ПРОЦЕСС РАЗРАБОТКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА НЕФТЕПРОВОДА

В статье представлен подробный обзор истории, развития и применения преобразователей частоты с особым акцентом на их использование в нефтегазовой отрасли. Прослеживается эволюция преобразователей частоты от их создания в конце 19 – начале 20 вв. до их современного применения, когда используются микропроцессоры и цифровая обработка сигналов для точного управления выходной частотой. В нефтегазовой отрасли преобразователи частоты имеют решающее значение для эффективного и точного индукционного нагрева трубопроводов. Они преобразуют источник питания с фиксированной частотой и напряжением в выходной сигнал переменной частоты и переменного напряжения, управляя скоростью асинхронных двигателей, используемых в процессе нагрева. В статье также рассматриваются вопросы проектирования и моделирования преобразователей частоты, обсуждается процесс их определения характеристик, создания математических моделей и использования программных инструментов моделирования, таких как MatLab. В нем представлены уравнения для энергии индуктивности, энергии конденсатора, условий резонанса и коэффициента мощности, которые необходимы при математическом моделировании преобразователей частоты. В заключение статьи подчеркивается влияние преобразователей частоты на эффективность и экономику систем индукционного нагрева. В нем подчеркивается необходимость тщательного проектирования и моделирования для обеспечения оптимальной производительности и безопасности.

1. Mulko M. Alternating Current and Direct Current: Which is Better? // INTERESTING ENGENEERING. – 2021. Available at: https://interestingengineering.com/science/alternating-current-anddirect-current-which-is-better.

2. Cardoso A.J.M. Electrical Heating System for Oil Pipelines // International Conference on Industrial

3. Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – 2022. Available at: https://www.researchgate.net/publication/363024597_Electrical_Heating_System_for_Oil_Pipelines.

4. Hilsenbeck S. A nugget of knowledge: frequency converters. – 2024. Available at: https://lappconnect.lappgroup.com/en/expertise/a-nugget-of-knowledge-frequency-converters/#autor.

5. Variable Frequency Drive (VFD) – Circuit Diagram, Working, Types, Advantage, Disadvantages, and Applications // Electrical Technology. – 2021. Available at: https://www.electricaltechnology.org/2021/11/vfdvariable-frequency-drive.html

6. Kumar A., Sarkar D., and Sadhu P.K. An Efficient Power Control Technique for High-Frequency Resonant Inverter in Induction Heating System // Eng. Technol. Appl. Sci. Res. – 2018. – vol. 8. – No. 6. – P. 3530–3535.

7. Induction Heating in Oil & Gas Industry. – 2024. Available at: https://ultraflexpower.com/industries/oil-gas/#:~:text=The%20Oil%20and%20Gas%-20industry,drilling%20tools%20and%20many%20more.

8. Induction heater technological process. Monograph / Sagyndikova A.Zh. – Almaty: Gumarbek Daukeev NAO AUES, 2020. – 120 p.

9. Power dissipation in inductors. – 2009. Available at: https://www.physicsforums.com/threads/powerdissipation-in-inductors.334018/

10. Isembergenov N.Т., Sagyndikova A.J., Konyrova M.Zh. Frequency converter for induction heating oil in oil pipelines // WSEAS Transactions on Electronics. – 2021. – Vol. 12. – P. 24–31.

11. Паркевич Е.В. Всё об R − L − C контуре // Методическое пособие по подготовке к олимпиадам. – М., 2014. – 47 с.

12. Elton M.D. Analyzation of the Resistor-Inductor-Capacitor Circuit. // Undergraduate Journal of Mathematical Modeling. – 2017. – Vol. 7 – 21 p.

13. Mughees N. Applications of IGBTs in power electronics. // Industrial Electronics. – 2023. Available at: https://electronics360.globalspec.com/article/19849/applications-of-igbts-in-power-electronics.

14. Инсепов Д.Г. Высокочастотный индукционный нагрев нефтепровода // Електрифікація транспорту. – 2016. – № 12. – С. 103–106.

15. Конесев С.Г., Хлюпин П.А. Разработка алгоритма инженерного расчета индукционной нагревательной системы нефтепроводов. Режим доступа: https://s.science-education.ru/pdf/2015/2/709.pdf

16. Ларин В.С., Зененко А.С., Рыдкин М.А. Определение собственных частот и коэффициентов затухания по измеренным передаточным функциям напряжения обмоток силовых трансформаторов // Электричество. – 2023. – № 1. – С. 28–35.

17. Базаров А.А., Данилушкин А.И., Данилушкин В.А. Комплексное моделирование и управление процессом непрерывного индукционного нагрева ферромагнитных заготовок // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки. – 2016. – № 2. – С. 128–138.

18. Bankar S.S., Joshi P.M. Modelling and simulation of high frequency inverter for induction heating application, 2018. Available at: https://www.researchgate.net/publication/309355214_MODELLING_AND_SIMULATION_OF_HIGH_FREQUENCY_INVERTER_FOR_INDUCTION_HEATING_APPLICATION

19. Areitioaurtena M., Segurajauregi U., Akujärvi V. A semi-analytical coupled simulation approach for induction heating. Adv. Model. and Simul. in Eng. Sci. – 2021. – Vol. 8. Available at: https://doi.org/10.1186/s40323-021-00199-0.

20. Du H., Li Ju, Qu Ya. Mathematical Modeling of Eddy-Current Loss for a New Induction Heating Device // Mathematical Modeling of Heat and Mass Transfer in Energy Science and Engineering. – 2014. Available at: https://www.hindawi.com/journals/mpe/2014/923745/

21. Рогинская Л.Э., Горбунов А.С. Трансформаторно-индукторный комплекс с последовательным включением конденсатора в цепь нагрузки. Режим доступа: https://s.science-education.ru/pdf/2013/6/858.pdf