Оборудование, работающее в условиях морской платформы должно отвечать следующим вызовам:

Оборудование, работающее в условиях морской платформы должно отвечать следующим вызовам:

- надежность;

- бесперебойность работы;

- высокая эффективность;

- удаленное управление и мониторинг;

- безопасность персонала;

- работа в помещениях на морской платформе;

- работа вне помещений на морской платформе;

- специализированные компактные решения;

- работа во взрывоопасных зонах;

- соответствие IEEE 519.


Наши решения для каждого из вызовов:


Надежность


Параметр

Значение

Станции управления АК06

Низковольтные преобразователи

частоты АТ24

Средневольтные преобразователи

частоты АТ27

Средняя наработка на отказ, ч

10 000

45 000

62 000

Срок службы, лет

8

15

25


Указанные показатели достигаются за счет:

- применения полипропиленовых конденсаторов в звене постоянного тока;

- применения полимерных конденсаторов в управляющей электронике;

- минимального количества разъемных соединений в сигнальных и силовых цепях;

- оптимизации количества элементов в управляющей электронике;

- влагозащиты блоков управляющей электроники за счет лакирования;

- применения ключевых комплектующих проверенных производителей таких как Semikron, Infineon, Electronicon, EBM-Papst;

- резервирования вентиляторов системы охлаждения (опционально в серии ПЧ АТ27);

- применение байпаса силовых ячеек, выполненного по технологии HOpCoDTM (опционально в серии ПЧ АТ27);

- применения жидкостного охлаждения (опционально в серии ПЧ АТ24).


Бесперебойность работы обеспечивается


в станциях управления АК06 за счет:

а) Алгоритма авансирования, который позволяет работать в сетях с просадками напряжения до 45% от номинальной величины в течение 200 мс


Red – DC-voltage

Blue – Supply voltage

Green – VSD full current

Pink – VSD output frequency

Black – VSD output voltage


б) Увеличенного звена постоянного тока, которое позволяет работать в сетях с просадками напряжения до 100% от номинальной величины в течение 100 мс (опционально).


Red – VSD output current

Blue – Supply voltage

Black – DC-voltage

в) Наличия источника бесперебойного питания, который рассчитан на питание системы управления АК06 и телеметрической системы с целью передачи информации о состоянии АК06 и погружного оборудования при пропадании напряжения (опционально).

 

в преобразователях частоты АТ27 за счет:

а) Байпасирования вышедшей из строя силовой ячейки блоком байпаса, выполненного по технологии HOpCoDTM.

Байпасирование вышедшей из строя силовой ячейки позволяет сохранить работоспособность преобразователя частоты в целом. При этом, байпасирование силовой ячейки осуществляется в горячем режиме, менее чем за 4 мс с момента возникновения неисправности, не прерывая работу механизма и технологического процесса в целом.


Принцип байпасирования силовых ячеек в ПЧ АТ27



Временная диаграмма выходного напряжения в момент срабатывания байпаса силовой ячейки


б) Резервирования вентиляторов системы принудительного воздушного охлаждения.

При резервировании вентиляции ПЧ АТ27 предусмотрена установка дополнительного вентилятора. Одновременно в работе участвуют сразу все вентиляторы, включая резервный. Нагрузка распределяется равномерно между всеми вентиляторами, и так как вентиляторов больше, то они работают в лайт режиме, что благоприятно сказывается на их ресурсе. Все вентиляторы доукомплектованы гравитационными клапанами, что позволяет сохранить номинальные режимы работы системы вентиляции при выходе из строя одного из вентиляторов. Во время нормальной работы вытяжных вентиляторов на свободно вращающихся лопастях гравитационного клапана создается разность давлений, которая приподнимает лопасти и открывает сечение канала для нагретого воздуха, выбрасываемого из ПЧ АТ27 наружу. В случае выхода из строя одного из вентиляторов, на лопастях клапана создается обратная разность давлений, обусловленная разреженностью внутри шкафа, создаваемой рабочими вентиляторами, и атмосферным давлением снаружи шкафа. Под действием этой разности давлений, а также под действием силы гравитации, лопасти клапана опускаются, перекрывая сечение воздушного канала и препятствуя «подсосу» воздуха снаружи шкафа другими вентиляторами и снижению эффективности работы вентиляции в целом.


Принцип работы гравитационного клапана преобразователя частоты ТРИОЛ АТ27

в) Программно-аппаратных средств, позволяющих осуществлять безударный пуск силового многообмоточного трансформатора, что в условиях ограниченной мощности энергосистемы позволяет избежать аварийных отключений совместно работающего оборудования. Функциональная схема работы системы предзаряда ЗПТ и плавного пуска силового трансформатора приведена ниже:


Осциллограмма пускового тока трансформатора без синхронизации с сетью



Осциллограмма пускового тока трансформатора с синхронизации с сетью

в преобразователях частоты АТ24 и АТ27 за счет:

Алгоритма кинетического авансирования, который обеспечивает стабильную работу преобразователей частоты Триол, работающего с асинхронным электродвигателем, в случае глубоких и несимметричных просадок питающего напряжения, и даже при полном его пропадании. Пропадание входного напряжения может происходить как по причине развития аварийных процессов в сети, так и при работе от слабой сети при измельчении трудноизмельчимых отходов. При этом качество выходного питающего напряжения остается в рамках заявленных параметров ПЧ, что не оказывает влияние на работоспособность электродвигателя, целостность его изоляции.


В режиме авансирования поддержание работоспособности преобразователя частоты осуществляется за счет потребления части кинетической энергии вращающегося механизма с последующим мгновенным восстановлением заданного режима работы механизма при восстановлении энергоснабжения.

Время работы ПЧ в данном режиме может составлять от 5 периодов сетевого напряжения до десятков минут.


Высокая эффективность


Обеспечивается следующими решениями:

а) Векторное управление вентильным двигателем, позволяет повысить эффективность за счет управления двигателем с учетом текущего положения ротора двигателя и достижения высокого cosφ двигателя со снижением энергопотребления. Положение ротора определяется за счет построения математической модели вентильного электродвигателя по измеренным параметрам на основании алгоритма автоматического определения параметров двигателя.

Orange – Motor speed, rpm

Moment – Moment, Nm


б) Векторное управление асинхронного двигателя с алгоритмами ограничения момента двигателя и контролем скорости двигателя в преобразователях частоты Триол АТ24 обеспечивает надёжную защиту двигателя от перегруза, при этом сохраняя высокую точность поддержания скорости во всём диапазоне регулирования.

Точность поддержания скорости

(статическая)

± 10 % номинального скольжения двигателя в разомкнутой системе

± 0,1 % номинальной скорости в замкнутой системе

Точность поддержания момента

± 10 % номинального момента в разомкнутой системе

± 5 % номинального момента в замкнутой системе


в) Максимизация добычи за счет точности измерения давления в пласте, что позволяет поддерживать низкий динамический уровень и увеличивать приток со скважины.

График зависимости дебита от погрешности измерения давления

г) Алгоритм удаления газовых пробок, позволяет при снижении загрузки установки не допустить аварию по недогрузу и вывести установку в номинальный режим. Алгоритм заключается в том, что при детектировании падения загрузки двигателя до величины активации режима, происходит изменение выходной частоты с заданным темпом до величины заданной пользователем и временем отработки на данной частоте с последующим переходом на вторую заданную частоту. Алгоритм может повторять чередование частот заданное количество раз, после чего происходит анализ загрузки и, в случае восстановления загрузки, алгоритм завершается, если загрузка не восстановилась, то цикл повторяется несколько раз. В результате чего происходит прокачка газа из насоса и восстановление подачи.

Красный – Частота, Гц

Зеленый – Загрузка двигателя, %


д) Алгоритм расклинивания, позволяет запустить подклинивший насос в работу. Рассмотрим два основных режима:

- Толчковый «Jogging», позволяет при постоянной частоте, заданной пользователем, поднимать выходное напряжение, вследствии чего повышается выходной ток и увеличивается момент, в результате – двигатель начинает вращаться. Пользователю доступно задание количества повторений и время нарастания напряжения.

Синий – Выходное напряжение СУ, В

Красный – Частота, Гц


е) Программный режим запуска установки позволяет изменять выходную частоту СУ с низким темпом, что дает возможность плавно увеличивать продуктивность насоса при выводе скважины на номинальный режим, при этом работает защита по недогрузу установки, за счет переменной уставки.

ж) Непосредственное подключение средневольтных преобразователей частоты АТ27 к сети и к двигателю без дополнительных понижающих и повышающих трансформаторов. ПЧ АТ27 имеет высокий коэффициент полезного действия не ниже 97%, что гораздо выше аналогичных решений с применением низковольтных преобразователей частоты, работающих по двухтрансформаторной схеме, где КПД составляет в среднем 92%.

Высокие показатели КПД достигаются благодаря:

  • высокому КПД силового трансформатора ≥ 98,5%;
  • высокому КПД инвертора напряжения ≥ 98,5%;
  • оптимизированному энергопотреблению вентиляторов системы воздушного охлаждения в зависимости от нагрузки.


Удаленное управление и мониторинг

Станции управления АК06 и преобразователи частоты АТ24, АТ27 обладают расширенными возможностями коммуникации с внешними устройствами посредством цифровых портов связи, реализованных по интерфейсам RS-485 и Ethernet с протоколами обмена MODBUS RTU, MODBUS TCP/IP. Опционально возможно применение PROFIBUS, PROFINET и других.

Станции управления АК06 и преобразователи частоты АТ24, АТ27 могут интегрироваться как в существующую АСУТП кустов скважин, так и в систему удаленного мониторинга параметров по каналу спутниковой или мобильной связи, как по существующим каналам связи, так и посредством установки дополнительных модемов.

Имеется обширная поддержка телеметрических систем различных производителей:


Безопасность персонала

Станции управления АК06 оснащаются следующими средствами защиты персонала:

а) Наружной световой сигнализацией состояния оборудования: «Работа», «Ожидание», «Стоп», «Турбинное вращение»;

б) Механической защитой персонала от поражения электрическим током, включающей механическую блокировку дверей силовых отсеков при подаче напряжения, а также автоматический останов при целенаправленном несанкционированном доступе в силовые отсеки в процессе работы;

в) Электромагнитной блокировкой дверей силовых отсеков, препятствующей открытию дверей при наличии напряжения (опционально);

г) Защитными поликарбонатными экранами для защиты персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям;

д) Защитным заземлением металлических частей корпуса.


Преобразователи частоты АТ24 оснащаются следующими средствами защиты персонала:

а) Наружной световой сигнализацией состояния оборудования: «Работа», «Готовность», «Авария»;

б) защитными поликарбонатными экранами для защиты персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям;

в) общесетевой защитой от токов утечки, осуществляющей непрерывный контроль активного сопротивления изоляции и обеспечивающие отключение сети при снижении указанных сопротивлений ниже нормированных значений.


Преобразователи частоты АТ27 оснащаются следующими средствами защиты персонала:

а) Индикацией наличия напряжения в силовых ячейках ПЧ АТ27;

б) Индикацией наличия высокого напряжения в отсеке коммутации ПЧ АТ27 линий DD, MV;

в) Индикацией наличия напряжения в звене постоянного тока силовых ячеек на экране контроллера УМКА-27 и светодиодный индикатор на каждой силовой ячейке;

г) Наружной световой сигнализацией состояния оборудования: «Работа», «Готовность», «Авария»;

д) разъединителем и заземлителем по вводу питания в отсеке коммутации ПЧ АТ27 линий DD, MV и шкафах коммутации СВ27 для ПЧ АТ27 линии ED;

е) электромагнитной блокировкой дверей силовых шкафов и отсеков, препятствующей открытию дверей при наличии напряжения (опционально);

ж) оптическими каналами связи системы управления с силовыми ячейками, блоками измерения температуры трансформатора;

з) дымовыми датчиками пожарной сигнализации (опционально).


Работа в помещениях на морской платформе


Для работы в условиях морских платформ при размещении оборудования в помещении предлагаем АК06 следующих линий:

Линия RD

Линия LH

Для работы в условиях морских платформ при размещении оборудования в помещении предлагаем шкафные преобразователи АТ24 со степенью защиты IP21/IP55, со встроенным либо подключаемым синусным фильтром, с воздушным и жидкостным охлаждением.


Установка оборудования Триол на платформы в ограниченном пространстве, становится оптимальным решением благодаря малым габаритам и одностороннему сервисному обслуживанию.

Использование линейки МР с жидкостным охлаждением дает возможность установки ПЧ в помещениях без воздушного вентилирования.


Для работы в условиях морских платформ при размещении оборудования в помещении предлагаем шкафные преобразователи АТ27 со степенью защиты IP42 со встроенным синусным фильтром, наземным блоком телеметрии и чоком, а также с алгоритмом компенсации падения напряжения в кабельной линии.


  1. Отсек синусного фильтра ПЧ;
  2. Отсек наземного блока телеметрии, чока.


Решения корпорации Триол позволяют:

Эксплуатировать ПЧ в климатических условиях помещений морских платформ;

Работать с длинной кабельной линией до шести тысяч метров (АТ24, АТ27);

Собирать и использовать в работе информацию с погружного блока.


Работа вне помещений на морской платформе


Для работы в условиях морских платформ при размещении оборудования непосредственно на платформе предлагаем АК06 следующих линий:

Линия UD

Линия СР

Линия PS

Для работы в условиях морских платформ при размещении оборудования непосредственно на платформе предлагаем шкафные преобразователи АТ24 в оболочке NEMA 4X, со встроенным синусным фильтром и воздушным охлаждением, а также линейку ПЧ с жидкостным охлаждением и степенью защиты IP66.

Для работы в условиях морских платформ при размещении оборудования в помещении предлагаем преобразователи АТ27 линии MV в оболочке NEMA 4X, со встроенным синусным фильтром, наземным блоком телеметрии, чоком.

Отличительной особенностью предлагаемых решений является:

- компактность;

- двухконтурная система воздушного охлаждения;

- жидкостное охлаждение (ПЧ АТ24);

- корпус, выполненный из нержавеющей стали;

- встроенный синусный фильтр, обеспечивающий выходной THD ≤ 5%;

- низкий входной THDi за счет применения многопусльной схемы 12, 18, 24 (АК06 линия UD), встроенного пассивного фильтра (АК06 линия СР), встроенного многопульсного автотрансформатора (АК06 линия PS).


Специализированные компактные решения


Предлагаем следующие решения для размещения на морских платформах:

а) АК06 линии FC – компактное изделие в корпусе NEMA 4X с температурой эксплуатации от -20 °С (-4 °F) до +40 °С (+104 °F) изготовленное из нержавеющей стали с возможностью интеграции преобразователей частоты АТ24 линии UC, а также сторонних производителей, что позволяет снизить затраты на переобучение персонала по работе с оборудованием, а также повысить степень защиты применяемого преобразователя и расширить его возможности благодаря встроенному синусному фильтру, который обеспечивает THD ≤ 5%.

б) Triol E-Cabinet – компактное комплектное изделие в корпусе NEMA 4X с дополнительным защитным покрытием с температурой эксплуатации от +20 °С (+68 °F) до +40 °С (+104 °F) изготовленное из нержавеющей стали и состоящее из сухого понижающего 12 пульсного трансформатора (SDT) с номинальным напряжением 4 кВ, частотно-регулируемого привода (VSD) с номинальным напряжением 480 В и сухого выходного повышающего трансформатора (SUT) с регулируемыми отпайками от 1,5 кВ до 5 кВ.

Изделие оснащено системой измерения и контроля температур обмоток трансформаторов, системой предупреждения о пожаре, имеет двухконтурную систему охлаждения.

Обслуживание одностороннее, что приводит к экономии габаритов при установке на площадке морской платформы.


в) ПЧ АТ27 – специализирвоанное исполнение ПЧ АТ27 для нефтедобычи имеет следующие преимущества:

  1. Степень защиты оболочки NEMA3 outdoor – отсутствует необходимость устанавливать в помещении с доп. кондиционированием
  2. Компактность по сравнению с системой станция управления (СУ) + повышающий трансформатор
  3. Комплектность изделия (СУ, ПФ и СФ в одном шкафу)
  4. Номинальные напряжения 1,3-2,6 кВ
  5. Управление электродвигателем напрямую, а не через повышающий трансформатор
  6. Высокий КПД ≥ 97 %
  7. Низкий уровень ТHD входного тока и напряжения - соответствие IEEE 519 (<5% THDi, THDu)
  8. Низкий уровень ТHD выходного тока и напряжения (~3%)

Отсутствие трансформатора по выходу: минимальные массогабаритные показатели, эффективная работа на низких частотах (ЛВПЭД), ↑ КПД преобразователя частоты, ↓ затраты на обслуживание, экологичность ТР.



Работа во взрывоопасных зонах


Корпорация ТРИОЛ предлагает преобразователи частоты АТ24 и АТ27 в сертифицированных по ATEX шкафах для установки оборудования во взрывоопасных зонах внутри помещений. Все применяемые шкафы выполнены из нержавеющей стали. Использование этих шкафов в опасных условиях, классифицированных как “ATEX II2” или “II3”, что гарантирует полную безопасность оборудования в условиях, где возможно образование взрывоопасных сред. 


Соответствие IEEE 519


Подавление высших гармоник тока, позволяет минимизировать влияние генерируемых частотным приводом гармоник на электрическую сеть, экономить электроэнергию, снизить риск перегрева обмоток трансформатора или питающего генератора за счет:

  • Применения многопульсных схем выпрямления 12, 18, 24, встроенного пассивного фильтра или многопульсных систем 12, 18, 24 со встроенным автотрансформатором в АК06;
  • Применения активного выпрямителя в АТ24;
  • Применения многопульсных схем выпрямления 18, 24, 30 без установки дополнительных входных фильтров и компенсаторов реактивной мощности в АТ27.



Cпектр гармоник входного тока (THDi ≤ 5%)



01/09/2021
Хотите получать информацию о нашей продукции