Анотація до роботи:

Броді В. Я. Удосконалення асинхронних двигунів приводу електромеханічних ключів нафтових свердловин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 - Електричні машини і апарати. Донецький національний технічний університет. Донецьк, 2002.

Дисертація присвячена розробці ефективного і економічного способу удосконалення асинхронних двигунів (АД) малої потужності для приводу електромеханічних ключів нафтових свердловин, який полягає в заміні алюмінієвої короткозамкненої обмотки ротора на мідну литу зі спеціальним пусковим шаром у кожному стрижні. Запропонована методика урахування пускового шару у верхній частині анізотропного стрижня литої мідної короткозамкненої обмотки ротора в математичних моделях електромеханічних процесів АД малої потужності. Отримало подальший розвиток проектування спеціальних машин, що відрізняється уточненням електромагнітного розрахунку, пов'язаного з уведенням і вибором оптимальної величини електропровідності пускового шару анізотропного стрижня литої мідної клітки ротора. Запропоновано спосіб визначення сили пускового струму АД в повторно-короткочасному режимі роботи S4 при багатократних пусках.

Стендові та експлуатаційні випробування дослідних зразків АД довели їх високі техніко-економічні показники.

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення надійності, пускових і енергетичних характеристик АД для приводу електромеханічного ключа, застосовуваного для ремонту нафтових свердловин.

Підтверджено доцільність обраного напрямку удосконалювання двигунів малої потужності, що має важливе народногосподарське значення.

Основні наукові і практичні результати полягають у наступному:

1. Обгрунтовано вибір напрямку удосконалювання АД малої потужності і поліпшення їхніх технічних характеристик, що полягає в заміні алюмінієвої короткозамкненої обмотки ротора на литу мідну з пусковим шаром у верхній частині анізотропного стрижня.

2. Запропонована методика урахування пускового шару у верхній частині анізотропного стрижня литої мідної короткозамкненої обмотки ротора в математичних моделях електромеханічних процесів АД малої потужності.

3. Уточнено методику електромагнітного розрахунку характеристик АД з врахуванням пускового шару у верхній частині анізотропного стрижня литої мідної короткозамкненої обмотки ротора, особливостей конструкції, режимів експлуатації і навантаження. Розроблено алгоритм і програмний комплекс розрахунку основних характеристик АД на ЕОМ.

4. В результаті варіаційних розрахунків визначена раціональна геометрія розмірів пазу ротора при застосуванні анізотропного стрижня литої мідної короткозамкненої обмотки ротора. При цьому висота пускового шару стрижня ротора не повинна перевищувати 25…30 % глибини проникнення електромагнітної хвилі при пуску. Електропровідність пускового шару із спеціального сплаву на основі міді повинна знаходитися у межах 27…34 МСм/м.

5. В результаті проведених пошукових, теоретичних і експериментальних досліджень установлена технічна можливість одержання мідних литих короткозамкнених обмоток роторів із пусковим шаром у кожному стрижні. Розроблено і впроваджено технологічний процес лиття з міді кліток роторів АД малої потужності в умовах ВАТ ПЕМЗ.

6. Методика розрахунку і результати експериментально-теоретичних досліджень АД з литою мідною кліткою ротора і пускового шару впроваджені в УкрНДІВЕ, ВАТ ПЕМЗ, АТ “Татнефть”.

7. Проведений порівняний аналіз результатів стендових випробувань базового і дослідного зразків АД показав, що збільшуються корисна потужність у режимі S1 до 20%, у режимі S4 (ПВ-40% FJ=1,2, 120 вкл/годину) - до 50% , коефіцієнт потужності на 0,05, ККД - до 2 %, перевищення температури обмотки статора знижується на 10 %. Також зростає перевантажувальна спроможність і усувається провал у зоні мінімального моменту. Розбіжність результатів експерименту і розрахунку не перевищує 9 %.

8. Запропонований спосіб удосконалювання вибухозахищеного АД малої потужності перевірено на практиці в умовах НГДУ АТ “Татнефть”, де проходили експлуатаційні випробування дослідної партії двигунів у кількості 15 шт. Застосування нового покоління АД з литою мідною кліткою ротора в нафтовій промисловості дозволяє підвищити надійність і довговічність приводу електромеханічних ключів в цілому, а також його економічність у порівнянні з вітчизняними і закордонними аналогами.

Публікації автора:

1. Броди В. Я. Электродвигатели привода электромеханических ключей, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности // Сб. научн. тр. ДонГТУ. Серия: Электротехника и энергетика - Вып. № 2. - Донецк: ДонГТУ.- 1998. - С.123-126.

2. Броди В.Я. Определение среднего значения пускового тока асинхронного двигателя при многократных повторяющихся пусках. // Сб. научн. тр. ДонГТУ. Сер.: Электротехника и энергетика - Вып. № 4.- Донецк: ДонГТУ.-1999. - С.100-103.

3. Броди В.Я., Чувашев В.А., Демченко В.Н., Кавеев Х.З., Габдрахманов Ш.Х. Результаты исследований по созданию двигателей привода электромеханических ключей, применяемых в нефтяной промышленности. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Новые решения в современных технологиях. Сб. научн. тр. - Вып. № 84.- Харьков: ХГТУ”ХПИ”. - 2000. – С.31-32.

4. Чувашев В.А, Медведев Ю.Л., Железняков А.В., Чуванков В.Ю., Броди В.Я., Кавеев Х.З., Габдрахманов Ш.Х, Мухаметшин Н.А., Габдрахманов Р.З., Габдрахманов Х.А., Григорян Е.Е. Обзор математических моделей асинхронных двигателей и методов их реализации.//Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Новые решения в современных технологиях. Сб. науч. тр. - Вып. № 84.- Харьков: ХГТУ”ХПИ”. - 2000.- С.215-222.

5. Дудник М.З., Чувашев В.А., Броди В.Я., Габдрахманов Ш.Х, Мухаметшин Н.А. Особенности электромеханического расчета АД с пусковым слоем в стержнях обмотки ротора // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Зб. наук. пр. - Тематичний випуск.- Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. Теорія і практика. - Вип. № 17, -Харків: НТУ”ХПІ”.- 2001. - С.51-55.

6. Чувашев В.А., Броди В.Я., Чуванков В.Ю., Железняков А.В., Диренко В.Г., Оприян В.Н., Скляренко А.В. Асинхронные двигатели с литой медной клеткой ротора // Уголь Украины. – 1998. - № 7. - С. 20-22.

7. Чувашев В.А., Броди В.Я., Чуванков В.Ю., Железняков А.В., Диренко В.Г., Оприян В.Н., Скляренко А.В. Технология изготовления литых медных обмоток роторов двигателей ЭКВ // Уголь Украины. - 1998. - № 7. - С. 23-25.

8. Пат. № 27993 Україна, МКИ Н02 К17/16. Ротор електричної машини: Тахаутдiнов Ш.Ф., Чувашев В.А., Захарченко П.I., Чаронов В.А., Ширнін І.Г, Бродi В.Я., Москальов Е.П., Дудник М.З., Железняков А.В., Чуванков В.Ю., Оприян В.М., Діренко В.Г. - № 98052708; Заявл. 26.05.98; Опубл. 13.10.2000, Бюл. № 5.- 3 с. ил.

9. Броди В.Я. АД привода электромеханических ключей, применяемых при капитальном ремонте скважин в нефте-газодобывающей промышленности // Тезисы докладов II-ой Междунар. конф. по электромеханике и электротехнологии МКЭЭ-96. Часть 1. - Крым. – 1996.- С.175.

10. Чувашев В.А., Броди В.Я. Результаты исследования АД привода электромеханических ключей, применяемых при ремонте скважин в нефте-газодо-бывающей промышленности // Тезисы докладов II-ой Междунар. конф. по электромеханике и электротехнологии МКЭЭ-96. Часть 1. - Крым. - 1996.- С.176-177.

11. Броди В.Я. Электродвигатели привода электромеханических ключей, применяемых в нефтяной промышленности // Тезисы докладов III-ей Междунар. конф. по физико-техническим проблемам электротехнических материалов и компонентов МКЭМК-99. – Москва: Институт электротехники МЭИ (ТУ).-1999. - С.271-272.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах.

У публікаціях, написаних у співавторстві, автору належить: в [3] - аналіз результатів промислових випробувань АД; в [4] - запропоновано визначати час пуску, ударні струми і моменти при пуску АД за допомогою рівнянь теорії електричних ланцюгів; в [5] - запропоновані зміни в схему заміщення АД для урахування пускового шару у верхній частині стрижня; в [6] - опрацювання результатів лабораторних випробувань АД; в [7] - визначення електротехнічних характеристик шляхом вимірів зразків заливання стрижнів роторів міддю; в [8] - обгрунтовано величину електропровідності пускового шару; в [10] - опрацювання результатів промислових випробувань АД.