Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра «Электротехника и электрооборудование предприятий»

Электрооборудование технологических установок

в нефтегазовой промышленности

Часть 1. Электропривод и электроснабжение установок бурения и насосной добычи нефти

Учебное пособие

для студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»

Составители: Шабанов Виталий Алексеевич

Лопатин Виталий Прокопьевич

Уфа 2006

Введение

В нефтяной промышленности электрическая энергия была впервые применена в 1900 году на Бакинских нефтяных промыслах. В настоящее время электрифицированы глубиннонасосная добыча нефти, закачка воды в пласты для поддержания пластового давления, водоснабжение, перекачка нефти по внутрипромысловым и магистральным трубопроводам. Широко используется электроэнергия в электрифицированных буровых установках при разведочном и эксплуатационном бурении, в установках промысловой подготовки нефти (при электрообезвоживании и электрообессоливании), в электрических установках для тепловой обработки призабойной зоны и депарафинизации скважин и на других объектах.

Энергоемкость отдельных технологических процессов нефтяной промышленности составляет: добыча нефти – 42,7 %; транспорт нефти – 40,2 %; бурение скважин – 2,8 %; прочие потребители – 14,3 %.

Газовая промышленность также характеризуется большим потреблением электроэнергии, при этом на транспорт газа по магистральным газопроводам расходуется до 70 % электроэнергии. Сжатие газа осуществляется компрессорными станциями с поршневыми и центробежными компрессорами, укомплектованными синхронными двигателями большой мощности, достигающей нескольких десятков мегаватт.

В соответствии с энергетической стратегией России делается акцент на повышение эффективности энергопотребления и энергоснабжения. Потенциал экономии газа оценивается в 22-23 %, нефти – 20 %, электроэнергии – 23 %.

Значительная экономия электроэнергии может быть достигнута при оснащении технологических установок регулируемым электроприводом, например по системе ТП-Д (тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока); ПЧ-АД (преобразователь частоты – асинхронный двигатель); Г-Д (генератор – двигатель); при использовании вентильного привода; каскадных схем и электромагнитных муфт. Использование регулируемого электропривода обеспечит сокращение потребления электроэнергии на 25-35 %, повышение КПД и надежности работы технологических установок.

1. Характеристика электрооборудования во взрывоопасных зонах в нефтяной и газовой промышленности (нгп).

1.1. Классификация взрывоопасных смесей и зон.

Технологические процессы добычи, подготовки и транспорта нефти и газа связаны с опасностью образования взрывоопасных зон.

Взрывоопасной зоной называют помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в которых имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси.

Во взрывоопасных зонах должно применяться специальное взрывозащищенное оборудование, а также специальные виды прокладки проводов и кабелей.

Взрывозащищенным называется электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды, прошедшее специальные испытания по взрывозащите.

Пары легковоспламеняющихся жидкостей относятся к взрывоопасным, если температура вспышки паров этих жидкостей не превышает 61 ⁰С, а давление паров при температуре 20 ⁰С составляет менее 100 кПа. Горючие газы относятся к взрывоопасным при любых температурах окружающей среды.

Взрывоопасные смеси горючих газов с воздухом или смеси легковоспламеняющихся жидкостей с воздухам согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), классифицируются по категориям I, II, IIA, IIB, IIC и группам T1…T6.

Например ко II категории взрывоопасной смеси относятся промышленные газы и пары, к I категории – рудничный газ.

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – это максимальный зазор между фланцами оболочки, через которые не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.

Взрывоопасные паро – газовоздушные смеси классифицируют по группам, исходя из температуры их самовоспламенения на шесть групп Т1…Т6, для которых установлены предельно-допустимые температуры наружных и внутренних частей электрооборудования.

Группа взрывоопасной смеси	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
Температура самовоспламенения смеси, С0, выше	450	300-450	200-300	135-200	100-135	85-100

Температура самовоспламенения газов – это температура, до которой должна быть равномерно нагрета смесь, чтобы она воспламенялась без воздействия на него открытого пламени.

Согласно ПУЭ взрывоопасные зоны помещений делятся на 6 классов. Зоны нефтяной и газовой промышленности характеризуются 4 классами: В-1, В-1а, В-1б, В-1г. При определении взрывоопасных зон принимается во внимание то, что взрывоопасная зона занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения.

В зону класса В-1 входят помещения, в которых взрывоопасные смеси могут образовываться при нормальных недлительных режимах работы. Например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, находящихся в открытых сосудах.

К классу В-1а относятся помещения, в которых образование взрывоопасной смеси, возможно лишь при авариях или неисправностях. Например, к ним относятся компрессорные залы газовых компрессорных.

В класс В-1б входят те же зоны помещений, что и в класс В-1а. но имеющие следующие особенности:

• горючие газы обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях;

• возможна лишь местная концентрация взрывоопасной смеси;

• горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости не создают общей взрывоопасной концентрации и во время работы с ними не применяется открытое пламя.

Например, к ним относятся лаборатории для анализа нефтепродуктов.

К зоне класса В-1г относятся пространства у наружных установок содержащих взрывоопасные газы, пары и легковоспламеняющиеся жидкости, где появление опасных смесей возможно лишь в результате аварии или неисправности, например, резервуарные парки сырой и товарной нефти и др.