Estrategias para controlar los parámetros de funcionamiento para mejorar la confiabilidad del sistema PCP.

Transcripción

1 Estrategias para controlar los parámetros de funcionamiento para mejorar la confiabilidad del sistema PCP. IAPG Jornadas de Producción y 22 de Agosto de 2014 IAPG Jornadas de Producción, 20 y 21de Agosto del 2014

2 Objetivos Estrategias para controlar los parámetros de funcionamiento para mejorar la confiabilidad del sistema PCP. Aumentar la Vida útil de los equipos con VSD Optimizar la utilización de los motores eléctricos: a ) Cuando el pozo declina b ) Cuando se realiza aporte (inyección secundaria ) Determinar la Frecuencia Mínima recomendada Determinar la Frecuencia Máxima recomendada. Rango de trabajo. 2

3 Muestra de campo para el análisis. Nomenclatura de las Bombas NOV Mono Bombas Instaladas Cantidad: 105 Rango de Profundidades entre 941 m (3,090 ft ) y 1903m (6,250 ft) Rango de Caudales: desde 4 m3/d hasta 120 m3/d (780 bpd) Run Life : 811 Dias La Bomba mas antigua : 1,955 dias de marcha y continúa en funcionamiento. El 40 % de las bombas que están en funcionamiento tienen mas de 3 años. 3

4 Performance de las Bombas MOYNO Runlife 811 dias (Muestra de campo de 105 pozos)

5 Performance por modelo de bomba Run life 1000 Performance por modelo de bomba ( ) 7-24 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Modelo de bomba, Metrico (Imperial) 5

6 Cantidad de Bombas Instaladas por modelo 90N095; , , , , , , , 19 6

7 Bombas fuera de servicio y causa Bombas intervenidas, en: Contrapresionada, 14 Otros, (parafina, contingencias, etc), 8 Mejoras productivas (Cambio por otro modelo), 28 Arena, 14 Pulling. Falla de Vastago o Ancla de torque), 5 Bomba sin Nivel, 18 Gas; 6 7

8 Limitaciones de la Velocidad, Max y Min Cabezal Modelo, características técnicas. Instalación, Vibraciones, arena Potencia instalada (Motor ) Tipo de ventilación del motor 8

9 Consideraciones sobre la aplicacion en motores de control de velocidad con VSD a) Velocidades con Frecuencia nominal por debajo de la nominal - Por debajo del 50% se recomienda un aumento en la clase de aislación. - Se produce una desmagnetización del estator del motor para mantener la relación U/f constante. b) Velocidades con Frecuencia por encima de la nominal - El motor funcionara con un debilitamiento del campo. La velocidad máxima estará limitada por el par máximo y por las partes giratorias. 9

10 Regulacion de Frecuencia Puntos a tener en cuenta : La velocidad de rotación del campo magnético varía con la frecuencia La velocidad del motor cambia proporcionalmente al campo rotativo para mantener el par del motor, la tensión del motor ha de cambiar con la frecuencia. Si la relación entre la tensión de alimentación del motor y la frecuencia es constante, la magnetización también permanece constante en el rango de funcionamiento nominal del motor. PAR MOTOR = ( U/F ) U/F Uf Perdidas 380/ % 304/ % 228/ % 152/ % 76/ % U/F Uf Perdidas 380/ % 456/ % 532/ % 608/ % 684/ % 10

11 Regulacion de Frecuencia U/F Uf Perdidas 380/ % 304/ % 228/ % 152/ % 76/ % 11

12 Regulacion de Frecuencia U/F Uf Perdidas 380/ % 456/ % 532/ % 608/ % 684/ % 12

13 Regulacion de Frecuencia Puntos a tener en cuenta : La magnetización del estator depende de la tensión aplicada La velocidad del motor cambia proporcionalmente al campo rotativo para mantener el par del motor cte, La tensión del motor ha de cambiar con la frecuencia. Tm = 9550* P electrica/n. P eléctrica = 1.73 U I El Par Motor = Funcion (U/f) n = 60f/p 13

14 Regulacion de Frecuencia Control con Flujo Constante. La tensión de alimentación evoluciona proporcionalmente a la frecuencia ( V/F) y el flujo magnético permanece cte. Para lograr el funcionamiento con flujo cte es preciso que a bajas frecuencias la tensión sea mas elevada que lo que dicta la ley de proporcionalidad. Cuando la regulación necesaria para modificar la velocidad supera la frecuencia nominal 50 Hz el flujo ha de disminuir ya que la tensión no debe ser elevada para no sobrepasar las posibilidades dieléctricas de los bobinados del motor. En este caso los pares del motor para frecuencias elevadas disminuyen muy fuertemente. 14

15 Motor performance 15

16 Motor Perfomance De las curvas del motor se puede ver: El mejor rendimiento se obtiene trabajando entre 80 % y 100% Cuando se utiliza una potencia por debajo de la nominal cae el rendimiento. Cuando el motor esta sobredimensionado el factor de potencia también cae (curva B) 16

17 Regulacion de Frecuencia El par del motor varía linealmente con la velocidad Cuando la velocidad de las Bombas aumenta, la potencia necesaria aumenta al cuadrado de la velocidad. Ph1/Ph2= (f1/f2)2 Potencia Hidráulica P1/P2= f1/f2 Potencia eléctrica. Como f1 = 50 Hz f2 = F máx. Pi = P motor F máx. = 50 / P motor/ P Hidráulica 17

18 Regulacion de Frecuencia Para Optimizar el par del motor, el flujo del entrehierro de la maquina V/f debe permanecer constante. Por lo tanto al variar la frecuencia tiene que variar la tensión proporcionalmente. Para el arranque se requiere una tensión adicional ( arranque ) Con carga y a bajas velocidades(f< 20Hz ) la perdida de tensión se ve claramente en la resistencia activa del bobinado del estator. Lo que produce un debilitamiento en el flujo del entrehierro. Compensación de arranque ( Danfoss). 18

19 Regulacion de Frecuencia Ecuación del Motor Pot eléctrica= 1.73 U*I*Cos f Pot eléctrica = Función (frecuencia) Pm/P2 = f1/f2 Donde: f1 = 50 Hz y Pm/P2 = 50/ Max Ecuación Hidráulica Ph/P2=(f1/f2) Ph/P2= (50/F max ) 2 2 F máx. = 50 P motor/ph 19

20 Regulacion de Frecuencia Zona estable del motor cuando: P motor > P Hidráulica Cuando P 2 = P 2 Es el punto de frecuencia máxima. ( a partir de ese punto: P Hidráulica > P motor P motor = Función de la frecuencia 20

21 Ejemplo. Frecuencia Mínima. Depende de la tecnología del VSD Se recomienda no trabajar por debajo de los 20 Hz por largos períodos. Frecuencia Máxima P Hidráulica = 20 Hp Pot motor = 30 Hp F max = 50 *30/20 F max = 75 Hz 21

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