Прогнозирование температуры нагрева асинхронного двигателя привода ротора буровой установки в режимах неравномерного вращения долота

Аннотация

Режимы неравномерного неустойчивого вращения долота являются нежелательными, сопровождаются ускоренным износом долота, потерей бурового инструмента, снижением энергоэффективности бурения, несмотря на это, на их долю может приходится более 50 % времени бурения, что связано в том числе с трудностью их обнаружения. Некоторые вопросы проблемы, включая режимы нагрева электродвигателей приводов роторного бурения изучены мало, практически не исследованы вопросы прогнозирования температуры электродвигателей в режиме неравномерного вращения долота. Прогнозирование температурных режимов электродвигателя привода ротора позволит выявить дополнительные признаки нежелательных режимов бурения, что может способствовать их своевременному обнаружению и устранению. На основании компьютерного моделирования системы «асинхронный двигатель – передаточные устройства – колонна бурильных труб – долото – горная порода» установлено, что в режимах неравномерного вращения долота значительно снижается КПД и возрастают потери мощности двигателя, температура двигателя. Поэтому контроль и упреждающее прогнозирование повышенного нагрева двигателя может служить дополнительным признаком, способствующим обнаружению и предупреждению нежелательных режимов бурения. Сложность прогнозирования нагрева двигателя в указанном режиме бурения заключается в значительных колебаниях потерь мощности, а, следовательно, и возможных колебаниях температуры в процессе нагрева двигателя. Рекомендованы, модифицированы и апробированы алгоритмы прогнозирования температуры нагрева статорной обмотки двигателя, которые для уменьшения ошибки прогнозирования дополнены фильтрами измеряемых и прогнозируемых данных температуры. Предложенные алгоритмы обеспечивают достаточно точный и заблаговременный прогноз нагрева статорной обмотки в режимах колебания нагрузки двигателя с учетом ошибок измерения температуры.

DOI: 10.71759/v54x-vr08