков А.В. Методы синтеза встроенных систем прогнозирования технического состояния высоковольтных двигателей // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (XVIII Бенардосовские чтения). – Иваново, 2015. – С. 69–73.