ВВЕДЕНИЕ 5
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 6
1.1 Технология бурения 6
1.2 Конструкция буровой установки 9
1.3 Приводы буровых насосов 12
1.4 Приводы буровых лебедок 14
2 КАЧЕСТВЕННЫЙ ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 16
2.1 Выбор типа электрического привода 16
2.2 Электропривод постоянного тока 18
2.3 Синхронный привод 18
2.4 Привод переменного тока 19
3 СИЛОВАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 22
3.1 Выбор мощности электродвигателя 22
3.2 Расчет мощности привода лебедки 28
3.3 Выбор преобразователя частоты 32
3.4 Выбор дополнительного оборудования 38
3.5 Конструктивные особенности ПЧ 41
4 АВТОМАТИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА БУРОВЫХ НАСОСОВ 47
4.1 Технические требования предъявляемые к системе автоматизации 47
4.2 Установление конфигурирования частотного преобразователя для
работы в промышленной сети 52
4.3 Создание алгоритма автоматизации 56
4.4 Создание функциональной схемы автоматизации 60
4.5 Выбор элементной базы 62
4.6 Разработка программного обеспечения системы автоматизации 67
5 АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ 69
5.1 Требования к автоматизации буровой лебедки 69
5.2 Разработка алгоритма автоматизации буровой лебедки 71
6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОБЪЕКТЕ 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 93
На сегодняшний день нефтегазовая индустрия, а именно электрическое бурение потребляет достаточно большое количество энергии, причем существенный объем расходуют привода бурового насоса и лебедки. Значительное повышение цены за электрическую энергию, получаемой от источников централизованного электроснабжения, и стоимости линий электропередачи, а также определенный характер перехода к автономному энергоснабжению с источниками ограниченной установленной мощности выводят на первый план задачи энергосбережения.
В буровой промышленности данная задача удачно реализуется при внедрении в систему регулируемого электрического привода.
Главные механизмы бурового станка должны быть обеспечены частотно-регулируемыми приводами и инновационными системами автоматического регулирования (САР), позволяющие установке с системой автоматического управления (АСУ) соответствовать действующим на сегодняшний день требованиям технологии бурения.
Частотно - регулируемый электропривод - система, состоящая из электродвигателя и частотного преобразователя. Важным элементом системы электропривода буровой установки является асинхронный электрический двигатель. Поскольку электропривод - это важнейшая часть энергосберегающих систем, то его использование необходимо в таких технологических процессах, которые нуждаются в изменении скорости вращения механизмов в широком диапазоне, обеспечении синхронной работы нескольких приводов, а так же в поддержании стабильности параметров.
В качестве объекта исследования рассмотрена буровая установка БУ 5000/335 ДЭК-БМ.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение эффективности технико-экономических показателей регулируемых ЭП буровой установки БУ 5000/335 ДЭК-БМ за счет улучшения качества этапов разработки и наладки систем.
Данная работа была посвящена системе электропривода и автоматики бурового оборудования.
В конструктивной части выпускной квалификационной работы подобран универсальный преобразователь частоты шкафного исполнения ABB ACS880-07, наиболее подходящий для применения на буровой установке благодаря множеству доступных функций. ПЧ ABB АСS880-07 - прост и легок в использовании, обеспечивающий высокоточное управление.
С целью автоматизации технологических процессов бурения подобран программируемый логический контроллер Siemens SIMATIC S7 - 1200.
Разработан алгоритм управления механизмами объекта модернизации.
Реализован подбор дополнительного электрооборудования для управления электрическим приводом и системой автоматизации, что повышает качество работы бурового насоса.
В исследовательском разделе данной работы проведено обследование пуско-тормозных режимов бурового насоса на базе электрического привода системы преобразователь частоты - асинхронный двигатель.
Наилучшее использование мощности и работа на оптимальных технологических режимах возможны только при плавном регулировании производительности насоса.
Работа бурового насоса на максимальных значениях мощности при регулируемом ЭП объясняется тем, что эффективность БН, при давлении в системе не превышающего допустимого значения, может быть выше, чем при нерегулируемом ЭП.
Максимальное потребление мощности насосов при регулируемом электрическом приводе в сущности проявляется в том, что при том же пиковом значении допустимого давления в системе, производительность буровых насосов может быть больше, чем при нерегулируемом электроприводе.
Регулирование производительности насоса необходимо при восстановлении циркуляции, а так же в тяжелых условиях разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений.
На основании вышесказанного, напрашивается вывод о том, что применение частотно-регулируемого асинхронного ЭП для бурового насоса является наиболее разумным, учитывая, что управление выполняется при M=Const.
