- •Уфимский государственный нефтяной технический университет
- •1. Характеристика электрооборудования во взрывоопасных зонах в нефтяной и газовой промышленности (нгп).
- •1.1. Классификация взрывоопасных смесей и зон.
- •1.2. Конструктивное исполнение электрооборудования в нгп.
- •1.3. Климатические условия эксплуатации и условия размещения электрооборудования.
- •1.4. Конструктивное исполнение по способу монтажа.
- •1.5. Способ охлаждения.
- •1.6. Взрывозащищенное электрооборудование.
- •Факторы, влияющие на выбор электрооборудования для взрывоопасных зон.
- •Общая характеристика электродвигателей, применяемых в нгп.
- •2. Электрооборудование буровых установок.
- •2.1. Технология бурения скважин.
- •2.2. Электропривод ротора.
- •2.3. Назначение и конструктивные особенности электромагнитных муфт и тормозов буровых установок.
- •2.3.1. Электромагнитные муфты скольжения.
- •2.3.2. Индукционные электромагнитные муфты.
- •2.3.3. Электропорошковые муфты.
- •2.4. Электропривод буровых лебедок.
- •2.4.1. Общая характеристика режима работы электропривода бл.
- •2.4.2. Требования к электроприводу буровой лебедки.
- •2.4.3. Выбор мощности двигателя буровой лебедки.
- •2.4.4. Электропривод буровой лебедки в режиме подъема.
- •1. Электропривод бл на базе асинхронного двигателя с фазным ротором.
- •2. Электропривод бл на базе ад с фазным ротором с тиристорным регулятором скольжения.
- •3. Регулируемый электропривод постоянного тока буровой лебедки по схеме тп-д.
- •4. Электропривод буровой лебедки с электромагнитными муфтами и тормозами.
- •2.4.5. Электропривод буровой лебедки в режиме спуска.
- •2.5. Электропривод буровых насосов.
- •2.5.1. Общая характеристика режима работы электропривода бн и выбор мощности привода.
- •2.5.2. Нерегулируемый эп буровых насосов.
- •2.5.3. Регулируемый эп буровых насосов.
- •2.5.3.1. Каскадные схемы.
- •2.5.3.2. Электропривод постоянного тока по системе тп-д.
- •2.5.3.3. Эп бурового насоса на базе вентильного двигателя.
- •2.6. Автоматические регуляторы подачи долота.
- •2.7. Дизель-электрический привод буровых установок.
- •2.8. Электробуры.
- •2.8.1. Особенности технологии электробурения.
- •2.8.2. Описание электробура с короткозамкнутым асинхронным двигателем.
- •2.9. Особенности схем электроснабжения буровых установок.
- •2.10. Типовые схемы электротехнических комплексов буровых установок.
- •2.11. Пути совершенствования электроприводов буровых установок.
- •3. Электрооборудование установок для насосной добычи нефти.
- •3.1. Электрооборудование станков-качалок.
- •3.2. Особенности конструкции эд станка-качалки.
- •3.3. Выбор мощности эд станков-качалок.
- •3.4. Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности электродвигателей станков-качалок.
- •3.5. Особенности электроснабжения станков-качалок.
- •3.6. Электродвигатели станков-качалок.
- •3.7. Системы управления электроприводами станков-качалок.
- •3.8. Проблема самозапуска станка-качалки.
- •3.9. О регулируемом электроприводе станков-качалок.
- •3.10. Система телекоммуникаций работы нефтяных качалок.
- •4. Бесштанговые насосные установки с погружными центробежными насосами.
- •4.1. Конструктивные особенности насосной установки с эцн и электропривода.
- •4.2. Особенности схем электроснабжения установок с эцн.
- •4.3. Выбор электрооборудования скважин с эцн.
- •4.4. Проверка погружного двигателя по пусковому моменту.
- •4.5. Энергетические показатели насосной нефтедобычи.
- •Список литературы
- •Оглавление
Факторы, влияющие на выбор электрооборудования для взрывоопасных зон.
При выборе электрооборудования для взрывоопасных зон определяют категорию и группу, к которым может быть отнесена взрывоопасная смесь; класс и границы взрывоопасных зон относительно вероятности образования взрывоопасных смесей в нормальном и аварийном режимах; а также температуру, влажность и химическую агрессивность среды, в которой должно работать электрооборудование.
По установленной категории выбирают электрооборудование во взрывонепроницаемой оболочке по допустимым зазорам в соединениях, а по группе – длительно допустимый нагрев электрооборудования, исключающий возможность самовоспламенения взрывоопасных смесей. При этом максимальная температура его поверхности не должна превышать температуру воспламенения взрывоопасной смеси.
Надежность и безопасность эксплуатации выбранного взрывозащищенного электрооборудования обеспечивается при условии соответствия уровня и вида взрывозащиты классу взрывоопасной зоны, а также категории и группе взрывоопасной смеси.
Согласно требований ПУЭ наиболее жесткие требования предъявляются к электрооборудованию во взрывоопасных зонах класса В-1, а самые низкие требования – к электрооборудованию в менее взрывоопасных зонах класса В-1б, где допускается применение электрооборудования общего назначения с соответствующей степенью защиты оболочки.
Общая характеристика электродвигателей, применяемых в нгп.
В технологических установках НГП применяются электродвигатели постоянного тока ДПТ (буровые установки), синхронные двигатели (СД) и асинхронные двигатели (АД) (насосные и компрессорные установки, буровые установки, станки-качалки, установки с электроцентробежными насосами (ЭЦН)).
Выбор ЭД по принципу действия (АД или СД) выполняют, учитывая пусковые и нагрузочные режимы, условия обслуживания, требования к стабильности частоты вращения и режим потребления реактивной мощности на предприятии. По первым двум факторам преимущество имеют АД, по двум другим – СД.
Сравнительные характеристики АД и СД.
По сравнению с АД СД имеют следующие преимущества:
Возможность регулирования значения и изменения знака реактивной мощности.
СД может работать с коэффициентом мощности равным единице. КПД СД на 1…3 % выше, чем у АД той же мощности. Это объясняется тем, что электрические потери в стали и в обмотке статора у СД меньше, чем у АД.
Наличие относительно большого воздушного зазора (в 2-4 раза больше, чем у АД) повышает надежность эксплуатации при перегрузках двигателя.
Частота вращения СД на 2…5 % выше, чем у АД, что обеспечивает более высокую производительность механизма.
Момент, развиваемый СД, прямо пропорционален напряжению сети (M~U).
Уменьшение максимального момента СД из-за понижения напряжения сети может быть компенсировано форсированием его тока возбуждения.
6. СД могут быть изготовлены на низкую номинальную частоту вращения, что устраняет дополнительные механические передачи.
К преимуществам АД по сравнению с СД относятся:
Простота конструкции и процедуры пуска, менее квалифицированное обслуживание.
Лучшая управляемость в аварийных режимах связанных с провалами напряжения в сети электроснабжения, не требуется средств для обеспечения гашения поля.
Приспособлены для работы во взрывоопасных и сырых помещениях.
Более простая система самозапуска.
СД подпитывает место КЗ более продолжительное время.
Преимущества АД в наибольшей степени проявляются в электроприводах малой и средней мощности. Преимущества СД в наибольшей степени проявляются при больших мощностях электропривода. В электроприводах большой мощности АД эффективны на производстве со сложными непрерывными технологиями, где возможны частые возмущения в системе электроснабжения.
В нефтяной и газовой промышленности в качестве привода лебедок буровых установок применяются АД с фазным ротором АКЗ, АКБ, АЗ, АКСБ (К – крановый; З – защищенный от влаги и пыли; Б – имеют повышенную механическую прочность).
На промысловых газовых компрессорных станциях с поршневыми компрессорами используются АД с КЗ ротором серии ВАО (ВАО2) во взрывонепроницаемом исполнении, а также синхронные двигатели серии СДКП,
продуваемые (П) под избыточным давлением.
Асинхронные двигатели серии 4А, 5А, АИР (с короткозамкнутым ротором с повышенным пусковым моментом) используются на станках-качалках.
Погружные ЭД с короткозамкнутым ротором (ПЭД) используются на установках добычи нефти с электроцентробежными насосами.
На буровых установках применяются также синхронные двигатели: СДЗ, СДБ, СДЗБ, СДБО. Буква О означает бесщеточную систему возбуждения.
Бесщеточная система возбуждения заключается в том, что возбудитель представляет собой генератор переменного тока, обмотка возбуждения которого укреплена на статоре и запитана постоянным током. Трехфазная обмотка возбудителя расположена на роторе. При вращении двигателя в обмотке ротора возбудителя наводится трехфазная ЭДС, которая с помощью выпрямителя выпрямляется и подается на обмотку возбуждения СД, расположенную на роторе.
Для привода центробежных газовых компрессоров применяются СД на 6 и 10 кВ серии СТДП во взрывозащищенном исполнении с принудительной системой вентиляции.
Взрывозащищенные синхронные трехфазные двигатели СТДП также применяются на нефтеперекачивающих станциях и компрессорных станциях магистральных газопроводов. Используются и синхронные двигатели СТД без взрывозащиты, которые устанавливаются за пределами насосных и компрессорных станций.
Для электроприводов буровых насосов, лебедки и ротора на постоянном токе разработаны электродвигатели в буровом исполнении:
серии МПЭ мощностью 500 и 560 кВт (для установок БУ-2500 и БУ-2900);
серии 4ПС мощностью 750 кВт и 1000 кВт (для установок БУ-5000 и БУ-6500);
серии 4ПМ (750 кВт и 1000 кВт) в морском взрывозащищенном исполнении с двухконтурным воздушно-водяным охлаждением для морских буровых установок.
При проектировании электроприводов технологических установок решаются вопросы выбора электродвигателей по виду, типу и мощности. При эксплуатации приводов замена малозагруженных электродвигателей на двигатели меньшей мощности целесообразна по энергосбережению при средней нагрузке двигателя менее 40 % номинальной мощности, а при загрузке более 70 % замена двигателя экономически нецелесообразна.