3.3 Выбор системы привода ротора, буровых насосов и буровой лебёдки. Электропривод буровых насосов


Разработка частотно-регулируемого асинхронного электропривода для бурового насоса

Библиографическое описание:

Юлдашев Ф. Н., Муминов М. М., Бойхонов З. У., Имамназаров А. Т. Разработка частотно-регулируемого асинхронного электропривода для бурового насоса // Молодой ученый. — 2016. — №20. — С. 236-239. — URL https://moluch.ru/archive/124/34176/ (дата обращения: 27.05.2018).



In the article principle of work of boring options, layout chart, is examined basic and auxiliary technological equipped, varieties of the used electromechanics of direct and variable current, their property, and also the results of their analysis are presented, the choice of the frequency-managed asynchronous drive is reasonable for a boring pump and possibilities of economy of electric energy are imagined numeral values during his exploitation

Буровые насосы служат для создания в скважине циркуляции промывочной жидкости, которая очищает забой и выносит выбуренную породу на поверхность, а при турбинном бурении передает энергию турбобуру. Чаще применяются поршневые насосы, у которых подача меняется за счет смены цилиндровых втулок [1].

Силовой привод буровой установки может быть дизельным, электрическим, дизель-электрическим и дизель-гидравлическим. Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Электрический привод с использованием электродвигателей переменного и постоянного тока применим только в электрифицированных районах. Дизель-электрический привод состоит из двигателя внутреннего сгорания (дизеля), который вращает электрический генератор, питающий электродвигатель [1, 2].

Суммарная мощность силового привода буровых установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется на привод буровых насосов и ротора.

Рис. 1. Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения: 1 — долото; 2 — турбобур; 3 — бурильная труба; 4 — бурильный замок; 5 — лебедка 6 — двигатели лебедки и ротора; 7 — вертлюг; 8 — талевый канат; 9 — талевый блок; 10 — крюк; 11 — буровой шланг; 12 — ведущая труба; 13 — ротор; 14 — вышка; 15 — желоба; 16 — обвязка насоса; 17 — буровой насос; 18 — двигатель насоса; 19 — приемный резервуар

На рис. 1 представлена схема расположения технологического оборудования буровой установки для глубокого вращательного бурения Электропривод буровых установок может быть регулируемым и нерегулируемым. В приводе постоянного тока применяется регулируемый ЭП по системе «тиристорный преобразователь — двигатель» (ТП-Д), в котором на выходе преобразователя изменяется среднее значение выпрямленного напряжения.

Применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода обеспечивает плавный запуск бурового насоса с токами не выше номинального, регулирование частоты вращения бурового насоса в пределах 400–1500 об/мин и стабилизацию заданной частоты с высокой точностью, снижение весогабаритных характеристик электропривода в два раза по сравнению электропривода на постоянном токе.

Это позволило снизить мощность комплектной трансформаторной подстанции буровой установки, что повлекло за собой снижение стоимости трансформаторов, проектных и строительно-монтажных работ. Кроме этого снизилось энергопотребление буровой установки и упростилось регулирование частоты вращения электропривода.

На рис. 2 представлена однолинейная схема электроснабжения буровой установки.

Рис. 2. Схема электроснабжения буровой установки: СТ — силовой трансформатор, снабжающий вспомогательное оборудование, ИТН — измерительный трансформатор напряжения, СДН — синхронные двигатели насосов, АДПА – асинхронный двигатель преобразовательного агрегата

Асинхронный двигатель преобразовательного агрегата является приводным двигателем системы Г-Д, который механически соединен с ротором синхронного генератора СГ и скорость определяет частоты тока обмотки статора СГ, а значения напряжения его регулируется током возбуждения [3, 4].

В настоящее время в буровых насосах используются основном синхронные электроприводы с нерегулируемыми синхронными двигателями. Замена нерегулируемых синхронных электроприводов с частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами позволяет повыщения энергетических показателей буровых насосов.

Выбор мощности АД осуществляется исходя из непрерывного режима работы бурового насоса и поэтому мощность двигателя достаточно выбрать примерно на 20 % больше мощности нагрузки. Номинальное напряжение АД должен быть соответствовать напряжению сети (6 или 10 кВ). В настоящее время действующих буровых установках синхронная скорость двигателей не превышает 750 об/мин.

Для бурения глубинных скважин с глубиной 7–10 км используются буровые насосы типа У8–7 и в качестве приводного двигателя можно применять асинхронный двигатель типа 1ВАО-560LB-4У2Б5 с следующими номинальными техническими данными: РН = 1000 кВт, n0 = 1000 об/мин,UH = 6,0 кВ, IН = 110,7 А, . , bH = 2,5, bп ҳ 1,5, Iп / IH = 7.

Для регулирования скорости бурового насоса будем применять частотно-регулируемый асинхронный электропривод с высоковольтным преобразователем частоты типа ВПЧА. На рис. 3 представлена функциональная схема автоматизированного частотно-регулируемого асинхронного электропривода бурового насоса [4].

Рис. 3. Функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода бурового насоса У8-7 на базе ВПЧА

ВПЧА функционирует следующим образом. Напряжение от электрической сети выпрямляется в выпрямителе В и сглаживается в промежуточном фильтре Ф1. Синусоидальное (в среднем) напряжение формируется в ВПЧА при помощи инвертора И с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Пульсации ШИМ сглаживаются фильтром СФК, поэтому напряжение на выходе ВПЧА синусоидальное. Содержание высших гармоник в нем не выше, чем в сетевом напряжении (не более 5 %) и двигатель в установившемся режиме работает как при питании от сети — без добавочных потерь. В переходных режимах амплитуда и частота напряжения формируются по принципу векторного управления, обеспечивая оптимальный режим двигателя в процессе пуска при изменениях уставки скорости (производительности). Величина уставки может задаваться либо с местного пульта, либо дистанционно из автоматизированной системы.

Применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода с преобразователями частоты для управления бурового насоса обеспечивает [2]:

− исключение необходимости перезапуска всего технологического процесса после кратковременных отключений питающей сети благодаря безударному повторному включению на вращающийся двигатель;

− возможность точной дозировки и повышение КПД процессов транспортировке жидкости. В результате расход электроэнергии снижается на 3 %...10 % при той же производительности насоса.

Таким образом, используя вместо регулируемого электропривода постоянного тока бурового насоса, частотно-регулируемый асинхронный электропривод с АД с аналогичной мощностью типа 1ВАО-560LB-4У2Б5, можно будет экономить электроэнергии примерно на 7–8 % от потребляемой мощности бурового насоса, что составляет 70–80 кВт.

Литература:

  1. Imomnazarov A. T. Neft va gaz konlarining elektr jihozlari. O1quv qo1llanma. — Toshkent: «CHO`LPON», 2007. — 145 b.
  2. Imomnazarov A. T. Ekektromexanik tizimlarning elementlari. Darslik. Toshkent: «Ta’lim», 2009. — 155 b.
  3. Hoshimov O. O., Imomnazarov A. T. Ekektromexanik tizimlarda energiya tejamkorlik. 2- nashr. Darslik. — Тoshkent: Fan va texnologiya, 2015. — 155 b.
  4. Имомназаров А. Т., Аъзамова Г. А. Асинхрон моторларнинг энергия тежамкор иш режимлари. Монография. — Тошкент: ТошДТУ, 2014. — 140 б.

Основные термины (генерируются автоматически): буровой насос, буровая установка, частотно-регулируемый асинхронный электропривод, асинхронный двигатель, глубокое вращательное бурение, преобразовательный агрегат, функциональная схема, ток.

moluch.ru

2.5.2. Нерегулируемый эп буровых насосов.

Применяются синхронные двигатели, рассчитанные для эксплуатации в неотапливаемых помещениях с нормальной средой, при температуре окружающего воздуха от -40 до + 40 0С и относительной влажности 90% при 20 0С (исполнение У2). Двигатели брызгозащишенные с влагостойкой изоляцией, с самовентиляцией; наверху корпуса двигателя смонтирован возбудитель, связанный клиноременной передачей с валом двигателя. Номинальное напряжение двигателя 6 кВ, частота вращения 750 об/мин.

Двигатель снабжен грелкой для обогрева обмотки при перерывах в работе в зимнее время. Так как условия пуска двигателя бурового насоса сравнительно легкие (момент статического сопротивления на валу двигателя составляет примерно 20% от номинального момента двигателя, а время разгона составляет (3-4 сек) в схеме предусмотрен прямой пуск двигателя с наглухо подключенным возбудителем. Для повышения устойчивости двигателя насоса при снижении напряжения предусмотрено форсирование возбуждения двигателя. После восстановления напряжения сети до номинального значения форсирование возбудителя автоматически снимается.

Защита двигателя от перегрузок и асинхронного режима осуществляется с помощью токовых реле.

Наличие в приводе электромашинного возбудителя, имеющего щеточный контакт, приводит к снижению надежности привода. Кроме того, двигатели СДЗ, СДЗБ, СДБ не предназначены для работы в условиях холодного климата. Поэтому

в последнее время начали применять бесщеточные СД серии СДБО, предназначенные как для привода бурового насоса, так и для привода буровой лебедки. Управление возбуждением возбудителя и двигателя осуществляется с помощью автоматического регулятора по заданному закону.

СД не допускают частых включений и отключений, поэтому для оперативного отсоединения вала ЭД от бурового насоса используют электропорошковые муфты. Применение муфт позволяет запускать двигатель на холостом ходу, а также защищает СД от работы в асинхронном режиме при больших нагрузках или колебаниях напряжения сети.

2.5.3. Регулируемый эп буровых насосов.

2.5.3.1. Каскадные схемы.

В небольших пределах регулирование скорости электродвигателя буровых насосов можно осуществлять при применении асинхронных двигателей (АД) с фазным ротором при помощи включении в цепь ротора регулировочных реостатов. Однако такое регулирование сопровождается значительными потерями мощности ΔPs в регулировочных реостатах. Эту мощность потерь называют мощностью скольжения, так как ее величина пропорциональна величине скольжения S, а именно ΔPs= S·Рном. При снижении скорости на 20…30% скольжение становится равным 0,2…0,3 и потеря мощности в пусковых реостатах достигнет также 20…30%. Поэтому в настоящее время реостатный способ регулирования скорости АД не применяется.

В новых буровых установках вместо регулировочных реостатов в цепь ротора асинхронного двигателя включают вспомогательные аппараты. В этих аппаратах энергия скольжения используется для питания каких-либо потребителей электрической энергии, включенных в цепь ротора. Такие схемы включения АД называют каскадными.

В буровой установке Уралмаш 5000Э применен вентильно-машинный каскад (рис. 12, а). В цепь ротора приводного асинхронного двигателя АД включен выпрямитель В и двигатель постоянного тока ДПТ. Энергия скольжения ΔPsв выпрямителе В преобразуется в энергию постоянного тока и используется для питания двигателя постоянного тока, который в свою очередь в БУ-5000Э используется для привода роторного стола. Скорость вращения приводного АД регулируется реостатом R в цепи обмотки возбуждения ДПТ. При перемещении движка реостата R изменяются ток возбуждения Iв, магнитное поле возбуждения, а также противо-ЭДС Е, наводимая в обмотке якоря ДПТ. При изменении противо-ЭДС Е будет изменяться и ток, протекающий под действием энергии скольжения по обмотке ротора АД через выпрямитель и якорь двигателя постоянного тока.

Рис. 12. Каскадные схемы электропривода бурового насоса.

Чем больше Iв, тем больше Е, тем меньше ток в обмотке ротора АД и тем меньше скорость его вращения. Схема обеспечивает изменение скорости вращения АД на 40% выше от номинальной.

Для новых буровых установок (БУ-3200, ЭУК-2М) разработано комплектное устройство ШДГ-6704, которое предназначено для пуска и регулирования скорости асинхронного двигателя типа АКСБ по схеме асинхронного вентильного каскада (рис. 12, б). Такой каскад отличается от предыдущего тем, что вместо ДПТ установлен тиристорный преобразователь (инвертор UZ2). От управляемого выпрямителя UZ1 к инвертору подводится постоянный ток, который преобразуется в переменный ток с частотой 50 Гц. Этот переменный ток может использоваться для питания любого потребителя электрической энергии, в том числе и для питания самого приводного АД. Скорость вращения АД зависит от выходного тока выпрямителя UZ1, который в свою очередь изменяется с помощью сельсинного командоаппарата СКАР (Р – регулировочный), установленного на пульте бурильщика и подключенного через систему управления СУ к управляющим выходам тиристоров инвертора. Регулирование скорости двигателя осуществляется изменением противо-ЭДС инвертора UZ2.

Рассмотренный асинхронно-вентильный каскад позволяет изменять скорость двигателя бурового насоса на 50 % вниз от номинальной.

В системе управления электроприводом предусмотрены обратные связи по скорости, с помощью которых формируются требуемые механические характеристики (рис. 13).

Рис. 13. Электромеханические характеристики электропривода БН по системе АВК.

Сплошной линией показаны регулировочные характеристики, пунктиром – пусковые; β – угол отпирания тиристоров; Id – выпрямленный ток в цепи преобразователя.

studfiles.net

Электропривод буровых насосов - Справочник химика 21

из "Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности Издание 2"

Буровой насос служит для создания циркуляции промывочной жидкости, очищающей забой и передающей энергию турбине при турбинном способе бурения. В бурении в основном применяются поршневые насосы со сменными цилиндровыми втулками, позволяющие в определенных пределах изменять подачу насоса при постоянном числе ходов поршней в минуту. При неизмененных глубине бурения, конструкции скважины и бурильной колонны и качестве бурового раствора момент на приводном валу бурового иасоса связан параболической зависимостью с частотой вращения этого вала. Постоянная параболы зависит от конструктивных данных насоса, диаметра применяемой втулки, параметров бурового tи тpyмeитa и качества прокачиваемой жидкости. [c.275] Более полное использование мощности насосов при регулируемом приводе практически выражается в том, что при том же максимальном допустимом давлении в нагнетательной системе подача насосов в абсолютном большинстве рейсов может быть выше, чем при нерегулируемом приводе. Благодаря этому при всех видах бурения улучшается очистка забоя, что ведет к увеличению механической скорости бурения, а также создается возможность дальнейшего увеличения скорости вследствие повышения нагрузки на долото. Одновременно возрастает проходка на долото, поскольку уменьшается степень повторного разрушения породы. В результате увеличения проходки на долото сокращается время спуско-подъема и ряда вспомогательных и подготовительно-заключительных операций. [c.276] При турбинном бурении, кроме того, механическая скорость растет вследствие увеличения частоты вращения долота и средней мощности, подводимой к долоту. [c.276] Регулирование подачи насоса необходимо в осложненных условиях бурения, а также при восстановлении циркуляции. Таким образом, для бурового насоса было бы целесообразно применять регулируемый электропривод. Причем регулирование необходимо осуществлять при постоянном моменте, определяемом допустимым усилием на шток насоса или допустимым давлением в гидравлической системе буровой установки. [c.276] Поскольку достаточно простой, надежный и экономичный мощный регулируемый электропривод переменного тока отсутствует, для буровых насосов в большинстве случаев применяют нерегулируемый электропривод переменного тока. В качестве приводных двигателей используются синхронные двигатели, являющиеся одновременно источниками реактивной энергии. Изменение подачи насосов осуществляется сменой цилиндровых втулок, а уменьшение подачи на время восстановления циркуляции — открыванием задвижки на сливе из насоса. [c.276] Изменяя э. д. с. ГН, можно регулировать частоты вращения АДН чем больше сила тока возбуждения ГН, тем меньше частота вращения АДН. Обмотка возбуждения ГН получает питание от реверсивного тиристорного возбудителя, управляемого сельсинным командоаппаратом. В схеме управления предусмотрены обратные связи, способствуюн ие стабилизации характеристик двигателя. Рассмотренная схема позволяет снижать скорость АДН на 407о от номинальной. [c.277] Для пуска двигателя АДН используется масляный реостат РМ. [c.277] В буровых установках глубокого бурения подача насоса в широких пределах регулируется при помощи привода постоянного тока по системе тиристорный преобразователь—двигатель. [c.277] В серийных электрифицированных буровых установках для привода насосов применяются синхронные двигатели, рассчитанные для эксплуатации в неотапливаемых помен1,ениях с нормальной средой при температуре окружающего воздуха 40° С и относительной влажностью 90% ири 20° С (исполнение У2). Исполнение двигателей — брызгозащищенное с влагостойкой изоляцией, горизонтальное с самовентиляцией вал на щитовых подшипниках — со свободным концом под шкив для клиноременной передачи. На верху корпуса двигателя смонтирован возбудитель, связанный клиноременной передачей с валом двигателя. Номинальное напряжение двигателей 6000 В, номинальная частота вращения 750 об/мин. [c.278] Обмотка статора двигателя соединена в звезду, ротор с явно выраженными полюсами, пусковая обмотка в виде латунных стержней, расположенных в башмаках полюсов. Двигатель снабжен грелкой для обогрева обмотки при перерывах в работе в зимнее время. [c.278] Технические данные синхронных двигателей привода насосов приведены в табл. 7.6. [c.278] Принципиальная схема управления синхронным двигателем насоса буровой установки Уралмаш-4000 БЭ показана на рис. 7.15. Поскольку условия пуска двигателя бурового насоса являются сравнительно легкими (момент статического сопротивления на валу двигателя составляет примерно 20% от номинального момента двигателя, время разгона 3—4 с, мощность сетей, как правило, достаточная), в схеме предусмотрен его прямой пуск с наглухо подключенным возбудителем. [c.279] Управление пуском и остановкой двигателя насоса СД — дистанционное посредством переключателя УП1 со станции управления ПГА 7002-01А1, установленной в насосном блоке отключение возможно также и с пульта бурильщика переключателем УП2. Поворот рукоятки УП1 в правое положение вызывает (при наличии напряжения 6 кВ контролируемого реле РП1 и разомкнутой цепи катушки реле РП2) включение реле РВ и контактора КВ. Контактор КВ замыкает цепь обмотки возбуждения ОВВ возбудителя В на его якорь и включает свою катушку на самопитание, а реле РВ замыкает цепь катушки контактора высокого напряжения К. [c.279] Для повышения устойчивости двигателя насоса при снижениях напряжения предусмотрено форсирование возбуждения двигателя. Контроль за напряжением осуществляется с помощью реле РФ, которое при снижении напряжения на 15°/о и более отпускает якорь и закрывает свой контакт в цепи катушки контактора форсирования КФ. Последний своим замыкающим контактом закорачивает часть реостата ШР-, напряжение возбудителя поднимается, возрастает ток в обмотке возбуждения ОВ СД двигателя, а следовательно, увеличивается и его максимальный момент. [c.280] Форсирование возбуждения с1П1хронных двигателей целесообразно также и потому, что оно способствует повыщению устойчивости всей энергосистемы, так как при аварийных режимах перевозбужденные синхронные двигатели, работая как генераторы реактивной энергии, поддерживают напряжение в сети. После восстановления напряжения сети до номинального значения реле РФ вновь включается и форсировка автоматически снимается. [c.280] Для остановки двигателя необходимо повернуть либо рукоятку УП1 в левое положение, либо рукоятку УП2 в любое положение. Это приводит к одновременному разрыву цепей катушек контактора КВ и реле РВ. Контактор КВ разрывает цепь обмотки возбуждения возбудителя, обеспечивая гашение поля двигателя С Д. Реле РВ с выдержкой времени около 1,5 с разрывает цепь катушки контактора К и отключает обмотку статора двигателя СД от сети. Такая последовательность операции при отключении двигателя снижает перенапряжения в обмотке статора и на контактах контактора К при его отключении. [c.280] Защита двигателя от перегрузок и от асинхронного режима осуществляется при помощи реле РТ1 и РТ2, которые с выдержкой времени закрывают свои контакты в цепи катушки реле РП2, отключающего контактор К. Реле РП1 (его катушка на схеме не показана) своим размыкающим контактом РП 1 осуществляет блокировку, при помощи которой цепь управления двигателем СД отключается, если отсутствует напряжение 6 кВ цепи питания двигателя. [c.280] А1 и А2. Чтобы исключить перемагничиванне возбудителя при пуске двигателя, в цепь обмотки ОВВ включен кремниевый диод ВК. [c.281]

Вернуться к основной статье

chem21.info

2.5.3.2. Электропривод постоянного тока по системе тп-д.

В буровых установках для бурения скважин глубиной 6,5-10 км в ЭП буровых насосов используются ДПТ, управляемые по системе ТП-Д. Система управления электроприводом включает в себя контур регулирования ЭДС двигателя и подчиненный ему контур регулирования тока. Регулятор ЭДС – пропорциональный (П-регулятор), регулятор тока – пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор). Управление электроприводом осуществляется сельсинным командоаппаратом. Воздействуя на систему управления тиристорным преобразователем, плавно регулируют скорость двигателя (рис. 14).

В некоторых электроприводах буровых насосов регулирование скорости осуществляется ослаблением магнитного потока двигателя.

Буровыми насосами с регулируемым ЭП по системе ТП-Д оснащаются буровые установки БУ-2500 ЭП и БУ-6500 ЭП и установки морского бурения.

Рис. 14. Механическая характеристика регулируемого ЭП бурового насоса по системе ТП-Д.

2.5.3.3. Эп бурового насоса на базе вентильного двигателя.

Регулируемый ЭП бурового насоса может быть также реализован на базе вентильного двигателя. ЭП состоит из преобразователя частоты со звеном постоянного тока, инвертором и СД. Для управления инвертором используется бесконтактный датчик положения ротора двигателя. Выпрямленное напряжение через сглаживающий реактор подается на вход инвертора, тиристоры которого отпираются импульсами, вырабатываемыми системой управления в зависимости от сигналов датчика положения ротора. Регулировочные свойства вентильного ЭП аналогичны свойствам ЭП постоянного тока, диапазон регулирования Д=1:20.

Перспективным для ЭП буровых насосов является регулируемый ЭП по системе ПЧ-АД с КЗ ротором (преобразователь частоты – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором).

Преимущества регулируемого ЭП буровых насосов особенно проявляются при турбинном бурении за счет наилучшего использования мощности БН, оптимизации режимов бурения и других факторов.

2.6. Автоматические регуляторы подачи долота.

Подача долота это последовательное опускание верхней точки КБТ в процессе бурения, при этом скорость подачи долота должна быть равна скорости разбуривания. При ручной подаче бурильщик периодически растормаживает барабан лебедки по показаниям амперметра (току статора) и индикатору веса КБТ.

Задача плавной и равномерной подачи долота решается применением автоматических регуляторов. При этом долото подается на забой автоматически в зависимости от параметров, характеризующих режим бурения, например, давления на забое или тока статора бурового двигателя. В зависимости от места расположения, автоматические регуляторы подачи долота бывают наземными или глубинными (погружными). Наземные регуляторы подачи по конструктивному признаку силового узла разделяют на электромашинные, гидравлические и фрикционные. Если конструкция силового узла позволяет только опускать КБТ с различной скоростью, то такие регуляторы называют пассивными. Если же имеется возможность не только опускать, но и приподнимать КБТ, то такие регуляторы называют активными. Электромашинные регуляторы подачи долота РПДЭ-3, РПДЭ-7, РПДЭ-8 (рис. 15) предназначены для поддержания режимов бурения скважин при турбинном и роторном бурении, они входят в комплект серийных буровых установок последних выпусков. Регулятор РПДЭ-7 используется для морских буровых установок.

в схему управления

Рис. 15. Конструктивная схема регулятора подачи долота РПДЭ-8:

1 – бурильный инструмент; 2 – талевый канат; 3 – датчик веса; 4 – буровая вышка; 5 – барабан лебедки; 6 – цепная передача; 7 – редуктор; 8 – электродвигатель.

Регуляторы подачи долота РПДЭ-7 и 8 оснащены электроприводом по системе ТП-Д, РПДЭ-3 по системе Г-Д. Объектом регулирования в автоматической системе подачи долота является буровой инструмент. Входной величиной для объекта регулирования служит скорость подачи, а выходной - нагрузка на долото. В серийно выпускаемых регуляторах подачи электромашинного типа использован способ поддержания заданной нагрузки на долото путем формирования скорости подачи. При этом нагрузка на долото является разностью между полным весом КБТ и усилием на крюке.

Система регулирования нагрузки на долото работает по принципу отклонения. Отклонение нагрузки от заданного значения через систему управления ЭП изменяет скорость подачи долота и восстанавливает нагрузку на долото до заданного значения.

К основным параметрам ЭП регулятора подачи относятся установленная мощность привода и максимальная частота вращения, соответствующая максимальной скорости перемещения КБТ. Совмещение функций регулятора подачи и аварийного привода рассчитанного на подъем КБТ максимального веса со скоростью, достаточной для предотвращения осложнений в стволе скважины приводит к тому, что параметры ЭП регулятора подачи долота выбираются не по основному, а по аварийному режиму.

ЭП регулятора подачи долота используется также для подъема и кратковременного приложения максимальной нагрузки при монтаже и испытаниях буровой вышки. На буровых установках используются приводные двигатели регулятора мощностью от 55 до 90 кВт с номинальной частотой вращения от 1000 до 1180 об/мин.

Опыт эксплуатации регуляторов подачи долота показал что используемый в них способ регулирования дает удовлетворительные результаты при проходке относительно мягких однородных пород. При бурении твердых и неоднородных пород, вследствие сложной динамической зависимости между нагрузкой на долото и механической скоростью подачи верхнего конца КБТ, в системе управления могут возникать автоколебательные процессы. Перспективным является отказ от использования датчика веса и косвенной оценки регулируемого параметра по величине тока якоря исполнительного двигателя и математической модели процесса.

studfiles.net

2.4. Электропривод буровых лебедок.

2.4.1. Общая характеристика режима работы электропривода бл.

Кроме подъема и спуска колонны бурильных труб (КБТ) с помощью буровой лебедки часто осуществляют свинчивание и развинчивание труб, их перенос и установку, подъем и опускание незагруженного элеватора, а также подачу долота на забой.

В современных буровых установках применяют вспомогательные двигатели для выполнения вспомогательных работ. В этом случае буровая лебедка используется только для подъема и спуска КБТ. Причем для подъема КБТ служат приводные двигатели лебедки, а для спуска электромагнитные тормоза индукционного или электропорошкового типа или приводные двигатели в режиме динамического или рекуперативного торможения.

Подъем КБТ состоит их отдельных циклов, число которых равняется числу свечей. За время одного цикла происходит подъем на высоту одной свечи (25-37м.), затем ее отвинчивают, переносят и устанавливают, после чего цикл повторяется.

Процесс перемещения бурильных труб на одну свечу характеризуется наличием трех периодов.

1. Разгон колонны в течение времени tр, т.е. увеличение скорости от нуля до некоторого установившегося значения.

2. Равномерное движение с установившейся скоростью Vуст в течение времени tу.

3. Замедление колонны, т.е. уменьшение скорости от установившегося значения до нуля с посадкой на клинья в течение времени tз, tв – время вспомогательных операций).

Рис. 5. Диаграммы скорости и момента.

По мере подъема КБТ ее вес (Q) дискретно уменьшается и соответственно изменяется момент статического сопротивления (Мс) на валу приводного электродвигателя. Причем в период разгона КБТ моментМрна валу электродвигателя будет больше статического моментаМсза счет дополнительного усилия для преодоления инерции при разгоне. При замедлении колонны моментМзбудет меньше статического момента на величину динамического момента при торможении. Так как время работы привода лебедки при подъеме КБТ прерывается паузами для отвинчивания, переноса и установки труб, спуска крюка с незагруженным элеватором, режим работы привода лебедки повторно-кратковременный, с относительной продолжительностью включения 25-40%.

Диаграммы скорости и момента представлены на рис. 5.

2.4.2. Требования к электроприводу буровой лебедки.

Электропривод буровой лебедки (БЛ) должен обеспечивать процесс подъема колонны бурильных труб за минимальное время и с наименьшими потерями энергии.

Для обеспечения процесса подъема колонны труб в оптимальном режиме двигатель должен развивать такой момент и иметь такую мощность, чтобы их было достаточно для преодоления сил трения и подъема полного веса колонны при работе на низшей передаче редуктора, а также двигатель должен выдерживать частые включения и отключения для обеспечения повторно-кратковременного режима работы. Для этого применяются: реостатный пуск асинхронных двигателей с фазным ротором, пуск двигателей на холостом ходу с последующим подключением нагрузки с помощью электромагнитной муфты, пуск двигателей постоянного тока плавным повышением напряжения.

Интенсивность ускорения в процессе разгона при подъеме колонны зависит от пусковой характеристики электропривода и определяется превышением момента, развиваемого двигателем в процессе пуска, над моментом сопротивления. Наибольшая величина превышения ограничивается максимальным моментом, который может развить двигатель. Для обеспечения быстрого с максимально допустимым ускорением разгона колонны двигатель БЛ должен обладать высоким пусковым моментом в процессе всего разгона и высокой перегрузочной способностью. Для асинхронных двигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме, кратность максимального момента должна быть не менее λ=2,5…2,8. Это может быть обеспечено включением реостатов в цепь фазного ротора.

Для подъема колонны весом Q со скоростью Vуст потребуется мощность:

Рп=Q·Vуст.

При наличии уменьшающегося момента статического сопротивления на валу двигателя мощностью Pд, наибольшая производительность лебедки и полная загрузка привода может быть достигнута, если по мере подъема труб, скорость подъема увеличивается, то есть выполняется условие:

,

где Мб – момент сопротивления на валу барабана лебедки;

ωб – угловая скорость барабана лебедки;

η – кпд передач от двигателя к барабану лебедки.

Таким образом электропривод БЛ должен обеспечивать многоступенчатое регулирование скорости вращения.

Передаточные числа, число передач и диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя выбирают таким образом, чтобы выполнялось условие Рд = Рном = const и механическая характеристика привода была близка к кривой постоянной мощности, которой в координатах Мб, б соответствует кривая 1 (рис. 6).

В случае если скорость подъема колонны регулируется с помощью четырехскоростной (I, II, III, IV) трансмиссии и в качестве привода используется синхронный двигатель, у которого скорость не зависит от момента, вместо непрерывной параболы в координатах М, ω получаем четырехступенчатую ломаную абвгдежз, проходящую ниже кривой 1.

Рис. 6. Зависимость скорости подъема колонны от нагрузки на крюке.

Таким образом, потребляемая от двигателя мощность при любом весе колонны (кроме точек а, в, д, ж) будет меньше номинальной и двигатель будет практически всегда недогружен. При этом КПД и коэффициент мощности двигателя будут ниже номинальных, что приведет к повышению потерь электрической энергии как в двигателе, так и в питающей сети.

Если двигатель БЛ будет иметь механическую характеристику как у асинхронного двигателя с некоторым наклоном рабочего участка, то при снижении веса на крюке скорость двигателя будет несколько возрастать. При этом будет расти и скорость подъема колонны и вместо горизонтальных участков аб, вг, де, жз получим кривые, приближающиеся к кривой 1 (показаны пунктиром). При этом нагрузка двигателя будет приближаться к номинальной.

Таким образом, при ступенчатом регулировании скорости подъема колонны с помощью трансмиссий для оптимизации режима нагрузки, двигатель должен иметь мягкую механическую характеристику.

Изменять частоту вращения барабана лебедки (скорости подъема груза) для выполнения условия постоянства мощности двигателя можно также бесступенчато с помощью электропривода с широким диапазоном регулирования частоты вращения.

При этом, чем больше глубина бурения, тем эффективнее применение регулируемого электропривода. При наличии электропривода с ограниченным диапазоном регулирования частоты вращения возможно уменьшение ступеней механической передачи.

В отечественной и зарубежной практике широкое применение нашел двухдвигательный привод. Такой привод обеспечивает работу с пониженной производительностью в случае выхода из строя одного из двигателей, а также позволяет отключить один из двигателей при снижении нагрузки, что дает экономию электрической энергии. Однако два двигателя половинной мощности тяжелее и дороже, чем один двигатель большей мощности. Кроме того требуется устройство для равномерного распределения нагрузки между двумя двигателями, работающими на один вал.

Для большей части современных буровых установок экономически целесообразно применение однодвигательного варианта. Многодвигательный вариант привода БЛ удобен для облегчения условий транспортировки блоков и в других случаях.

В выпускаемых ранее буровых установках ЭП лебедки осуществлялся АД с фазным ротором. Применение короткозамкнутых АД и СД ограничивается тем, что эти двигатели не допускают большой частоты включения, а системы их управления не позволяют получать простыми схемами плавный разгон, реверсирование и снижение частоты вращения привода.

В ряде буровых установок для привода лебедки используются СД в сочетании с электромагнитными муфтами, работающие в режиме постоянного вращения. При мощности двигателей более 250 кВт целесообразно выбирать их на напряжение 6 кВ, что позволяет исключить промежуточную трансформацию напряжения. В дальнейшем следует ожидать повышения рабочего напряжения двигателей буровой установки до 10 кВ.

Для электропривода буровой лебедки в отечественных буровых установках находят применение асинхронные двигатели с фазным ротором серий АКБ и АКСБ, синхронные двигатели СДЗБ, СДБО, двигатели постоянного тока П2, МПП и др.

В результате технико-экономического сравнения вариантов электропривода буровой лебедки наиболее целесообразным может оказаться электропривод постоянного тока. Такой электропривод можно выполнить безредукторным и его можно использовать в качестве электротормоза. Электропривод постоянного тока используется в системе регулирования скорости, выполненной по схеме ТП-Д, в буровых установках БУ2500ЭП, БУ6500 и в морских БУ.

studfiles.net

Привод - буровой насос - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Привод - буровой насос

Cтраница 2

Агрегат для привода бурового насоса имеет сварную раму, на которой смонтированы электродвигатель, возбудитель, присоединенный к одному концу вала двигателя, и клиноремен-ный шкив, посаженный на другом, консольном конце вала двигателя, опирающемся на боковую стойку.  [16]

Применение в приводе буровых насосов сцепных муфт, позволяющих включать синхронные двигатели во время спуско-подъем-ных операций, не может дать полного решения вопроса, так как синхронные двигатели, не снабженные автоматическими регуляторами возбуждения, во время пауз в работе асинхронных двигателей будут отдавать реактивную энергию в сеть, в чем обычно нет необходимости. Кроме того, работа синхронного двигателя в режиме компенсатора сопряжена с дополнительными потерями в нем.  [17]

Двухдизельный блок обеспечивает привод бурового насоса 32 от одного-или двух силовых агрегатов.  [18]

От раздаточной коробки осуществляется привод бурового насоса или компрессора, двух акси - ально-поршневых насосов и одного шестеренного насоса. Один из аксиально-поршневых насосов питает гидромотор вращателя, второй - гидро - домкрат перемещения вращателя. Шестеренный насос питает гидродомкрат подъема мачты и гидродомкрат перемещения вращателя при подаче инструмента на забой.  [19]

Определить мощность двигателей для привода буровых насосов при турбинном способе бурения, если бурение вертикаль-аой скважины глубиной Н - 2600 м осуществляется турбобуром Т12МЗ - 9, диаметр долота DR 295 мм, диаметр бурильных труб D 140 мм, толщина стенки бурильных труб 6 9 мм, осевая нагрузка на долото G - 15 тс, удельный вес глинистого раствора Угл. УБТ Dy - 203 мм, длина УБТ 1у - - 100 м, производительность насосов Q 30 л / с, скорость вращения вала турбобура ( долота) п 500 об / мин.  [20]

Книнрременныа передачи применяются в приводах буровых насосов, гранемиссиях, бяокирующих двигатеяи внутреннего сгорания, газотурбинные двигатели и другие механизмы.  [21]

Клиноременные трансмиссии применяют в приводах буровых насосов, компрессоров и в приводах вспомогательных механизмов установок.  [22]

Они применялись также и для привода буровых насосов, а впоследствии на основе накопленного опыта было принято решение об использовании таких двигателей в типовых комплектах серийных буровых установок.  [23]

На современных буровых установках мощность привода буровых насосов, даже при роторном бурении и бурении электробурами, составляет значительную часть мощности привода установки, она близка или даже превышает мощность привода лебедки и ротора. Как будет показано ниже, тенденция к повышению мощности привода насосов должна сохраниться и в последующие годы. Большая гидравлическая мощность подводится непосредственно на забой для очистки от шлама. Часто она больше механической мощности на долоте.  [24]

Схема автоматического пуска синхронного электродвигателя привода бурового насоса будет рассмотрена в гл.  [26]

Силовой агрегат СА-700 предназначен для привода бурового насоса с гидравлической мощностью до 530 л. с. и может быть использован для привода других буровых агрегатов с соответствующей характеристикой.  [27]

Электродвигатели этой серии используют в приводе буровых насосов, они регулируются по способу, получившему название вентильно-машинного каскада. Привод состоит из асинхронного двигателя насоса, трехфазного выпрямительного моста для преобразования энергии скольжения двигателя в энергию постоянного тока и источника ЭДС в качестве которого используют генератор постоянного тока мощностью 250 кВт с приводным синхронным двигателем.  [28]

На всех буровых установках на приводе буровых насосов также устанавливают синхронные электродвигатели.  [29]

Синхронные электродвигатели устанавливают преимущественно на приводе буровых насосов. Однако в современных буровых установках таких, как 80 - БрЭ, Уралмаш - 125Э и Уралмаш - 160Э, синхронные электродвигатели применяют и на приводе лебедки спуско-подъемных операций.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

3.3 Выбор системы привода ротора, буровых насосов и буровой лебёдки. Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

Похожие главы из других работ:

Бурение скважин на нефть и газ

1.5 Выбор буровой установки

Выбор буровой установки производится по 3-м ниже перечисленным показателям. 1) глубина бурения Lскв = 3000м. 2) грузоподъемность на крюке: Gэ.к = 54475,2 кг =0,55мН Gп.к =qп.к*Lскв = 26,8*1960 = 52528кг. = 0,53м. Gб.к = (Lскв.+0,1*Lскв)*300 = (3000+0,1*3000)*300 = 1000000 Н. = 1...

Изготовление винта перемещения опрокидного скипа

2.4 Выбор типа и количества насосов

Выбор типа насоса производим по расчетным значениям по графику зон промышленного использования насоса. Для карьера выбираем 1 насос ЦНС; для рудника 1 насос ЦНСК. Параметры Карьер(ЦНС 300-180) Угольная шахта (ЦНСК 500-640) Подача...

Комплекс малогабаритного бурового оборудования КМБ 2-10

Двигатель привода буровой установки

В современных буровых установках в качестве основных энергоприводов используют двигатели внутреннего сгорания. Дизельное топливо - основное и легкодоступное сырье. На некоторых буровых установках применяют двигатели...

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

3. Системы привода ротора, буровой лебёдки и бурового насоса

...

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

3.1 Описание существующей системы привода

Привод ротора и буровой лебёдки осуществляется от трёх дизельных двигателей Wola-H мощностью 350 л/с каждый через коробку передач. Частота вращения вала двигателей составляет 800 - 1600 об/мин...

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

3.2 Реконструкция привода основных механизмов буровой установки

Для того, чтобы справиться с недостатками, присущими используемой в настоящее время системе привода от дизельных двигателей, следует провести реконструкцию буровой установки с заменой системы привода буровой лебёдки...

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

4.1 Выбор электродвигателей привода бурового насоса

Согласно паспортных данных бурового насоса УНБ-600А мощность его составляет 600 кВт, максимальная частота вращения - 5,33 с-1 (320 об/мин), для привода используется односкоростной редуктор с косозубой циллиндрической передачей с передаточным числом 4...

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

4.2 Выбор электродвигателей привода ротора

Основными заданными параметрами электропривода ротора являются мощность и момент ротора. По этим данным определяется номинальная угловая скорость ротора. Буровой ротор всегда имеет встроенный конический редуктор...

Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

4.3 Выбор электродвигателей привода буровой лебёдки

За основной расчетный режим лебёдки принимается режим подъема бурильной колонны номинальных длины и массы. Формулы для расчета мощности и моментов являются общими для различных видов привода...

Проект проводки скважины при предварительной разведке месторождения Белоусовское

3.9 Выбор буровой установки

Выбор марки буровой установки производят в зависимости от принятой конструкции скважины. Установка должна обеспечивать бурение на заданную глубину и с заданными начальным и конечным диаметрами. Кроме того...

Разведочное бурение

2.1 Выбор буровой установки

Выбор бурового оборудования определяется проектной конструкцией скважины, способом бурения, параметрами бурового инструмента, а также требованиями к транспортабельности буровой установки...

Разработка технологии бурения геологоразведочных скважин

2.4 Выбор буровой установки

Буровая установка (БУ) - представляет собой комплекс сооружений механизмов и приспособлений выполненные отдельные операции при строительстве скважины. Габариты и массы БУ зависят главным образом от проектной глубины скважины...

Разработка технологического регламента на строительство наклонно-направленной скважины

2.12 Выбор буровой установки

Исходными данными при выборе буровой установки является проектная глубина и конструкция скважины. Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности (Gгр)...

Разработка технологического регламента на строительство наклонно-направленной скважины

2.12 Выбор буровой установки

Исходными данными при выборе буровой установки является проектная глубина и конструкция скважины. Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности (Gгр)...

Технический проект сооружений разведочно-эксплуатационной скважины для водоснабжения

2.5 Выбор буровой установки

Буровую установку выбираем в соответствии с диаметром долота (346 мм) для посадки направляющей колонны (340 мм) и глубиной скважины 320 м. Согласно приведенным данным, подходит буровая установка 2БА15Н (рис. 1.)...

geol.bobrodobro.ru


Смотрите также