Реферат на тему Новый высокоэффективный привод для погружных центробежных и винтовых насосов
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-06-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Вентильные электродвигатели не являются изобретением последних лет, тем не менее их широкое использование стало возможным только на базе последних достижений в области микроэлектроники, силовой электроники и программных средств управления.
В нефтедобывающем оборудовании приводы на основе вентильного электродвигателя до последнего времени не использовались.
В результате совместной работы специалистов ОАО «ЛУКОЙЛ» и ОАО «РИТЭК» создан и поставлен на производство новый тип привода погружных центробежных насосов, который обладает лучшими по сравнению с серийными асинхронными электродвигателями функциональными, ресурсными и энергетическими характеристиками.
Привод состоит из погружного электродвигателя типа ВД (рис. 2) и специальной станции управления (cм. рис. 1).
Привод работает в комплекте с насосами, кабельными линиями и трансформаторами, используемыми в составе УЭЦН с асинхронными погружными электродвигателями типа ПЭД.
Диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя — 500÷3500 об./мин.
Технические характеристики КП ЭЦН-ВД представлены в табл. 1.
Табл. 1. Технические характеристики КП ЭЦН-ВД | |||||
Тип привода | Мощность номинальная, кВт | Напряжение номинальное, В | Ток номинальный, А | КПД, % | cos φ |
КП ЭЦН-ВД16-117В5 | 16 | 800 | 14,5 | 89,7 | 0,95 |
01КП ЭЦН-ВД24-117В5 | 24 | 1200 | 14,5 | 89,7 | 0,95 |
08КП ЭЦН-ВД24-117В5 | 24 | 850 | 20 | 89,7 | 0,95 |
02КП ЭЦН-ВД32-117В5 | 32 | 1150 | 20 | 89,7 | 0,95 |
09КП ЭЦН-ВД32-117В5 | 32 | 900 | 25,5 | 90 | 0,95 |
03КП ЭЦН-ВД40-117В5 | 40 | 1400 | 20,5 | 89,7 | 0,95 |
10КП ЭЦН-ВД40-117В5 | 40 | 1150 | 25,5 | 89,2 | 0,95 |
04КП ЭЦН-ВД48-117В5 | 48 | 1350 | 25,5 | 90,2 | 0,95 |
11КП ЭЦН-ВД48-117В5 | 48 | 1050 | 33,5 | 90,2 | 0,95 |
05КП ЭЦН-ВД56-117В5 | 56 | 1600 | 25,5 | 90,2 | 0,95 |
12КП ЭЦН-ВД56-117В5 | 56 | 1200 | 34 | 90,2 | 0,95 |
06КП ЭЦН-ВД64-117В5 | 64 | 1800 | 25,5 | 90,2 | 0,95 |
13КП ЭЦН-ВД64-117В5 | 64 | 1400 | 34 | 90,2 | 0,95 |
Погружные электродвигатели типа ВД
Вентильный погружной электродвигатель типа ВД представляет собой синхронную электрическую машину, у которой ротор 1 выполнен на постоянных магнитах, а питание обмотки статора 2 осуществляется по определенному алгоритму от находящейся на поверхности специальной станции управления типа «Ритэкс».
Электродвигатель ВД имеет высокую степень унификации с электродвигателем типа ПЭД. В нем применены материалы, комплектующие изделия и отработанные технические решения, которые используются в асинхронных электродвигателях ПЭД.
Технические характеристики вентильных электродвигателей типа ВД при частоте вращения 3000 об./мин. представлены в табл. 2.
В табл. 3 указаны преимущества приводов на основе вентильных электродвигателей и их параметры, за счет которых обеспечиваются эти преимущества.
Возможности созданного вентильного привода могут быть реализованы:
при эксплуатации УЭЦН, подобранных с учeтом характеристик насоса при номинальной частоте вращения 2910 об./мин.;
при эксплуатации УЭЦН с выбранной частотой вращения.
Номинальная частота вращения насоса 2910 об./мин. в серийной УЭЦН определена частотой вращения работающего в составе установки погружного асинхронного 2-хполюсного электродвигателя типа ПЭД. Однако эта частота вращения не для всех условий эксплуатации является оптимальной. Для некоторых скважин более близкие к оптимальным значениям рабочих показателей подачи, напора, мощности, наработки на отказ, КПД и др. можно достичь при работе установки с частотой вращения, отличающейся от номинальной частоты 2910 об./мин.
Регулируемый вентильный привод позволяет также изначально выбрать частоту вращения насоса, при которой будет обеспечена более эффективная работа ЭЦН в скважинах с низким пластовым давлением, высоким газовым фактором, высокой вязкостью продукции, большим содержанием механических примесей и других осложняющих факторах. Новая частота вращения может снизить вероятность возникновения резонансных явлений в установке, являющихся одной из причин самопроизвольного их расчленения в процессе работы.
Если в используемой на предприятии программе или методике не предусмотрен алгоритм подбора ЭЦН, работающего при новой частоте вращения, то подбор насоса производится с использованием параметров, рассчитанных для насосов, работающих с частотой вращения 2910 об./мин., с последующим пересчетом на новую частоту вращения.
При пересчете используются известные зависимости подачи, напора, мощности и ожидаемого ресурса от частоты вращения насоса:
Qn=Q29 n/2910 (1),
Hn=H29 (n/2910)2 (2),
Nn=N29 (n/2910)3 (3),
где:
Qn, Hn, Nn — подача, напор, мощность при частоте вращения n;
Q29, H29, N29 — подача, напор, мощность при номинальной частоте вращения 2910 об./мин.
При выборе новой частоты вращения насоса следует руководствоваться условием:
nmin< n < nmax (4),
где:
nmin — частота вращения меньше номинальной, нижнее значение которой ограничивается конструктивной и экономической целесообразностью использования в конкретной скважине насосов с увеличенным количеством ступеней;
nmax — частота вращения больше номинальной, верхнее значение которой ограничивается допустимой величиной снижения ресурса деталей проточной части насоса, работающего при повышенных частотах вращения.
Ориентировочное значение ожидаемого ресурса деталей проточной части насоса при новой частоте вращения n:
Rn = R29(2910/n)3 (5),
где Rn — ожидаемый ресурс при частоте вращения n;
R29 — среднее значение ресурса деталей проточной части насоса в данной скважине при номинальной частоте вращения 2910 об./мин.
Вентильный привод позволяет эксплуатировать УЭЦН в широком диапазоне частот вращения. Для практического использования принят:
Рабочий диапазон частот вращения насосов:
2500 < n < 3500 об./мин. (6).
Рекомендуемый диапазон частот вращения насосов:
2700 < n < 3100 об./мин. (7).
Вентильные электродвигатели для комплектации насосов, которые планируется эксплуатировать при различных частотах вращения n, выбираются из условия обеспечения требуемой мощности, ресурса, КПД и модификации по номинальному напряжению.
Табл. 4. Показатели работы скважин, эксплуатируемых УЭЦН с приводами на основе вентильных электродвигателей | |||
Предприятие | Кол-во скважин, ед. | Максимальная наработка сут. | |
остановившихся на ремонт | работающих | ||
ООО «ЛУКОЙЛ», всего | 73 | 545 | 800 |
ООО «ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь» | 44 | 545 | 779 |
ООО «ЛУКОЙЛ — Коми» | 14 | 480 | 637 |
ЗАО «ЛУКОЙЛ — Пермь» | 6 | 117 | 800 |
ООО «ЛУКОЙЛ — Нижневолжскнефть» | 9 | - | 632 |
ОАО «РИТЭК» | 15 | 377 | 383 |
ИТОГО | 88 | - | - |
Большинство установок эксплуатируются в диапазоне частот вращения 2200-3100 об./мин., что позволяет поддерживать оптимальный режим эксплуатации системы «насос-пласт». Регулирование подачи за счет частоты вращения взамен штуцирования и высокий КПД вентильного электропривода позволяют снизить энергопотребление при эксплуатации УЭЦН.
Снижение энергопотребления на одну скважину при замене в УЭЦН асинхронного электродвигателя ПЭД32 на вентильный составляет 39000 кВт-час/год.
При тарифе за 1 кВт-час 0,90 руб. снижение энергозатрат на одну скважину составляет 35,1 тыс. руб.
На базе вентильного электродвигателя для привода погружных центробежных насосов создан низкооборотный высокомоментный вентильный электродвигатель типа ВВД для привода винтовых насосов. Его характеристики представлены в табл. 5.
Табл. 5. Технические характеристики вентильного электродвигателя типа ВВД 22-117 для привода погружных винтовых насосов
Показатель | Частота вращения, об./мин. | ||
1000 | 500 | 250 | |
Мощность, кВт | 22 | 11 | 5,5 |
Момент, Нм | 210 | ||
Отношение перегрузочного момента к номинальному | 2 | ||
Напряжение, В | 630 | 335 | 150 |
Ток, А | 22 | 21 | 20,5 |
Коэффициент полезного действия, % | 91 | 86 | 80 |
Коэффициент мощности, COS φ | 0,99 | ||
Минимальная скорость охлаждающей жидкости, м/сек | 0,01 | ||
Перегрев обмотки статора при скорости охлаждения 0,01 м/сек, °С | 19 | 16 | 15 |
Максимальная температура перекачиваемой среды, °С | 100 | ||
Габариты: | |||
— диаметр корпуса, мм | 117 | ||
— длина, мм | 3997 | ||
Масса, кг | 278 |
Технические характеристики вентильного электродвигателя типа ВВД 22-117 для привода погружных винтовых насосов приведены в табл. 5.
Двигатель комплектуется станцией управления «РИТЭКС-01» (рис. 3). При работе с частотой вращения до 500 об./мин. напряжение на двигатель подается напрямую от станции управления. При частотах вращения более 500 об./мин. — через трансформатор ТМП63/856.
Две установки УЭВН с приводами на основе вентильного электродвигателя находятся в ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» в подконтрольной эксплуатации в скважинах, в которых серийные установки с асинхронным 4-хполюсным погружным электродвигателем из-за большой вязкости скважиной продукции практически не работает. Средние наработки оборудования в этих скважинах составляли 11 суток и 32 суток. УЭВН с вентильными электродвигателями ВВД22-117 работает в регулируемом диапазоне частот вращения 350-500 об./мин. Текущая наработка на 25.05.04 г. составляет 170 суток.
Появление на рынке нефтяного оборудования низкооборотных приводов УЭВН значительно расширит географию использования погружных винтовых насосов.