Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ І ВИХІДНІ ДАНІ
1. Розрахувати параметри і вибрати кабельну лінію і промисловий трансформатор установки електроцентробежного насоса (УЕЦН) для відкачування нафти з свердловини;
2. Розрахувати перетворювач частоти з проміжною ланкою постійного струму для станції управління ЕТКС УЕЦН.
1. Структурна схема ЕТКС УЕЦН;
2. Схема заміщення кабельної лінії з розподіленими параметрами;
3. Функціональна електрична схема перетворювача частоти (ПЧ);
4. Таблиця алгоритму перемикання IGBT транзисторів, схеми заміщення станів автономного інвертора на інтервалах 0 ... 360 ел. град .;
5. Графіки (тимчасові діаграми) роботи ШІМ;
6. Тимчасові діаграми вихідних трифазних східчастих напруг ПЧ.
Позначення прийняті в таблиці №1: lМ - глибина спуску погружного електродвигуна (ПЕД); РН - номінальна потужність на валу ПЕД; UН - номінальну напругу ПЕД; # 951; - коефіцієнт корисної дії ПЕД; cos # 966; - коефіцієнт потужності ПЕД; T - температура пластової рідини в свердловині; DК - діаметр корпусу ПЕД; DВН.ОБ - внутрішній діаметр обсадної колони; U1 - напруга промислової мережі; fМIN. fMAX - мінімальна і максимальна частота вихідної напруги перетворювача частоти.
Ця курсова робота присвячена проектуванню і вибору елементів електрообладнання ЕТКС УЕЦН: кабельної лінії і промисловому трансформатору, розрахунку двухзвенного перетворювача частоти з автономним інвертором напруги.
У роботі використано: сторінок 54, таблиць 10, рисунків 14.
Значну частину видобутої вУкаіни нафти отримують з свердловин, обладнаних для механізованого видобутку, яку здійснюють насосним і компресорним способами. Для насосної видобутку використовують штангові плунжерні насоси або безштангової заглибні відцентрові електронасоси. Область економічно доцільного застосування того чи іншого виду насосної установки визначається поєднанням добової продуктивності свердловини і глибини підвіски насоса.
Безштангової глибинні насоси використовують на свердловинах з форсованим відбором рідини при значеннях 400 - 500 м 3 / добу і на свердловинах і на свердловинах з меншою продуктивністю 40 - 300 м 3 / добу при глибині свердловини від 400 до 2800 м.
Промисловістю випускаються відцентрові насоси ЕЦН близько 30 типорозмірів з подачею від 40 до 500 м 3 / добу і номінальним напором 445 - 1480 м.
РОЗРАХУНОК І ВИБІР ОСНОВНОГО електрообладнання
Свердловини насосні установки ДЛЯ ВИДОБУТКУ НАФТИ
Вибір підходящої марки погружного електродвигуна
На підставі вихідних даних вибираємо марку погружного електродвигуна з каталожних даних, і занесемо їх в таблицю №2.
Розрахунок і вибір кабельної лінії
Вибір перетину кабельної жили виробляємо з урахуванням механічних характеристик, умов нагрівання, допустимих втрат напруги і потужності в нормальному режимі, механічної міцності і термічної стійкості до струмів короткого замикання. З усіх значень, отриманих умов, вибирається найбільший перетин.
Перетин жив вибираємо таким чином, щоб вони відповідали мінімальним наведеним річним витратам на експлуатацію кабельної лінії, які в істотній мірі визначаються втратами енергії в лінії. При спрощеному підході ця вимога зводиться до застосування нормативної економічної щільності струму і визначення розрахункового економічного перетину струмопровідної жили F1 за формулою:
Де, Iм.р. - максимальний розрахунковий струм в кабельної лінії при нормальному режимі роботи;
jекв. = 2,5 А / мм 2 економічна щільність струму, приймається на основі досвіду експлуатації.
Для спрощення розрахунків приймаємо режим роботи електродвигуна номінальним. Тоді величина струму Iм.р визначається з виразу:
Де, - активна, реактивна і повна потужності, споживані УЕЦН з промислової мережі.
Розраховуємо активну потужність споживану УЕЦН:
Де, - необхідна потужність на валу приводного електродвигуна, споживана відцентровим насосом;
# 951; - ККД електродвигуна, взяте з таблиці №2.
Розраховуємо реактивну потужність споживану УЕЦН:
Розраховуємо повну потужність споживану УЕЦН:
Підставляючи, розраховані величини в формулу 1.2 одержимо максимальний робочий струм електродвигуна.
Розраховуємо перетин жили основного кабелю живлення УЕЦН, підставимо відомі значення в формулу 1.1.
Вибираємо найближче стандартне значення мм 2 і перетин кабелю подовжувача мм 2. Дані для основного і подовжувач силового кабелю марки КПБП занесемо в таблицю №3.
Число і перетин жил, мм 2
Конструкція кабелю ВхН
Товщина ізоляції, мм
Перевіряємо можливість розміщення погружного агрегату (кабель + відцентровий насос) в свердловині:
Умови розміщення виконуються.
Перевіряємо вибрані перетину по довго допустимому току Iдл.доп. Згідно ПУЕ допустимий тривалий струм Iдл.р для кабелів з мідними жилами, з гумовою або пластмасовою ізоляцією, броньованих, трьохжильних, що знаходяться в землі становить 90 А для перетину струмопровідної жили 10 мм 2. Цей струм прийнятий для температури жили +65 # 730; С і землі + 15 # 730; С. Тривало допустимий струм при іншій температурі навколишнього середовища можна визначити за допомогою поправочного коефіцієнта К (t) який, якщо вважати коефіцієнт тепловіддачі незмінним, виражається формулою:
Де, tдл.доп - тривало допустима температура для кабелю КПБП, рівна + 95 # 730; С;
tо.р - розрахункова температура навколишнього середовища дорівнює + 15 ° С;
tо.с - температура середовища, що оточує кабель, яку умовно можна прийняти рівною температурі пластової рідини, що оточує кабельну лінію в свердловині.
Тривало допустимий струм погружного кабелю КПБП:
Зробимо перевірку дотримання умови, при якому:
51,41 (А)> 27,46 (А), значить. умова дотримується.
Втрати напруги в кабельній лінії
втрати напруги # 916; Uкл в номінальному режимі роботи установки ЕЦН рівні
і не повинні перевищувати в нормальному режимі 10% від номінального розрахункового напруги.
В якості останнього використовуємо номінальну напругу погружного електродвигуна. Ця напруга залежить від потужності, діаметральні розмірів, роду ізоляції та інших умов і тому не буває однаковим у всіх типів двигунів. Однакову напругу для всіх типорозмірів заглибних електродвигунів недоцільно, тому що це погіршує їх характеристики і ускладнює їх виробництво.
Розраховуємо активний опір кабелю, яке рівне:
де, # 955; - питома провідність міді рівна 59 См.м / мм 2;
# 945; - температурний коефіцієнт опору для міді дорівнює 0,004 град -1;
tкаб - температура жили кабелю в # 730; С, яка приймається, як температура пластової рідини.
Розраховуємо індуктивний опір кабелю, рівне
Де, - довжина кабельної лінії (км);
Діаметр жили (мм);
товщина ізоляції (мм);
Тоді, підставимо розраховані величини в формулу 1.12 і отримаємо наступний результат:
Розраховуємо втрати напруги # 916; Uл в номінальному режимі роботи установки ЕЦН підставляючи розраховані величини в формулу 1.9:
або в відносних одиницях за формулою 1.10 отримаємо:
що можна вважати допустимим (0,93% <10 %), т.е. кабельная линия проходит по потерям напряжения.
Втрати потужності в кабельної лінії
величина активної # 916; РКЛ. реактивної # 916; Qкл і повної # 916; Sкл втрати потужності в кабельної лінії залежить від активного Rл і реактивного Хл опорів фаз токопроводящего кабелю. Наближено навантажувальні втрати потужності в лінії можна визначити по номінальній напрузі погружного електродвигуна
Зробимо перевірку при цьому необхідно дотримуватися умова:
Зробимо розрахунок активної потужності, що підводиться до кабельної лінії на початку ділянки мережі
Розраховуємо втрати реактивної потужності в кабельної лінії
Напруга на початку кабельної лінії, яка повинна забезпечувати трансформатор промисловий станції управління для отримання номінальної напруги на погружном електродвигуні становить:
Реактивна місткість потужність розраховується за формулою:
Де, ток зарядний (А); (1.19)
(См / км), підставимо значення Вл в формулу 1.19 і отримаємо наступне:
Підставами відомі величини в формулу 1.18 і отримаємо результат:
Розраховуємо втрати реактивної потужності, в кабельної лінії підставляючи відомі значення в формулу 1.16
Повна реактивна потужність установки ЕЦН з урахуванням заради-розряду
Повна потужність на вході кабельної лінії