Модернизация системы электроснабжения и электрооборудования буровой установки глубинного бурения
ВВЕДЕНИЕ
Буровая установка глубинного бурения предназначена для бурения эксплуатационных и разведочных скважин условной глубиной 5000 м и является весьма энергоемким электропотребителем, причем основной объем электроэнергии потребляют привод буровых насосов и лебедки. Установка состоит из вышечного, насосного, компрессорного блоков и циркуляционной системы. Значительный рост стоимости электроэнергии, получаемой от источников централизованного электроснабжения, и стоимости линий электропередачи, а также наметившиеся тенденции перехода к автономному энергоснабжению с источниками ограниченной установленной мощности выводят на первый план задачи энергосбережения.
В бурении задачи энергосбережения успешно решаются применением регулируемого электропривода. В ближайшие годы основной объем внедрения регулируемых электроприводов на предприятиях нефтедобычи нашей страны будет связан с их реконструкцией.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Литературный и патентный обзор 7
1.1 Литературный обзор 7
1.2 Патентный обзор 12
2 Характеристика объекта проектирования 18
2.1 Функциональное назначение объекта 18
2.2 Характеристика механического оборудования 24
3 Электропривод 26
3.1 Проверочный расчет мощности и выбор электродвигателей буровых насосов 26
3.2 Выбор преобразователей частоты 27
3.3 Расчет динамических характеристик системы электропривода 31
3.4 Расчет переходных процессов системы регулирования скорости 33
3.5 Анализ переходных процессов 37
4 Расчет и выбор осветительной нагрузки 38
4.1 Разработка и расчет внутреннего освещения производственных помещений 38
5 Электроснабжение 40
5.1 Выбор и обоснование схемы электроснабжения 40
5.2 Расчет электрических нагрузок 41
5.3 Расчёт мощности и выбор трансформаторов 45
5.4 Компенсация реактивной мощности 47
5.5 Расчет и выбор электросилового оборудования 51
5.6 Расчет токов короткого замыкания 58
6 Автоматизация управления системой электроснабжения и релейная защита 59
6.1 Релейная защита потребителей электрической энергии 59
6.2 Релейная защита трансформатора мощностью 6300 кВА 61
6.3 Релейная защита трансформатора мощностью 2000 кВА 66
7 Организационные и технические мероприятия по управлению электрохозяйством. 68
7.1 Разработка мероприятий по энергосбережению 68
7.2 Организация эксплуатации, обслуживания и ремонта системы электроснабжения и электрооборудования 68
7.3 Организация диагностического обслуживания электрооборудования 68
7.4 Разработка и расчёт заземления буровой установки 68
7.5 Разработка и расчет молниезащиты территории буровой установки 69
8 Экономическая часть 74
8.1 Расчет единовременных капитальных затрат на внедрение средств модернизации 74
8.2 Расчет экономического эффекта в результате проведения модернизации производства 75
8.3 Определение экономической эффективности 77
Заключение 79
Список использованных источников 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1Буровая установка Bentec HR5000 Cluster Slider [Текст] : Техническое описание.: разработчик и изготовитель Типография Bentec. – Бад-Бентхайм.,2006. – 132 с.
2 Чупин С.А. Частотно-регулируемые электроприводы для управления главными механизмами буровых установок / Чупин С.А., Слепнев В.Я., Шульгин, Э.В., Шапурко, М.А. // Автоматизация в промышленности. – 2005, – №6. – С. 34-37.
3Чупин С.А. Применение частотно-регулируемых электроприводов для управления главными механизмами буровых установок / Чупин С.А., Слепнев, В.Я., Шульгин, Э.В., Шапурко, М.А. // НЕФТЕГАЗ. – 2007, – №2. – С. 56-59.
4Патент 2775124 Российская Федерация, F42D 3/04 (2022/02); F42D 1/08 (2022/02). Способ взрывания разнопрочных массивов горных пород в криолитозоне [Текст] / Заворняев Б.Н., Шубин Г.В., Дугарцыренов А.В., Николаев С.П., Индеев К.К.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшегообразования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова". – 2022107738; заявлено 24.03.2022; опубликовано 28.06.2022 Бюл. № 19. – 1 с.
5Патент 2773492 Российская Федерация, E21B 49/02 (2022.05); G01N 33/24 (2022.05). Способ оценки воздействия раствора на породу с целью повышения нефтеотдачи пласта [Текст] / Осовецкий Б.М., Казымов К.П., Лебедева А.С.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет". – 2022103566; заявлено 14.02.2022; опубликовано 06.06.2022 Бюл. № 16. – 3 с.
6Патент 211513 Российская Федерация, F04B 47/00 (2022.02). Двухступенчатый штанговый глубинный насос с непрерывной стеклопластиковой штангой [Текст] /. Хафизов В.М, Суходеев А.В., Чалдаев С.А.; заявитель и патентообладатель Акционерное общество "Самаранефтегаз". – 2022102403; заявлено 01.02.2022; опубликовано 09.06.2022 Бюл. № 16. – 1 с.
Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели, распределительные и преобразовательные трансформаторы. Индуктивная нагрузка в процессе работы является потребителем реактивной электроэнергии, которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором), а также не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей и создает дополнительную нагрузку на силовые питающие линии.
Наличие реактивной мощности является негативным фактором и неблагоприятным для сети в целом, в результате чего:
- возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока;
- снижается пропускная способность распределительной сети;
- высшие гармонические составляющие (ВГС) создают помехи, которые негативно сказываются на работе электроприборов и нарушению работы микропроцессорной техники, что в свою очередь приводит к нарушению технологии производства.
Помимо этого ВГС негативно сказывается на основном силовом оборудовании:
Трансформаторы — повышенный нагрев обмоток трансформатора приводит к снижению мощности и повышенному износу изоляции;
Кабели - повышенный нагрев, в результате которого возможен пробой изоляции;
Двигатели - повышенный нагрев при номинальной нагрузке. Могут проявляться резонансные явления. Двигатель может работать с нестандартно высокими временными задержками. Изменения акустических характеристик (повышенный шум);
Конденсаторы - повышенный нагрев, пробой и взрывы конденсаторов;
Предохранители - ввиду негативного влияния ВГС может происходить отключение оборудования.