Дипломная работа: АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ БУРОВОГО НАСОСА

Артикул: tech0020

Год написания: 2018

Количество страниц: 88

1800 руб.

Содержание

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ. 7

ВВЕДЕНИЕ. 8

1 Технология бурения нефтяной скважины. 10

2 Конструкция и принцип действия бурового насоса. 16

2.1 Принцип действия бурового насоса. 16

2.2 Режимы  работы электропривода бурового насоса. 17

2.3 Виды применяемых электроприводов и их особенности. 21

3 Патентные исследования и обзор публикаций. 27

3.1 Результаты поиска. 27

3.2 Обзор статей. 33

3.3 Анализ результатов поиска. 41

4  Расчет компонентов электропривода. 42

4.1 Описание метода прямого управления моментом. 42

4.2 Выбор мощности электродвигателя бурового насоса. 50

4.3 Естественная и механическая характеристики двигателя. 53

4.4 Энергетические показатели регулируемого привода бурового насоса. 55

4.5 Выбор преобразователя частоты. 58

5 Моделирование электропривода с прямым управлением момента. 62

5.1 Математическая модель АД с КЗ. 62

5.2 Описание модели по методу DTC. 68

5.3 Наблюдатель координат неполного порядка. 69

5.4 Моделирование. 70

6 Безопасность жизнедеятельности. 76

6.1 Характеристика  производственной  среды  и  анализ  потенциальных опасностей. 76

6.2 Мероприятия по технике безопасности. 79

6.3 Мероприятия по промышленной санитарии. 82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 84

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 85

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 87

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 88

ПРИЛОЖЕНИЕ В. 89

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. 90

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АД – асинхронный двигатель;

ВБР – выпускная бакалаврская работа;

БН – буровой насос;

БУ – буровая установка;

Д – двигатель;

ДПТ – двигатель постоянного тока;

КБТ – колонна бурильных труб;

КЗ – короткозамкнутый;

ЛЭП – линия электропередач;

ПЧ – преобразователь частоты;

САУ – система автоматического управления;

СД – синхронный двигатель;

СПО – спускоподъемные операции;

ТП – тиристорный преобразователь;

ФР – фазный ротор;

КЗ – короткозамкнутый ротор

ШИМ – широтно-импульсная модуляция;

ЭП – электропривод;

ЭД – электродвигатель;

НГП – нефтегазовая промышленность.

ВВЕДЕНИЕ

Основной источник получения энергоресурсов нефтегазовая промышленность (НГП). Но эта промышленность являясь основным производителем и поставщиком энергоресурсов, в то же время относится и к крупному потребителю электроэнергии. Поэтому снижение энергозатрат было и остается важнейшей задачей в этой отрасли. Год за годом уменьшаются залежи нефти на малых глубинах, в связи с этим растет глубина и скорость бурения, суммарная мощность приводных электродвигателей (ЭД) возросла от 150 кВт в первые годы освоения нефтегазовых месторождений до 2000-2500 кВт в конце 1970-х годов. На современных буровых установках установленная мощность электрических машин достигает 4000 кВт, т.е. превосходит в 8-10 раз установленную мощность электрических машин буровых установок, выпускавшихся до войны. По мере роста скоростей и глубин бурения, а также вследствие обширного внедрения турбинного способа бурения происходит увеличение мощности синхронных и асинхронных электродвигателей [1].

Определяющим направлением развития НГП в последние годы является переход к плавному регулированию технологических режимов на базе внедрения энергосберегающих технологий. Одним из важнейших факторов, определяющим переход к оптимальному управлению технологическими режимами, является активное внедрение регулируемого электропривода. Целесообразность применения регулируемого привода установок бурения, добычи и транспорта газа и нефти была установлена еще в первые годы освоения нефтегазовых месторождений. Основное внимание разработчиков регулируемого электропривода в те годы было обращено на регулирование режимов главных механизмов БУ. Экономический эффект систем регулируемого электропривода в бурении определяют следующие основные факторы, связанные с его применением: повышение производительности и надежности исполнительных механизмов; экономия электроэнергии и сокращение эксплуатационных расходов; улучшение условий труда, эффективности и безопасности работы буровиков [1].

Целью бакалаврской работы является повышение энергоэффективности бурового насоса буровых установок, используемых при добыче нефти, с внедрением энергосберегающего частотно-регулируемого электропривода.

Для регулируемого привода бурового насоса в основном используется электропривод по системе ТП – Д. Известно, что данный вид привода обладает низким собственным коэффициентом мощности, что вынуждает применять регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства, из-за чего увеличиваются габариты и стоимость системы [1]. В бакалаврской работе предлагается как альтернатива существующему приводу, электропривод по системе ПЧ – АД с КЗ ротором, который является более перспективным и экономически выгодным.

Основными задачами, решаемыми бакалаврской работе являются: изучение принципа действия и конструкции буровой установки, проведение патентного поиска по ЧРП бурового насоса, расчет и моделирование ЧРП по системе ПЧ – АД с КЗ ротором, выбор типа и  марки  бурового насоса с автоматизированным ЧРП, оценка потенциала эффективности применения ЧРП,  рассмотрение мероприятий  по охране труда и технике безопасности  при эксплуатации буровой установки.

Частотное регулирование электропривода производится по системе прямого управления моментом. Применение данной системы позволяет получить более высокие динамические показатели электропривода, чем при традиционном векторном управлении.

Решение перечисленных задач будет проведено применительно буровым установкам для месторождения.