Энергосбережение (стр. 18 )

Актуальность работы:

По данным международных аналитических компаний рост потребления жидких углеводородов, в основном, нефти и газового конденсата, будет расти постоянно. К 2030 году мировая торговля жидкими углеводородами возрастет более чем на половину ее нынешних объемов, что требует постоянного увеличения энергетических показателей и производительности буровых установок (БУ). Следует отметить, что БУ свойственны тяжелые климатические и технические условия эксплуатации. Они работают как при высоких (в южных районах), так и низких (в северных широтах) температурах окружающей среды. БУ, как правило, отдалены от технических баз обслуживания, имеют ограничения в высококвалифицированных специалистах в области электропривода их механизмов. Технологические режимы работы механизмов БУ весьма напряженны, их нагрузки меняются в широком - диапазоне и могут иметь случайный характер. Из-за отдаленности местоположения БУ мощность питания их электроустановок ограничена. При этом к бесперебойности работы БУ предъявляются высокие требования, поскольку останов технологического или электротехнического оборудования может привести к авариям в скважине и крупным экономическим потерям.

Техническая сложность и высокая себестоимость технологических систем БУ делают проблемным с экономической точки зрения их закупку и ввод в эксплуатацию для большинства отечественных потребителей. Отсюда понятно стремление к модернизации уже действующих установок и совершенствованию систем управления их электроприводами в направлении повышения надежности, энергетических показателей и производительности БУ.

Характерной тенденцией автоматизированных электроприводов механизмов БУ является все более широкое применение асинхронных двигателей (АД), управляемых от преобразователей частоты (ПЧ). Эти двигатели технически, более просты и надежны-в эксплуатации, могут длительно работать при повышенных скоростях, в агрессивных средах с заметными перепадами температур, что свойственно БУ. АД требуют меньше цветных металлов, имеют меньшие массу, габариты и стоимость. Ясно, что применение асинхронных частотно-регулируемых электроприводов механизмов БУ потребует дополнительной коррекции в системах и алгоритмах управления БУ, свойственных приводам постоянного тока, их более глубокого исследования и анализа, а также оценки технических и энергетических возможностей новых электроприводов.

Стабильность работы БУ определяется системой управления электроприводами ее механизмов и потому необходима разработка и применение наиболее развитых принципов и алгоритмов их управления на основе современной микропроцессорной техники. Сюда следует отнести' также разработку и применение аппаратно-программных средств реализации интерфейса «человек - машина» и технического диагностирования состояния электроприводов БУ.

Внедрение в БУ новых технических средств на основе микропроцессорной техники одновременно сопровождается проблемой обеспечения их электромагнитной совместимости (ЭМС) в реальных промышленных условиях эксплуатации, что требует анализа электромагнитной обстановки (ЭМО) в районе расположения элементов электроприводов БУ, а также разработки способов и технических средств по обеспечению их ЭМС.

Ясно, что решение указанных проблем при внедрении асинхронного частотно-регулируемого электропривода механизмов БУ будет способствовать повышению их надежности, технико-экономических показателей и производительности.

Рекомендации по содержанию работы(содержание теоретической и экспериментальной частей корректируется по указанию научного руководителя или по заданию предприятия-заказчика при выдаче задания на выполнение работы):

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕРЕЖИМЫРАБОТЫИТРЕБОВАНИЯК ЭЛЕКТРОПРИВОДАМ ОСНОВНЫХМЕХАНИЗМОВБУРОВОЙУСТАНОВКИ.

1.1. Электротехническийкомплекс буровой установки.

1.2. Технологическиережимыработыитребованияк электроприводу буровойлебедки.

1.3. Допустимыережимыработы электропривода лебедкисасинхроннымдвигателем.

1.4. Технологическиережимыработыитребованиякэлектроприводумеханизмаподачидолота.

1.5. Технологическиережимыработыитребованиякэлектроприводуротора.

1.6. Технологическиережимыработыитребованиякэлектроприводунасоса.

1.7. Согласованиемощностейбуровыхнасосовиих асинхронных электродвигателей.

1.8. Технологическиетребованияк асинхронным электродвигателямдлячастотно-регулируемыхэлектроприводовбуровыхустановок.

1.9. Обоснование и выбор суммарной мощности электроприводов механизмов буровой установки.

1.9.1. Определение мощности электроприводов главных механизмов буровой установки.

1.9.2. Суммарные электрические мощности приводов буровой установки.

Выводы.

ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ГЛАВНЫХ МЕХАНИЗМОВ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ.

2.1. Энергетические показатели систем питания электротехнического комплекса БУ с приводами постоянного тока.

2.2. Энергетические показатели системы питания электротехнического комплекса БУ с асинхронными частотно-регулируемыми приводами.

2.3. Системы автоматического управления электроприводов буровой лебедки и главного насоса.

2.4. Структурные схемы и определение параметров систем управления асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами буровой установки.

2.5. Система управления спуско-подъемными операциями привода лебедки.

2.6. Алгоритмы и логика управления электроприводом лебедки буровой установки.

2.6.1. Режим спуско-подъемных операций привода лебедки.

2.6.2. Режим «Подача» привода лебедки.

2.6.3. Алгоритм переключения передач главного привода лебедки.

2.7. Защиты и блокировки системы электропривода лебедки.

Выводы.

ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ.

3.1. Технологические требования к системам логического управления электроприводами буровой установки.

3.2. Алгоритмы управления технологическими режимами работы электроприводов буровой установки.

3.3. Система сбора, обработки и визуализации переменных электроприводов буровой установки.

3.4. Алгоритмы диагностирования системы логического управления электроприводами буровой установки.

Выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ.

4.1. Экспериментальные исследования электроприводов постоянного тока БУ-3200/200 М-ДЭП.

4.1.1. Исследования электропривода буровой лебедки.

4.1.2. Исследование энергетических режимов и показателей работы электропривода.

4.2. Экспериментальные исследования асинхронных частотно-регулируемых электроприводов БУ 4200/250 ЭЧРК-БМ.

4.3. Исследования электромагнитной совместимости элементов электроприводов БУ 4200/250 ЭЧРК-БМ.

4.3.1. Методика и технические средства экспериментального исследования электромагнитных помех в электроприводах буровой установки.

4.3.2. Электромагнитная обстановка в районе расположения элементов преобразователя частоты электроприводов буровой установки.

4.3.3. Электромагнитная обстановка в районе расположения элементов силового диодного выпрямителя питания преобразователя частоты.

4.3.4. Электромагнитная обстановка в районе расположения элементов управления технологическими процессами буровой установки.

4.4. Обеспечение электромагнитной совместимости элементов и устройств электроприводов БУ 4200/250 ЭЧРК-БМ.

Выводы.

Расширенный список рекомендуемой литературы:

1. , Электропривод буровых лебедок. М., "Недра", 1978. - 327 с.

2. , , Привод буровых установок. М., "Недра", 1960. 408 с.

3. , , Электрооборудование буровых установок Уралмашзавода. М., "Гостоптехиздат", 1961. 232 с.

4. , , Копылов B. C., и др. Мобильные буровые установки и агрегаты для бурения и ремонта скважин. ОАО "Сургутнефтегаз", 2004. 210 с.

5. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Под общей ред. A. M. Гусмана, . Екатеринбург, УГГТА, 2002.- 592 с.

6. , , Электропривод, электрооборудование и электроснабжение буровых установок. Тюмень, 1999. -263 с. ,

7. , , (), (). Современный электропривод постоянного тока для буровых установок. «Электротехника». 2009. №1.

8. Электропривод постоянного тока. Состояние и тенденции. Доклады научно-технического семинара. М. Издательство МЭИ, 2002 72 с.

9. Двенадцатипульсные полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций. Под общей редакцией М., «Транспорт», 1990.

10. , Улучшение электроэнергетических характеристик электроприводов буровых установок при* помощи фильтро-компенсирующих устройств // ЭЛЕКТРО - 2003. - №5. - С. 43-48.

11. Фильтро-компенсирующие устройства для преобразовательной техники. М.: НТФ "Энергопрогресс", 2003.- 84 с.

12. , , Современное и перспективное электрооборудование установок для бурения скважин глубиной до 3900 м. "Электротехника", 2001, №1, с. 11-16.

13. ,. , (под общ. ред. ). Современное состояние и направления развития электротехнических комплексов одноковшовых экскаваторов, М., «ЗНАК», 2002, 116 с.

14. , Статические режимы фильтро-компенсируюнщх устройств в системах электропривода соизмеримой мощности. // Автоматизированный электропривод. Сборник научных трудов ОАО "Электропривод". М.: Издательство "Знак". 2002. С.134-153.

15. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

16. , , Шинянский A. B. Тиристорные электроприводы главных механизмов буровых установок в системах электроснабжения соизмеримой мощности. // Обзорная информация. М.: Информэлектро. 1984.

17. , , Методы выбора параметров ФКУ ступенчатого типа для тиристорных электроприводов в системах соизмеримой мощности. // Электротехника. 2001, №1.

18. Метод расчета статических характеристик электропередачи постоянного тока с учетом сложной структуры примыкающей энергосистемы // Изв. НИШ 11'. 1970. Вып. 16.

19. Математическое описание автономных тиристорных электро-приводов постоянного тока // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1980. №6. С. 77-85.

20. лучшение коэффициента мощности преобразовательных установок. М.: Энергоатомиздат, 1985.

21. Тиристорные преобразователи' со статическими компенсирующими устройствами. Л::Энергоатомиздат,1988.

22. Основы электропривода. М.: Издательство МЭИ, 2003. 224с.

23. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. М.: Издательство МЭИ, 2004. 80 с.

24. Сандлер A. C., Сарбатов1 P. C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 328 с.

25. , Справочник по электрическим машинам. М.: Энергоатомиздат, том 1 и 2. 1988.

26. Siemens. Частотный преобразователь серии Sinamics S120 (Руководство по эксплуатации).

27. , Шинянский A. B. Справочник по автоматизированному электроприводу. М.: Энергоатомиздат, 1983. 450 с.

28. Теория электропривода: Учеб. Для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1998. -704 с.

29. , Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972. - 767 с.

30. , Динамика систем электропривода. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.-216 с.

31. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., перераб. и доп. М.: ГлавгосэнергонадзорРоссии, 1998. - 608 с.

32. Siemens SIMOREG DC MASTER 6RA70 Series, AG 2001

33. Промышленная электроника. М.: Высшая школа, 1982. 496с.

34. Элементы автоматизированного электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 224 с.

35. Релейно-контакторные системы управления электропривода. / Под ред. . М.: Издательство МЭИ, 1995.-144 с.

36. , , Первушин H. H., Проектирование бесконтактных логических устройств промышленной автоматики. М.: Энергия, 1977. - 384 с.

37. , Системы управления электроприводов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. . М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 304 с.

38. Управляющие логические устройства. М.: Энергия, 1968.-80 с.

39. , Техническая диагностика автоматизированных электроприводов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. 160 с.

40. , Автоматизация технологических процессов // Современные технологии автоматизации., 2003, №4, с. 24-29:

41. , Проектирование технических систем диагностирования. Л.: Энергоатомиздат, 1982. - 168 с.

42. , Промышленные помехи и способы их подавления в вентильных электроприводах постоянного тока. М.: Энергия, 1979.- 80 с.

43. , ЭМС и информационная безопасность в системах телекоммуникаций. М.: Технологии, 2005. - 312 с.

44. лектромагнитная совместимость: Пер. с нем. и / Под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1995. -480 с.

45. лектромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. / Под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1995. - 304 с.

46. Siemens. Программируемый логический контроллер Simatic S7-300 (Руководство по эксплуатации).

47. Siemens. Система визуализации процесса WinCC v6.0 (Руководство по эксплуатации). i

48. ELSPEK. Анализатор качества электроэнергии G4400 BlackBox (Руководство по эксплуатации).

49. Панов A. C., , Электромагнитная совместимость элементов электропривода и АСУТП. Труды V Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. Санкт-Петербург.2007. С. 450-452.

50. Михайлов A. C. Измерение параметров ЭМС РЭС. М.: Связь, 1980.200 с.

51. , , Измерение параметров импульсов. - М.: Радио и связь, 1991.- 216 с.