Министерство образования Республики Башкортостан Нефтекамский нефтяной колледж Программа, методические указания и задания

Министерство образования Республики Башкортостан
Государственное автономное образовательное учреждение
специального профессионального образования
Нефтекамский нефтяной колледж
Электрооборудование промыслов
Программа, методические указания и задания
на контрольную работу для студентов специальности
130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
г. Нефтекамск
2011г.
Методические указания составлены в соответствии с примерной программой по дисциплине «Электрооборудование промыслов» по специальности №130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
Зам. директора по УР
__________Ф.А. Бадикшина
«____»_____________2011г.
1
I.
Общие методические указания
Специалисты по эксплуатации нефтяных промыслов в своей практической деятельности управляют и контролируют работу отдельных агрегатов и нефтепромысловых объектов в целом, а значит имеют дело с
электрооборудованием. Следовательно, они должные хорошо представлять себе принцип работы различных электрических аппаратов и машин,
а также основные правила эксплуатации электрооборудования. Эти знания особенно необходимы для специалистов со средним специальным
образованием. Знание электрооборудования требуется не только для
обеспечения нормальной и безопасной работы электрооборудования, но и
позволит усвоить новую технику, стать проводником всего нового и современного на промысле. В этом смысле «Электрооборудование промыслов» - один из важнейших профилирующих предметов, изучаемых в
нефтяных колледжах.
В настоящее время на нефтяных и газовых промыслах развитие
электрооборудования осуществляется на базе электропривода и использования электрической энергии в аппаратах и установках, интенсифицирующих технологические процессы.
Развитие электропривода совершается в следующих направлениях:
1. Расширение диапазона применяемых мощностей двигателей как
посредством увеличения единичных мощностей до нескольких десятков
тысяч киловатт, так и посредством использования микродвигателей мощностью до единиц и долей вата.
2. Дальнейшего объединения двигателя с исполнительным механизмом, уменьшения числа передаточных звеньев между ними.
3. Расширение диапазона регулирования угловой скорости двигателей, что позволяет избежать громоздких передач.
4. Максимального использования полупроводников техники в комплектных электроприводах и схемах управления.
5. Автоматизация управления электроприводами и производственными процессами.
На нефтяных и газовых промыслах большое многообразие силового
электрооборудования, непосредственно связанного с приведением технологических установок (электроприводов, электронагрев, электрическая
диэмульсация и др.) и электрооборудования, устанавливаемого в устройствах электроснабжения этих установок. Все перечисленные виды электрооборудования изучают в курсе «Электрооборудование промыслов».
Структура изучаемых вопросов: общая характеристика, технологического процесса; характеристика применяемого электрооборудования;
электрические схемы электроснабжения и управления электроприводами,
установками; расчет параметров и мощности привода; выбор оборудова2
ния. Настоящее пособие содержит программу по предмету «Электрооборудование промыслов», содержащая: общие методические указания; список рекомендуемой литературы для изучения программного материала;
вопросы для самопроверки; контрольную работу и методические указания к её выполнению.
Усвоение программного материала нужно тесно связывать со знаниями, полученными при изучении курса «Электротехника», «Промышленная электроника и др.»
Рекомендуется следующий порядок изучения курса:
1. Ознакомиться с общими методическими указаниями данного пособия.
2. Просмотреть содержание программы.
3. Изучить по указанной литературе материал каждой темы.
4. Ответить на вопросы самопроверки
5. Подробно ознакомиться с содержание задания на контрольную
работу и с методическими указаниями для её выполнения.
6. Выполнить контрольную работу и отослать её на рецензирование
в колледж.
При изучении материала необходимо вести конспект, что облегчается усвоение, позволит успешно выполнить контрольную работу и получить прочные знания.
При изучении курса необходимо особое внимание обратить на характеристику и конструктивное исполнение применяемого электрооборудования, на схемы электроснабжения и управления электроприводами, а
также на методику расчета параметров электрооборудования и мощности
электропривода и выбор оборудования.
Лабораторно-практические работы, предусмотренные программой
курса, студенты должны выполнять в период экзаменационной сессии. К
экзамену допускаются студенты, получившие зачет по лабораторно-практическим работам и контрольной работе.
3
II. Примерный тематический план
№
п/п
Наименование тем
Введение
1 Электроснабжение предприятий нефтяной промышленности
2 Электрооборудование установок высокого напряжения
3 Электропривод
4 Аппаратура и схема управления электродвигателями
5 Взрывоопасность
электрооборудования
6 Электрооборудование буровых установок
7 Электрооборудование установок для насосной добычи
нефти
8 Электрооборудование компрессорных, насосных станций, установок обезвоживание и обессоливание нефти
9 Электрическое
освещение
нефтяных промыслов
10 Коэффициент мощности и
экономия
электрической
энергии
11 Техника безопасности и защитные заземляющие устройства
ВСЕГО по предмету
Кол-во
часов
В том числе
На лаб.
На
раб
практические занятия
1
2
4
4
4
4
4
2
4
2
4
2
4
2
4
4
45
10
Обзорные лекции (14 часов)
Лабораторно-практические занятия (10 часов)
Примечание. Распределение времени на обзорные лекции и на лабораторно-практические занятия утверждаются исходя из объема времени,
предусмотренного учебным планом.
4
III. Литература
Основная
1. Блантер С.Г., Суд И.И. Электрооборудование нефтяной промышленности. М.;Недра. 1979
2. Блантер С.Г., Суд И.И. Электрооборудование нефтяной и газовой
промышленности. М.; Недра. 1980
3. Меньшов Б.Г., Суд И.И. Электрификация предприятия нефтяной
и газовой промышленности.
4. Бак С.И., Читипаховян С.П. Электромонтер по обслуживанию.
Буровых установок М.; Недра. 1984
5. Васин В.М. Электрический привод. М.; Высшая школа. 1986
6. Зюзин А.Ф., Попонов Н.З., Антонов М.В, Монтаж, эксплуатация
и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок
М.; Высшая школа. 1986
7. Зимин Е.И., Преображенский В.И., Чувалов Н.И. Электрооборудования промышленных предприятия и установок М.; Высшая школа.
1986
8. Новоселов Ю.Б., Суд И.И., Сыромятников Е.С. и др. Обслуживание нефтепромысловых и буровых установок. М.; Недра. 1978
9. Электротехнический справочник ( в трех томах). М; Энергоатомиздат. 1985
10. Мсцохейн Б.Л., Парфенов Б.М. Электропривод буровых лебедок. М.; Недра. 1973
11. Заманский М.А., Суд И.И., Сулханшвили И.Н. и др. Обслуживание нефтепромысловых и буровых электроустановок. М.; Недра 1964
12. Взрывозащитное электрооборудование для нефтяной и газовой
промышленности. Справочник. Н.Ф. Шавченко, А.Г. Арионилин, П.И.
Мельник и др., М., Недра. 1976
13. Правида технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.; Энергоатомиздат. 1986
14. Трифонов А.Н. Монтаэ силового электрооборудования. Справочник электромонтажника. М.; Энергия. 1975
5
IV. Программа
Введение
Задачи предмета и его значение в подготовке специалистов.
Основные
технические
направления
дальнейшего
развития
электроэнергетики в РФ. Электрификация и энерговооруженность
нефтяной и газовой промышленности РФ.
Создание электрооборудования для работы в условиях Крайнего
Севера и Сибири.
Роль
российских
ученых
в
создании
специального
электрооборудования доя нефтяной промышленности.
Литература: 1. Введение; 2 Введение; 3 введение.
Методические указания
Прежде всего необходимо усвоить значение э^ктрификации
предприятий и газовой промышленности, тенденции ее развития, пути
повышения производительности труда. При изучении надо проследить
основные
этапы
решения
узловых
вопросов
дальнейшего
совершенствования технологических процессов на базе применения
электроприводов и электрооборудования на всех электрифицированных
объектах промыслов.
Вопросы для самопроверки
1. Какие пути повышения производительности труда на
предприятиях нефтяной и газовой промышленности.
2. Электровооруженность труда и какими показателями ее можно
охарактеризовать на предприятиях нефтяной и газовой промышленности.
Тема
1.
промышленности
Электроснабжение
предприятий
нефтяной
Понятие об электрической и энергетической системах.
Электрические сети. Питающие и распределительные линии передачи.
Стационарные и передвижные электростанции. Категория потребителей.
Требования к электроэнергии. Определение электрических нагрузок
методом коэффициента использования, коэффициента спроса и
максимума.
Электроснабжение
промыслов.
Особенность
электроснабжения нефтяных промыслов в Западной Сибири и на
морских месторождениях.
Магистральные схемы электроснабжения ( одиночные, кольцевые и
двойные магистрали). Радиальная схема электроснабжения (одиночные,
6
двойные с одиночным выключателем, две линии с выключателями на
обоих концах). Смешанные схемы электроснабжения. Выбор сечения
проводов с экономической точки зрения по условию нагрева и потере
напряжения.
Определения потерь в линиях и трансформаторах. Конструктивные
элементы воздушных линий. Основные виды опор. Типы изоляторов.
Провода. Кабельные линии. Соединение и прокладка кабелей в траншее,
блоках, трубах, кабельных каналах. Понятие о токах короткого
замыкания. Ударный ток. Термическо-электродинамическое действие
токов короткого замыкания.
Литература: 1. глава 1; 2. глава 1; 4, глава 4 ; 6 глава3; 8 глава 3.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо тщательно изучить
основные определения. При анализе схем, надо обратить внимание на
основные изображения элементов электрических схем, характеристику
потребителей по надежности электроснабжения. Рассматривая вопросы
на расчете нагрузок надо иметь ввиду, что в расчетную формулу входит
как правило, три величины , из которых две величины бывают известны это расчетные коэффициенты, которые для каждого объекта
определяются экспериментально и приводятся в таблицах, другая
величина - установленная мощностью приемников на объектах,
определяется по паспортным данным. Таким образом, третью величину
всегда можно определить для рассматриваемого объекта.
При изучении схем электрических сетей надо иметь ввиду то
положение, что применение той или иной схемы электроснабжения для
конкретного объекта решается в зависимости от категории надежности
электроснабжения и технико-экономического обоснования.
Необходимо овладеть методикой расчета сечения поводов по
экономической плотности тока и дальнейшей проверкой выбранного
сечения по условиям нагрева и потери напряжения в линии, последние
параметры наименования.
Самым важным вопросом в этой теме является определение тока
короткого замыкания и их действие на предыдущие части оборудования.
Выбранное оборудование в большинстве случаев проверяется действие
токов короткого замыкания.
Вопросы для самопроверки:
1. Перечислите источники энергии для питания потребителей
нефтяной и газовой промышленности.
2. Назовите основные элементы входящие в энергетическую
систему.
7
3. Назовите основные элементы, входящие в электрическую
систему.
4. На какие категории по надежности электроснабжения
подразделяются потребители.
5. Назовите основные параметры, по которым характеризуется
качество электроэнергии.
6. Как отразится на потребителях снижение частоты питающего
тока напряжения.
7. Какие применяются устройства на трансформаторах для
стабилизации напряжения.
8. Какие применяются устройства потребителей для стабилизации
частоты питающего тока.
9. Назовите расчетные коэффициенты, при помощи которых
производится расчет нагрузки .
10. Назовите область определения сечения проводников по
экономической плотности тока.
11. Охарактеризуйте основные виды схем электрических сетей.
12. Как производится выбор проводов по условиям нагрева.
13. Как производится расчет проводников на потере напряжения.
14.Назовите область применения и конструктивные элементы
воздушной линии электропередач.
15.Назовите область применения и способы прокладки кабельных
линий.
16.Назовите условия возникновения и виды коротких замыканий.
17.Какими параметрами характеризуется переходный процесс
короткого замыкания.
18.Назовите последствия действия тока короткого замыкания и
способы его ограничения.
19.Для чего необходимо знать возможные значения тока короткого
замыкания.
Тема 2. Электрооборудование установок высокого напряжения.
Принципиальная
и
структурная
схема
понизительной
трансформатор-подстанцию. Выключатели высокого напряжения, выбор
выключателей, назначение, типы.
Распределительные устройства, назначение, устройство, типы.
Шины конструкции распределительных устройств.
Открытые распределительные устройства. Трансформаторные
подстанции,
открытые,
закрытые,
комплектные.
Специальные
комплектные трансформаторные подстанции для электроснабжения
скважин, оборудованных качалками и погружными электронасосами.
8
Назначение релейной защиты. Виды релейной защиты. Типы
конструкции, принцип действия. Токовое реле. Реле времени.
Промежуточное реле, указательное реле, реле прямого действия. Схемы
максимально- токовой защиты ток срабатывания реле. Коэффициент
чувствительности. Токовая защита от замыканий на землю. Схемы
защиты линий электропередач. Защита понижающих силовых
трансформаторов. Защита асинхронных и синхронных электродвигателей
напряжением выше 1000В. Схемы. Автоматическое повторное
включение. Схемы, назначение. Автоматическое включение резерва, его
назначение и схема.
Методические указания
Прежде всего необходимо изучить принципиальную и структурную
схемы понижающей трансформаторной подстанции, затем их
позиционное расположение на резерве и плане. Следует рассмотреть
конструктивное исполнение силовых трансформаторов, основные его
режимы работы и методику выбора. При изучении конструкции
масляных выключателей нужно изучить особенности гашения дуги,
рассмотреть применяемые приводы к ним, а также условия выбора.
Рассматривая конструктивные исполнения другой коммутационной
аппаратуры следует знать их назначение, расположение в электрических
схемах и условиях выбора.
Далее
надо
рассмотреть
конструктивное
исполнение
измерительных трансформаторов и схемы их включения в электрические
цепи, уметь определить погрешности измерения, а также условия их
выбора.
При изучении релейной защиты надо уяснить её назначение и виды
защит. Конструктивное исполнение различных реле, условные и
изображения на схемах, взаимодействие элементов в схемах. Изучить
схемы AI1B и АВР их назначение.
Вопросы для самопроверки
1.Перечислите основные элементы в схемах понижающей
трансформаторной подстанции.
2.Назовите коммутационные аппараты, применяемые в установках
высокого напряжения, их назначение.
3.Перечислите основные элементы понижающего трансформатора,
их назначение.
4.Назовите режимы работы трансформатора.
9
5.Какие приводы находят применение для коммутационной
аппаратуры.
6.Назовите основные условия выбора для коммутационной
аппаратуры.
7.Назначение короткого замыкателя и отделителя.
8.Назначение вентильного разрядника.
9.Назначение и схема включения трансформатора тока,
конструктивное исполнение.
10.Назначение и схема включения трансформатора напряжения,
конструктивное исполнение.
11.Назначение релейной защиты и требования предъявляемые к
ней.
12.Принцип действия максимально токовой защиты и её виды.
13.Принцип действия индукционных реле.
14.Принцип действия реле прямого тока и косвенного действия.
15.Назначение реле: промежуточного, времени, указанного в схемах
релейной защиты.
16.Назначение и принцип действия токовой защиты от замыканий
на землю.
17.Какие виды защит применяются на линиях электропередач?
18.Какие виды защиты применяются на силовых трансформаторах?
19.Какие виды защиты имеют асинхронные и синхронные
двигатели?
20.Назначение АПВ и АВР.
Тема 3. Электропривод
Общие сведения об электропроводе. Развитие электропривода.
Понятие о динамическом моменте статического сопротивления. Понятие
о
переходном
процессе.
Механические
характеристики
производственных механизмов и электродвигателей. Абсолютно жесткие,
жесткие и мягкие характеристики. Механические характеристики
двигателей постоянного тока (предельного, последовательного,
смещённого
и
независимого
возбуждения).
Естественные
и
искусственные механические характеристики.
Режим
двигателей
генераторный,
противовключения
и
динамического торможения. Способы пуска. Синхронный двигатель.
Угловая характеристика синхронного двигателя. Режимы: двигательный
генераторный. Способы пуска. Методы регулирования частоты вращения
двигателей постоянного тока, асинхронных двигателей. Регулирование
частоты вращения электродвигателей по системе УВ-Д. Частотное
регулирование двигателей переменного тока. Каскадные схемы.
Конструктивное
исполнение
электродвигателей.
Мощность
10
электродвигателя, потребляемая из сети. Энергетические показатели
электродвигателей. Общие принципы выбора двигателей. Нагрузочные
диаграммы Производственных механизмов. Нагревание, охлаждение
электродвигателей. Нагревостойкость изоляционных материалов.
Режимы работ. Продолжительный, кратковременный, повторно кратковременный, перемещающийся режим работы. Выбор мощности
электродвигателя для всех режимов работ. График нагрузок.
Методические указания
При изучении данной темы надо, прежде всего, усвоить общие
сведения об электроприводе, а также хорошо представлять основное
уравнение электропривода и возможные соотношения между моментом
развиваемым двигателем и моментами сопротивления и динамического.
Необходимо тщательно рассмотреть механические характеристики
производственных механизмов и двигателей, их аналитические
выражения, критерии устойчивости работы двигателя в сочетании с
производственным механизмом в общих случаях, а затем более подробно
изучить механические характеристики уже по типам двигателей. При
этом надо обращать внимание на аналитические выражения угловой
скорости и момента в зависимости от параметров напряжения и
конструктивных параметров двигателя. Ибо аналитическое выражение и
механическая характеристика дают ответ на многие вопросы о
возможностях и недостатках двигателей, о режимах их работы и о
возможных способах регулирования угловой скорости. Надо понять
поведение двигателей в переходных процессах как пуск двигателя;
рассмотреть схемы пуска различных по типу двигателей, конструктивное
исполнение и общие принципы выбора двигателей, нагрузочные
диаграммы и режимы их работы.
Вопросы для самопроверки
1.Что называется электроприводом.
2.Назовите типы электроприводов, преимущества и недостатки
каждого из них.
3.Напишите основное уравнение электропривода.
4.В каком случае возможна устойчивая работа электропривода?
5.Между какими параметрами выражает связь механическая
характеристика производственных механизмов и электродвигателей.
6.Как подразделяются механические характеристики, дайте их
характеристику.
11
7.Что понимается под устойчивой и неустойчивой работой
электропривода?
8.Какой вид имеет механическая характеристика двигателя
постоянного тока параллельного возбуждения при различных режимах
работы?
9.Какой вид имеет механическая характеристика асинхронного и
синхронного двигателя при различных режимах работы.
10.Охарактеризуйте условия пуска асинхронного двигателя и
возможные при этом схемы пуска.
11.Условия и порядок запуска синхронного двигателя, возможные
при этом схемы пуска.
12.Условия и порядок запуска двигателей постоянного тока.
13.Для чего необходимо регулировать частоту вращения
двигателей.
14.Назовите за счет изменения, каких параметров можно изменить
угловую скорость вращения асинхронного, синхронного двигателя и
двигателя постоянного тока.
15.Как реализуется изменение угловой скорости асинхронного
двигателя в схемах электрических каскадов.
16.Как происходит изменение угловой скорости производственного
механизма при применении электромагнитной муфты скольжения?
17.
Назовите
конструктивные
элементы
электродвигателей, способы защиты их от воздействия окружающей
среды.
18.Какие климатические исполнения двигателей вы знаете?
19.Перечислите
классы
нагревостойкости
изоляционных
материалов.
20.Перечислите основные режимы работы двигателей и дайте
каждому характеристику.
21.Какая последовательность расчёта мощности двигателя,
работающего в различных режимах?
22.Напишите формулы для расчёта эквивалентного тока, момента,
мощности и область их применения.
Тема 4. Аппаратура и схемы управления электродвигателя
ми
Ручная и автоматическая аппаратура управления. Рубильники,
пакетные выключатели, предохранители, предохранитель- выключатель,
БПВ, автоматы. Контакторы переключатели- резисторы. Реле управления
постоянного тока РН- 50, РЭ- 5000, РВЭ- 800, МКУ- 48, командные
аппараты КЭП- 12У. Магнитные усилители. Электромагнитные муфты.
Вакуумные контакторы. Способы изображения схем, условные
12
обозначения. Схема контакторного управления. Требования к ним.
Монтажные и элементные схемы. Силовые цепи управления. Тепловые
узлы схем. Схемы включения кнопок. Схемы блокировочных связей двух
двигательных приводов. Схемы пуска электродвигателей постоянного
тока и функции тока, времени. Управление электродвигателей с
помощью реверсивного магнитного пускателя. Схема пуска
асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени.
Методические указания
Необходимо рассмотреть назначение аппаратуры управления и
защиты для ручного и автоматического управления, изучить
характеристики и их конструктивное исполнение, а также область
применения в электрических схемах нефтепромысловых установок
различных типов и назначение реле, обратив при этом внимание на их
составные
элементы
и
взаимодействие.
Тщательно
изучить
бесконтактные аппараты управления (сельсины и магнитные усилители),
а также полупроводниковые приборы ( диоды, тиристоры). Для изучения
классификации схем управления нужно предварительно изучить по [ 9,
том 1, раздел 10] «основные правила оформления конструкторской
документации», где надо тщательно рассмотреть условные графические
обозначения, применяемые в схемах там же на странице 312 или по
другим источникам. Далее следует приступить к изучению различных
схем приведённых в учебнике.
Вопросы для самопроверки
1.Назовите главные функции аппаратуры управления защиты?
2.Как классифицируются аппараты управления?
3.Какие функции выполняет в электрической цепи предохранители,
их
классификации?
4.Назначение в цепях управления блока- выключателя и автомата.
5.Назначение контактов переменного и постоянного тока,
конструктивные основные элементы.
6.Назначение
резисторов
аппаратов
управления
и
их
конструктивное исполнение.
7.Принцип действия сельсина и его конструктивное выполнение.
8.Принцип действия магнитного усилителя и его конструктивное
исполнение.
9.Какие функции выполняет схема автоматического управления.
10.Как достигается надёжность схемы управления.
13
11.Какие различают цепи в электрических схемах, дайте
характеристику и состав каждой из них.
12.Перечислите, какие существуют электрические схемы
управления по способу их изображения.
13.Для чего в схемах управления применяются блокировочные
связи, приведите примеры.
14.Как осуществляется пуск двигателей функции времени и тока.
15.При помощи, каких аппаратов управления и как осуществляется
реверсивное управление двигателями.
16.Как осуществляется пуск асинхронного двигателя с фазным
ротором в функции времени.
Тема 5. Взрывобезопасность электрооборудования
Окружающая среда и требования к электрооборудованию. Понятие
о взрывоопасности. Классификация взрывоопасных установок. Пожарные
установки и их классификация. Виды исполнения электрооборудования
для взрывоопасных и пожароопасных установок. Виды уровня
взрывозащиты оборудования: оборудование повышенной защиты против
взрыва. Оборудование взрывобезопасности при нормальной работе и при
возможных неисправностей. Оборудование взрывобезопасное при любых
повреждениях. Маркировка взрывозащитного электрооборудования.
Требование техники безопасности.
Литература: 1. Глава 5; 2. Глава 6; 3. Глав 4; 7. Глава 20.
Методические указания
Большое число помещений, которых размещает технологические
установки нефтяной и газовой промышленности, а также некоторые
установки, монтируемые на открытом воздухе могут иметь
взрывоопасные зоны. Во взрывоопасных зонах установок должно
применятся взрывозащитное электрооборудование и специальные виды
прокладки проводов и кабелей. При изучении этой темы необходимо
рассмотреть классификацию: Взрывоопасных смесей, взрывоопасных зон
помещений и установок, взрывозащищенного электрооборудования.
Следует
обратить внимание
на
конструктивное
исполнение
электрооборудовании взрывонепроницаемой оболочкой, повышенной
надёжности против взрыва, продуваемое под избыточным давлением и
соответственно на их маркировку.
14
Вопросы для самопроверки.
1.Сколько имеется категорий взрывоопасной смеси.
2.Сколько имеется групп взрывоопасной смеси.
3.Классификация взрывоопасных зон помещений на классы.
4.Электрооборудование с взрыва непроницаемой оболочкой,
конструктивное исполнение, маркировка.
5.Электрооборудование повышенной надёжности против взрыва,
конструктивное исполнение, маркировка.
6.Электрооборудование, продуваемое под избыточным давлением,
конструктивное исполнение, маркировка.
7.Взрывозащитное электрооборудование с масленым наполнением,
конструктивное исполнение, маркировка.
8.Электрооборудование искробезопасного исполнения, маркировка.
9.Техника
безопасности
при
эксплуатации
и
ремонте
электрооборудования во взрывоопасных помещениях.
Тема 6. Электрооборудование буровых установок
Общая характеристика буровых установок. Новые отечественные
установки и лучшие зарубежные. Технические данные. Основное и
вспомогательное оборудование. Распределение электроэнергии на
буровой. Электропривод ротора. Электробур. Назначение, устройство.
Схема управления двигателем электробура. Автоматические регуляторы
подачи долота. Упрощённая схема РПДЭ- 3. Принципиальная схема
регулирования тока двигателя Электробура, регулятор АВТ- 2.
Электропривод лебёдки. Характеристика и мощность электропривода
лебёдки. Станции управления асинхронными и синхронными
электродвигателями привода лебёдки. Синхронный привод буровых
Насосов и привод по схеме вентильного каскада, схемы управления.
Синхронный буровой электродвигатель с бесщеточным возбуждением
(СДБО), схема управления. Характеристика и мощность электропривода
буровых насосов. Станции управления электродвигателями буровых
насосов. Схемы управления синхронным электродвигателем насоса.
Электрооборудование вспомогательных механизмов. Схема управления
электрооборудованием механизмов АСП-3.
Методические указания
При изучении данной темы необходимо ознакомиться с
технологией строительства скважин, а затем изучить применяемое
оборудование для этой цели, которое разделяется на основное и
15
вспомогательное, их число и электровооруженность определяется
классом и назначением буровой установки. В соответствии с этим
необходимо рассмотреть классификацию буровых установок и их
характеристику, далее следует изучить схемы расположения
оборудования на БУ.
При рассмотрении электроснабжения следует иметь ввиду, что оно
осуществляется при помощи комплектных распределительных устройств,
далее следует изучить несколько схем БУ. При изучении электропривода
долота надо изучить характеристику процесса и требования,
предъявляемых к электроприводу. Обратить внимание на то положение,
что при роторном бурении требуется регулирование угловой скорости для
ведения процесса бурения в оптимальном режиме. Надо рассмотреть возможные варианты регулирования угловой скорости электропривода, применяемые сейчас и в перспективе.
При рассмотрении вопросов, относящихся к электрооборудованию
надо обратить внимание на конструктивное исполнение двигателя и тему
электроснабжения. Изучить схему управления двигателем электробура,
его защиту от ненормальных режимов работы.
Автоматические регуляторы подачи долота на забой находят все
большее применение, их применение увеличивает общее количество электрооборудования, но эти дополнительные затраты окупаются тем, что при
применении их процесс разрушения породы осуществляется в
оптимальном режиме, повышается культура производства, улучшаются
условия труда бурильщика. Особое внимание следует обратить на
изучение режима работы привода буровой лебедки. Здесь могут
применятся для привода асинхронные и синхронные двигатели. Надо
иметь ввиду что синхронные двигатели для этих целей применяются
только в сочетании с электромагнитной муфтой. Далее следует
приступить к изучению схемы управления двигателями основного и
вспомогательного привода.
Вопросы для самопроверки
1. По какому основному параметру классифицируются буровые
установки.
2. Перечислите основное и вспомогательное электрооборудование
на буровой установке.
3. Как осуществляется электроснабжение буровых установок.
4. Какие требования предъявляются к электроприводу ротора.
5. Требования, предъявленные к двигателю электродвигателя.
6. Как осуществляется электроснабжения двигателя, его
конструктивное исполнение.
16
7. Принцип работы автоматического регулирования подачи долота
на забой РПДЭ-3 и АВТ-2.
8. Требования к электроприводу буровой лебедки.
9. Как осуществляется запуск асинхронного двигателя с фазным
ротором для привода лебедки и регулирование угловой скорости.
10. Как осуществляется регулирование угловой скорости
электропривода буровой лебедки при применении синхронного
двигателя.
11. Перечислите виды защит основных двигателей на БУ.
12. Требования, предъявляемые к электроприводу буровых насосов.
13. Как изменяется подача насоса на БУ.
14. Чем вызвана необходимость применения БУ АСП-3, режим и
схемные решения ее управления.
15.Напишите расчетные формулы для определения мощности:
двигатели лебедки, насоса; условия выбора двигателей.
Тема 7. Электрооборудование установок для насосной добычи
нефти
Выбор мощности двигателей. Электродвигатели для станковкачалок. Серии, технические данные, КПД, cos у электродвигателей
станков- качалок. Самозапуск станков качалок. Общая схема
глубиннонасосной установки. Схема устройства глубинного плунжерного
насоса. Определение мощности электродвигателя. Схема питания
глубиннонасосных установок с напряжением распределительной сети 6
кВ; 0,38 кВ и по схеме блок-линия-трансформагор. Аппаратура
управления электродвигателями станков-качалок. Схемы блоков
управления СУС для электродвигателей станков-качалок. Синхронные
двигатели с когтеобразными полюсами для станков-качалок.
Трансформаторы для питания погружных электродвигателей. Схема
станции управления ШГС- 5805. Основные элементы бесштанговой
насосной установки. Устройство и принцип работы погружного
электродвигателя. Технические данные погружных электродвигателей.
Марки кабелей и технические данные автотрансформатора. Станции
управления
погружными
электродвигателями
ПЭД.
Ручное,
автоматическое управление. Выбор электрооборудования бесштанговой
насосной установки. Электрические установки для депарафинизации
скважин.
Методические указания
17
Значительную долю добываемой нефти в России получают из
скважин, оборудованных глубиннонасосными установками. Вид
применяемого насосного оборудования определяется сочетанием
суточной производительности скважины и глубины подвески насосов.
Познакомившись с общим вопросами применения глубиннонасосного
оборудования, следует приступить к изучению глубиннонасосных
штанговых установок, где необходимо рассмотреть принцип работы;
конструктивные элементы и взаимодействие между ними; параметры,
характеризующие установку. Далее следует изучить характер изменения
мощности, момента на валу приводного двигателя установки
неуравновешенной и уравновешенной и изменение КПД и коэффициент
мощности электродвигателя станка-качалки. После чего изучить
расчетные формулы для определения мощности двигателя для привода
станка- качалки, но здесь надо иметь ввиду, что протекание пускового
процесса зависит также от начального положения кривошипа станка и от
того, как изменяется нагрузка непосредственно после начала пуска.
Следует также учитывать, что в случае снижения напряжения в
питающей сети во время пуска двигателя, соответственно уменьшается
начальный пусковой момент двигателя. Следовательно, исходя из этих
условий появляется дополнительное условие на выбор двигателя - это
отношение моментов. Далее следует изучить типы применяемых
двигателей, их характеристики и конструктивное исполнение, схемы
блока
СУС
управления
электродвигателем
станка-качалки.
При высоких дебитах скважин применяются в скважинах бесштанговые
насосные установки. Необходимо ознакомиться с основными элементами
установки. Поскольку двигатель работает в сложных условиях, то это
обстоятельство обуславливает его конструктивное исполнение и
применение средств защиты от проникновения внутрь двигателя
пластовой жидкости. Все эти особенности надо изучить, а также
рассмотреть схемы управления электродвигателями, электроснабжения и
методику расчета и выбора оборудования.
Вопросы для самопроверки:
1. Перечислите область применения и основные элементы
штанговой глубиннонасосной установки.
2.Какими
параметрами
характеризуется
штанговая
глубиннонасосная установка.
3. Какие различия в графике мощности на валу двигателя станкакачалки уравновешенной и неуравновешенной.
18
4. Как изменится цикл КПД и коэффициент мощности у двигателя
станка- качалки.
5. Перечислите основные формулы для расчета мощности двигателя
станка- качалки.
6. Какие условия выбора двигателя для привода станка- качалки.
7. Чем обусловлено применение для привода станка-качалки
синхронных двигателей?
8. Схемы электроснабжения скважин и какие КТП применяются для
этих целей.
9.Схемные решения блока СУС для управления электродвигателей
СК
10.Основные элементы бесштанговой насосной установки, область
применения.
11.Конструктивное исполнение погружных двигателей и их защита
от проникновения внутрь пластовой жидкости.
12.Схемы электроснабжения ПЭД, схемные решения применяемых
КТП
13. Схемные решения станции управления типа ШГС - 5805.
14.Расчет мощности двигателя для привода погружного насоса,
условия выбора двигателя.
15. Объясните сущность депарафинизации скважин, какие методы
применяются.
16.Перечислите электрические способы и электрооборудование,
применяемые для депарафинизации скважин.
Тема 8. Электрооборудование промысловых компрессорных,
насосных станций, установок обезвоживания и обессоливания нефти.
Типы компрессоров. Выбор мощности электродвигателя. Типы
электродвигателей. Схемы питания компрессорной станции. Схема
управления и защиты синхронного двигателя привода компрессора.
Оборудование промысловых компрессорных станций. Типы насосов,
типы электродвигателей. Электродвигатели типы СТД с безщеточной
системой возбуждения, применяемые на КНС. Электрооборудование
насосных
станций
внутрипромысловой
перекачки
нефти
и
электрооборудование насосных станций для закачки воды в пласт.
Обезвоживание и обессоливание нефти электрическим полем.
Термохимические и электрические методы. Электрообезвоживающие и
обессоливающие промысловые установки. Технологическая схема
обессоливающей установки. Устройство шарового и горизонтального
электродегидратора 1ЭГ-160.
Литература: 1. глава 9; 2. глава 9; 3. глава 6; 7. глава 17, 18; 8. глава 6.
19
Методические указания:
Эта тема является одной из самых важных в курсе, так как
рассматриваемые в ней объекты имеют самое широкое распространение
на предприятиях газовой и нефтяной промышленности. Вначале
необходимо ознакомится с технологическими процессами. Далее следует
изучить типы применяемых компрессоров, область использования, их
технические характеристики, положение и состояние агрегатов в момент
запуска, дополнительные условия по выбору двигателя- пусковой момент
не должен быть меньше номинального. Это обстоятельство учитывает то
положение, когда в случае кратковременного исчезновения или резкого
снижения
напряжения в
питающей сети
с
последующим
восстановлением нормального питания, двигатель будет разгоняться при
нагруженном компрессоре. Рассмотреть приближенную формулу для
определения мощности электродвигателя для привода компрессора,
обращая внимание на параметры в неё входящие и на их размерность
Газовые компрессорные станции на промыслах являются
взрывоопасными установками, поэтому надо изучить тщательно типы
применяемых двигателей и другое оборудование, их конструктивное
исполнение.
Следует изучить тщательно схемы электроснабжения станции и
компрессорного агрегата, т.к. это объекты относятся к потребителям
первой категории по надежности электроснабжения. Надо обратить
внимание на схемные решения, обеспечивающие необходимую
надежность. Рассмотреть схемы управления двигателями и их защиты.
Следует иметь ввиду, что сейчас все шире стали применяться для
привода синхронные двигатели с безщеточной системой возбуждения.
На
нефтепромысловых
нефтеперекачивающих
станциях
электропривод применяется тот же, что и на компрессорных станциях.
Возможность работы насосного агрегата на магистраль определяется
сравнением работы характеристик насоса и магистрали.
Потребители водяных насосных систем поддержания пластового
давления - центральные, относятся к первой категории надежности, а
кустовые насосные станции в ряде случаев могут быть отнесены к
третьей. В последние годы широко применяются блочные КНС и для
привода в них применяются двигатели серии СТД, единичная мощность
их имеет тенденцию к увеличению.
При изучении вопроса обезвоживания и обессоливания нефти
электрическим полем надо тщательно изучить физику поведения
дисперсной среды при воздействии на неё электрическим полем, а затем
приступить к рассмотрению характеристики электродегидраторов и их
20
конструктивному исполнению, схемных решений управления и защиты.
Вопросы для самопроверки
1.Перечислите
типы
применяемых
компрессоров,
их
характеристика
2.Напишите формулу для определения мощности двигателя для
привода компрессора, условия выбора двигателя.
3.Типы применяемых двигателей, их компоновка с компрессорами
на КС.
4.Каким образом достигается надежность электроснабжения КС,
схемные решения.
5.Схемные решения при самозапусЛ двигателей компрессорных
станций.
6.Как определяется возможность работы насосного агрегата
магистрали.
7.Какими параметрами характеризуется рабочая характеристика
насоса.
8.Назначение КНС и БКНС, типы применяемых насосов.
9.Написать формулу для расчета мощности двигателя для привода
насоса, для перекачки нефти.
10.Физика процесса воздействия электрического поля на стойкость
эмульсии.
11 .Перечислить другие способы воздействия на эмульсию и как
они реализуются на практике.
12.Назначение и конструктивное исполнение электродегидраторов.
13.Схемные решения управления работой электродегидраторов.
14.Объяснить процесс обессоливания нефти.
Тема 9. Электрическое освещение нефтяных, промыслов
Источники света и осветительная арматура. Лампы накаливания,
люминесцентные лампы и прожекторы. Переносные и стационарные
светильники. Методы расчета осветительных установок. Освещение
буровых установок. Освещение скважин, резервуарных парков и
открытых установок. Освещение взрывоопасных помещений.
Литература: 1. глава 6; 2. глава 10; 4. глава 7; 8 глава
Методические указания
21
Большинство предприятий нефтяного и газового промысла
работают в три смены. Для создания нормальных условий для
работающих необходимо искусственное освещение.
Для изучения этой темы необходимо повторить из курса физики
основные светотехнические определения, затем изучить конструктивное
исполнение ламп накаливания и люминесцентных, их техникоэкономические показатели, а также влияние величины питающего
напряжения на них. Рассмотреть конструктивное исполнение
светильников на буровой установке и других объектах.
Методов расчета осветительных установок несколько, выбирают в
зависимости от характера освещаемого объекта. Число и мощность
светильников для общего освещения небольших помещений (при
равномерном распределении светильников) определяют методом
коэффициента использования светового потока. Освещение открытых
пространств больших цехов, местное и комбинированное освещение
рассчитывают точечным методом. Для приближенного расчета общего
освещения прибегают к методу удельной мощности. Используя тот или
иной метод и производя выбор светильников надо пользоваться
справочной литературой, например, Кнорринг Г.М. Справочная книга для
проектирования освещения. Энергия, 1976
Вопросы для самопроверки
1.Дайте определение освещенности и светового потока.
2.Дайте характеристику лампам накаливания, их конструктивное
исполнение.
3.Дайте
характеристику
люминесцентным
лампам,
их
конструктивное исполнение.
4.Как изменяются основные технико-экономические показатели
ламп от величины напряжения.
5.Конструктивное исполнение светильников, применяемых на
промыслах
6.Перечислите виды освещения и область применения.
7.Конструктивное исполнение светильников, применяемых во
взрывоопасных помещениях.
8.Перечислите методы расчета освещения и область применения.
Тема 10. Коэффициент мощности и экономия электрической
энергии.
Коэффициент
мощности.
Средневзвешенный
коэффициент
мощности. Потребители реактивной энергии на промыслах. Методы
22
повышения коэффициента мощности. Схемы включения конденсаторов и
векторных диаграмм токов и мощности.
Размещение компенсирующих устройств. Схемы включения
конденсаторных батарей. Вопросы экономии электроэнергии. Удельные
нормы расхода электроэнергии на основные процессы в нефтяной и
газовой промышленности.
Литература: 1.глава10; 2 глава 13; 8 глава 9.
Методические указания
Работа асинхронных двигателей, трансформаторов и других
устройств переменного тока, обладающих индуктивным сопротивлением,
сопровождается процессом непрерывного изменения возникающего в них
магнитного потока. При изменении потока возникает ЭДС самоиндукции.
Это составляющая мгновенной мощности называется реактивной
мощностью, а как известно, реактивная энергия не производит полезной
работы. Между тем обмен реактивной мощностью между потребителями
и их источниками приводит к добавочным потерям активной энергии.
Количественные соотношения между активной и реактивной мощностью
оцениваются коэффициентом мощности. Повышение cos у является
народно-хозяйственной задачей. Поэтому следует изучить все способы
повышения cos у и пути рационального использования электроэнергии.
Необходимо овладеть методикой расчета компенсирующих устройств и
рассмотреть схему их включения и защиты.
За последнее время совершенствуется система нормирования
потребления электроэнергии на основные процессы, оно выражается в
определении удельных расходов электроэнергии в нефтяной и газовой
промышленности, с которыми можно ознакомиться в учебнике и на
предприятиях. Удельные нормы являются оценочными, которые
позволяют осуществлять контроль рационального использования
электроэнергии.
Вопросы для самопроверки
1.Объясните сущность появления реактивной мощности.
2.Способы определения коэффициента мощности за период (смену,
месяц, квартал).
3.Назовите основные потребители реактивной энергии на
промыслах
4.Перечислите
основные
технические
мероприятия,
способствующие повышению коэффициента мощности.
5. Схемы включения компенсирующих устройств.
23
6.Как подсчитать необходимую мощность компенсирующего
устройства для повышения заданного коэффициента мощности.
7.Назовите основные пути экономии электроэнергии на
предприятии.
8.Что выражают удельные нормы расходов электроэнергии и как
при помощи их можно оценить рациональность использования
электрической энергии.
Тема 11. Техника безопасности и защитные заземляющие
устройства.
Основные правила эксплуатации и безопасного обслуживания
электроустановок. Неисправности электрооборудования и способы их
устранения. Опасность поражения электрическим током. Категории
помещений. Защитные средства: основные и дополнительные,
напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Защитное заземление. Шаговое
напряжение. Отключение поврежденного оборудования. Норма
сопротивления заземляющего контура. Оказание первой помощи при
поражении электрическим током. Защита от перенапряжения. Защита
окружающей среды.
Литература: 1. глава 11; 2. глава 14; 3. глава 10; 4. глава 10; 8. глава
11;6..глава 9-5, 10-4, 12-10,13-9, 14-3.
Методические указания
Прежде всего необходимо изучить организацию эксплуатации
электрооборудования по учебным материалам и у себя на предприятии,
должностные инструкции и инструкции по технике безопасности на
рабочих местах. Рассмотреть классификацию помещений по степени
опасности поражения людей электрическим током, электроустановок в
зависимости от напряжения. Надо знать условия и порядок проведения
работы во взрывоопасных помещениях и наружных взрывоопасных
установок. Четко представлять устройство и назначение заземления и его
работу, изменение потенциала в зависимости от расстояния до
заземлителя, схемы защитного отключения. Изучить способы и методы
освобождения пострадавшего от действия тока и правила оказания
пострадавшему первой помощи.
Вопросы для самопроверки
1.Классификация помещений по степени опасности поражения
электрическим током.
24
2.Классификация оборудования и установок от номинального
напряжения.
3.Перечислите основные неисправности электрооборудования и
способы их устранения.
4.Правила работы в электроустановках до 1000 В и свыше 1000 В.
5.Какие дополнительные средства защиты применяются в
установках низкого и высокого напряжения.
6.Классификация основных и дополнительных средств защиты
(приведите примеры)
7.назначение и конструктивное исполнение защитного заземления
8.Дайте определение - шаговое напряжение и напряжение
прикосновения, способы их уменьшения.
9.Как действует в схемах защиты защитное отключение.
10.Приемы освобождения пострадавших от действия тока.
11.Основные приемы и способы оказания пострадавшему первой
помощи.
V. Задание на контрольную работу
При изучении курса «Электрооборудование промыслов» студенты
выполняют контрольную работу. Она выполняется после изучения всего
материала программы. Контрольная работа выполняется в отдельной
тетради, желательно в клетку. Условия задания и задач обязательно
переписываются. Оставляются поля шириной 25-30 мм и для замечания
рецензента, а в конце тетради 2-3 свободных страницы для рецензии.
Условия задач, исходные данные берутся по своему варианту
которые должны соответствовать последней цифре шифра студента.
Текстовая и расчетная часть должны выполняться чернилами; чертежная
графика следует выполнять аккуратно, простым карандашом с
соблюдением ГОСТа. Решение задач следует вести в международной
системе единиц измерения (СИ).
Сначала нужно напечатать расчетную формулу в буквенном
выражении, затем написать все буквенные параметры, входящие в эту
формулу с указанием размерности. Далее исходные параметры по
размерности перевести в размерность параметра формулы, подставить эти
численные значения в расчетную формулу и вычислить результат.
Работу, выполненную согласно задания, выслать для рецензии в сроки,
установленные учебным планом. После получения работы из учебного
заведения с рецензии преподавателя, необходимо исправить отмеченные
ошибки, выполнить все его указания, соответственно проработав
недостаточно усвоенный материал. Если в ходе выполнения контрольной
25
работы возникают затруднения, с которыми студент не может
самостоятельно справиться после изучения рекомендуемой литературы,
то он может обратиться в ННК для получения консультации.
Ниже приведены номера вариантов конкретно для теоретических
вопросов и задач.
№
№
Вопросы
Вариа
п/п
нта
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
4
1
2
3
5
1
2
3
6
1
2
3
Объяснить,
каково
состояние
электрификации
предприятий нефтяной и газовой промышленности в стране
Начертить и описать работу схемы управления
асинхронным двигателем буровой лебёдки.
Показатели качества электроэнергии и их влияние на
работу потребителей
Записать условие выбора силовых выключателей. Общая
характеристика
масляных
выключателей,
их
конструктивное выполнение.
Начертить и описать работу схемного управления
синхронным двигателем бурового насоса.
Описать конструктивное исполнение асинхронного
двигателя.
Объяснить назначение распределительных устройств, их
конструктивное исполнение
Начертить и описать схему управления электробуром.
Перечислить конструктивные элементы кабельных линий,
дбдааъ.их. применения
Объясните, как производится пуск и регулировка скорости
вращения двигателей постоянного тока.
Начертить и описать схему управления автоматическим
регулятором подачи долота на забой типа РПДЕ-3.
Основные конструктивные элементы воздушных линий,
область ее применения
Объяснить как производится регулирование угловой
скорости асинхронного двигателя.
Начертить и описать схему реверсивного управления
синхронного коротко замкнутого двигателя.
О Объяснить физику процесса разрушения поверхностной
П пленки водонефтяной эмульсии в электрическом поле.
К Какие существуют методы обезвоживания и обессоливания
нефти, физика процесса.
Начертить и описать схему распределения электроэнергии
на буровой установке БУ-75 БрЭ.
О Объяснить устройство ламп накаливания, их параметры,
26
7
1
2
3
8
1
2
3
9
1
2
3
10
1
2
3
область применения.
О Объяснить, как производится пуск, регулирование угловой
скорости синхронного двигателя
Начертить и описать схему управления станком-качалкой
при помощи блока СУС-01.
Ч Что называется релейной защитой, какие функции она
выполняет, основные требования.
О Объясните назначение, область применения схем АВР и
А АПВ.
Н Начертить и описать схему питания электрооборудования
компрессорной станции.
Объяснить, как производится расчет и выбор сечения
проводов линий электропередачи.
Д Дать классификацию электродвигателей по роду тока,
напряжения и механическим характеристикам.
Н
Начертить и описать схему управления и защиты
электродвигателя привода компрессора.
О Объясните сущность повышения коэффициента мощности
при помощи статистических конденсаторов.
Ч
Что понимается под коротким замыканием, виды короткого
замыкания, причины, для чего определяется ток короткого
замыкания в электрических сетях.
Н Начертить и описать схемы токовой защиты от замыканий
на землю
П
Перечислить основное оборудование глубиннонасосной
установки, какими параметрами характеризуется.
Задача 1. На нефтеперекачивающей станции установлены 4 насоса, в
том
числе
один
резервный
с
параметрами
(табл.2)
Определить: мощность двигателя для привода насоса и выбрать
двигатель, записать его данные; мощность трансформатора для питания
НПС, выбрать трансформатор, определить сечение питающей линии по
экономической плотности тока и выбрать мерку провода.
27
Таблица 2.
Задача 2. На нефтепромысловой компрессорной станции установлено 4 компрессорных агрегата с параметрами (таблица 3) .
Определить: Мощность для привода компрессора, выбрать
двигатель, записать его данные. Рассчитать мощность компенсирующего
устройства для компенсации реактивной мощности и повышения cos у =
0.95. Записать тип, данные компенсирующего устройства, начертить
принципиальную схему включения, защиты, разряда конденсаторной
батареи в однолинейном исполнении.
28
Методические указания к решению задач:
К задаче 1. Для определения мощности электродвигателя для привода
центробежного насоса записывают расчетную формулу, которая имеет
следующий вид:
P
QHp • 9.81
 м • пер
Числовой пример:
Дано: Q=0.1 м3/сек
Н= 100 м
 н  0.8;   9000 y / м 3 Найти: Р.
Центробежные насосы, как правило, соединяются непосредственно
с электродвигателем, поэтому ηпер< 1. Для числового примера принимаем
ηпер=1.
Удельный вес жидкости и плотность имеют следующую зависимость:
γ= р • 9.81 н/м3
29
Коэффициент запаса принимаем К3= 1.1, тогда
P
0.1 • 100 • 9000
• 1.1 • 10 3  213.7(кВт )
0.8 • 1
2. Для выбора двигателя необходимо знать условие выбора для
привода насоса, условием выбора является Рр меньше или равно Рн В
нашем случае Рр = 123.7 (кВт)
Р„ - номинальная паспортная мощность двигателя ( кВт)
Помещения нефтенасосных станций взрывоопасны и относятся
к классу В-1А. Устанавливаемое в них электрооборудование должно быть
во взрывозащитном исполнении.
При
мощности
двигателя
до
160
кВт
применяется
короткозамкнутые асинхронные двигатели. Во взрывонепроницаемом
исполнении на напряжении до 660 В.
Для насосов, требующих мощности выше 160-220 кВт и более,
применяются двигатели на напряжение 6 кВт в исполнении, продуваемом
под избыточным давлением, короткозамкнутые асинхронные и
синхронные двигатели в нормальном исполнении с установкой за
пределами взрывоопасного помещения.
Большинство центробежных насосов соединяются непосредственно
с приводным двигателем, рабочие колеса которые имеют большую
частоту вращения, чаще всего 1500-3000 об/мин.
Исходя
из
перечисленных условий выбираем двигатель на 3000 об/мин
(синхронной) и записываем его каталожные данные.
3.Рассматриваемая насосная станция по требуемой надежности
электроснабжения относится ко 2-ой категории сложности и может быть
запитана как от однотрансформаторной так и от двухтрансформаторной
подстанции. Поскольку имеется по усвоению задачи только 3 рабочих
насоса,
принимаем
схему
питания
потребителей
от
однотрансформаторной подстанции.
4.Определим расчетную мощность потребителей методом
расчетных коэффициентов. Мощность вспомогательных механизмов на
насосной станции, как правило, не превышает 5% от номинальной
мощности. Поэтому этими значениями в расчете пренебрегаем.
30
Значение расчетной мощности находим по формуле:
Pp=∑ Рн • Kc, где
∑ Рн- суммарная номинальная мощность потребителей насосной,
Кс - коэффициент спроса находим по таблице (2,3).
Принимаем Кс = 0.7 ( для насосных станций)
Рр = 3 • 132 • 0.7 = 177, 2 кВт
Находим реактивную мощность по формуле:
QP = PP*tgγ
Коэффициент мощности электроприемника ( см. данные по двигателю)
1  cos 2 
sin 
cos γ = 0.9 tg 

cos 
cos 
Значения (у) можно определить и по таблицам:
у = 26°; tg γ= 0.49
Qp= 177.2 • 0.49 = 86.8 кВар.
Находим полную мощность по формуле:
Sp = VP2p + Q2P = 197 кВа
4.Находим мощность трансформатора из следующего условия оптимальная нагрузка трансформатора на предприятиях нефтяной и
газовой промышленности принимается.
К3= 0.6 : 0.8
Для однотрансформаторной подстанции принимаем K 3 
0.8 
197
;
S тр
S тр 
Sp
S тр
197
 246кВа
0.8
31
5.Выбираем по каталогу трансформатор из условия S^ меньше или
равно SH Ближайшее стандартное значение. Выбираем по справочнику
двухобмоточный трансформаторе масляным охлаждением.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫБРАННОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
Питание силового
воздушной линией.
трансформатора
осуществляется
чаще
всего
6. Для определения сечения питающей линии со стороны 6 кВ
необходимо знать расчетное значение тока. Оно может быть определено
по формуле. _ Pp  3I pU cos  ; I p 
177.2
 19 А
1.73 • 8 • 0.9
Для определения сечения питающего провода согласно ПУЭ
следует пользоваться выражением:
q
Ip
Iэ
( мм 2 )
IР - расчетная сила тока нагрузки на проводник (А )
I - экономическая плотность тока (А/мм2)
Экономическая плотность тока берется из таблиц, она зависит от
типа
линии,
географического
расположения,
а
также
от
продолжительности
использования
максимума
нагрузки.
Для числового примера берем: вид линий- воздушная линия с
голыми алюминиевыми проводами в европейской части.
I msx  5000ч / год
32
1= 1,0 (А/мм2), тогда q=
19
=19(мм2)
1
Метод определения сечения проводов по экономической плотности
тока является приближенным по этому условие выбора является условие
q станд меньше или равно qp. выбираем провод марки АС-16
Задача 2.1. мощность для привода компрессора можно приближенно
определить по формуле:
P
P
z • m • 10 3
P1V0 K 3 [( 2 )
 инд •  м ех •  пер (m  1)
P1
m 1
zm
 1];
Числовой пример:
Z=1, газ- нефтяной газ
Р, = 105 ( Па); Р2 = 7 • 105 (Па); V0 = 0.3 ( м3/сек);
Принимаем: К= 1.2; т=1.3
ηинд=0.7; ηмех= 0.9; ηпер=0.97
η=750 об/мин
1*1,3*10-3
7*105 1.3•1
Р=----------------------------*105 -0,3-1,2*[(------ ) 1•1,3];
0,7*0,9*0,97-(1,3-1)
105
( 7*105)
1.3-1
1.3
=1.566
5
10
Показательную функцию можно вычислить при помощи
калькулятора, логарифмированием или с помощью таблицы
1* 1.3* 10'3
Р= -----------------------------105 — 0.3 — 1.2 •( 1.566- 1)= 150кВТ
0.7* 0.9* 0.97-(1.3-1)
В газовых компрессорах установках, где мощность двигателей не
превышают 150- 200 кВт и напряжение питания установок до 1000 В,
целесообразно применять асинхронные короткозамкнутые двигатели во
взрывонепроницаемом
исполнении,
например
ВАО
(ВАО2),
33
выпускаемые для мощностей 132-135 кВт на 600-3000 об/мин.
Используются двигатели напряжением 6 кВ в исполнении, продуваемом
под избыточным давлением. По условиям пуска могут применяться как
асинхронные короткозамкнутые, так и синхронные двигатели, при
применении синхронных двигателей отпадает необходимость в
компенсации реактивной мощности.
2. Условие выбора двигателя. Для привода поршневого Рр < Рн
компрессора частота вращения вала двигателя, чаще всего, принимается
600- 750 об/мин.
По справочнику выбираем двигатель на 750 об/мин ( синхр.) ВАО355?
Техническая характеристика электродвигателя
3.Необходимо мощность
определить по формуле:
компенсирующего
устройства
можно
Qк = Q1 - Q2 = Pc r(tg γ1 - tg γ2);
где Pc r - средняя годовая мощность,
cos γ1= 0.85 (см. характеристику двигателя)
cos γ2 = 0.95 ( см. условию задачи) tg γ1 =0.52; tg γ2 = 0.33
Среднюю активную
коэффициенту:
мощность
Ки 
определим
по
расчетному
Pcp
Pи
∑Pcp=Kи∑Pи,
Принимаем: Ки = 0.8 (3 с. 15)
34
∑РсР = 0.8 • 4 • 160 = 512 кВт
QK = 512 ( 0.62 - 0.33) = 148.5 квар.
В предложении, что двигатели питаются от одной секции шин
выбираем мощность компенсирующего устройства.
Тип УКБ-0,38-150 Уз, номинальная мощность — 150 квар.
(номинальное напряжение и мощность входят в обозначение типа).
4.Затем для условия задачи и полученных результатов выбирают схемы
присоединения конденсаторных установок.
Приложение: значение выражения
(
P2
)
P1
m 1
zm
35