📄Работа №210159
Тема: Модернизация системы автоматического управления насосным блоком буровой установки БУ-5000
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
114 листов
Год:
2021
Просмотров:
40
4700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА 8
1.1 Описание технологического процесса 8
1.2 Описание объекта автоматизации 9
1.2.1 Вышечно - лебедочный блок 12
1.2.2 Механизм перемещения и выравнивания 13
1.2.3 Мост приемный 14
1.2.4 Блок электрооборудования 14
1.2.5 Насосный блок 14
1.2.6 Блок циркуляционной системы 17
1.2.7 Компрессорный блок 18
1.3 Работа насосного блока буровой установки 18
1.4 Описание системы автоматического управления и оборудования 20
2 ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ 21
2.1 Обоснование модернизации 21
2.2 Архитектура системы автоматизации 24
2.3 Контейнер КТУ 28
2.4 Пульт насосов 35
2.5 Подпорные насосы 38
2.6 Пульт бурильщика 38
3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 40
3.1 Силовая часть 40
3.2 Часть АСУ 43
4 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЛЕРА 46
4.1 Описание среды разработки TIA Portal 46
4.2 Организационные блоки (OB) 48
4.3 Функции (FC) 48
4.4 Функциональные блоки (FB) 61
4.5 Глобальные блоки данных (DB) 62
5 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАНЕЛИ ОПЕРАТОРА .... 64
6 ОПИСАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ И БЛОКИРОВОК 79
6.1 Условия для запуска бурового насоса 79
6.2 Условия для отключения бурового насоса 79
6.3 Работа бурового насоса в режиме толчка 80
6.4 Готовность бурового насоса 81
6.5 Запрет работы бурового насоса 82
6.6. Обогрев двигателя бурового насоса 83
6.7. Маслосмазка бурового насоса 83
6.8. Насос СОЖ бурового насоса 84
6.9 Вентилятор обдува двигателя БН 85
6.10 Подпорный насос 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА 8
1.1 Описание технологического процесса 8
1.2 Описание объекта автоматизации 9
1.2.1 Вышечно - лебедочный блок 12
1.2.2 Механизм перемещения и выравнивания 13
1.2.3 Мост приемный 14
1.2.4 Блок электрооборудования 14
1.2.5 Насосный блок 14
1.2.6 Блок циркуляционной системы 17
1.2.7 Компрессорный блок 18
1.3 Работа насосного блока буровой установки 18
1.4 Описание системы автоматического управления и оборудования 20
2 ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ 21
2.1 Обоснование модернизации 21
2.2 Архитектура системы автоматизации 24
2.3 Контейнер КТУ 28
2.4 Пульт насосов 35
2.5 Подпорные насосы 38
2.6 Пульт бурильщика 38
3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 40
3.1 Силовая часть 40
3.2 Часть АСУ 43
4 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНТРОЛЛЕРА 46
4.1 Описание среды разработки TIA Portal 46
4.2 Организационные блоки (OB) 48
4.3 Функции (FC) 48
4.4 Функциональные блоки (FB) 61
4.5 Глобальные блоки данных (DB) 62
5 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАНЕЛИ ОПЕРАТОРА .... 64
6 ОПИСАНИЕ УСЛОВИЙ РАБОТЫ И БЛОКИРОВОК 79
6.1 Условия для запуска бурового насоса 79
6.2 Условия для отключения бурового насоса 79
6.3 Работа бурового насоса в режиме толчка 80
6.4 Готовность бурового насоса 81
6.5 Запрет работы бурового насоса 82
6.6. Обогрев двигателя бурового насоса 83
6.7. Маслосмазка бурового насоса 83
6.8. Насос СОЖ бурового насоса 84
6.9 Вентилятор обдува двигателя БН 85
6.10 Подпорный насос 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 91
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
📖 Аннотация
В данной работе представлен проект модернизации системы автоматического управления насосным блоком буровой установки БУ-5000/335 ДЭК БМ. Актуальность исследования обусловлена моральным и физическим устареванием исходной системы электроприводов постоянного тока, введенной в эксплуатацию в 2005 году, которая характеризуется низкой надежностью из-за коллекторно-щеточных узлов, высокими эксплуатационными затратами, значительным потреблением реактивной мощности и необходимостью применения дополнительных фильтрокомпенсирующих устройств. Основным результатом работы является разработанный комплексный проект замены приводов постоянного тока на современные частотно-регулируемые асинхронные электроприводы для буровых насосов и их вспомогательных механизмов, включая подпорные насосы и системы вентиляции, с интеграцией новой распределительной сети и системы управления на базе программируемых логических контроллеров в контейнерном исполнении. Научная значимость заключается в системном подходе к модернизации энергетического и управляющего комплекса бурового оборудования, а практическая — в существенном повышении надежности, энергоэффективности и безопасности технологического процесса при снижении эксплуатационных расходов. Теоретической основой послужили исследования в области применения частотно-регулируемых приводов для буровых установок (Шульгин Э.В., Чупин С.А.), работы по автоматизации технологических комплексов (Гусев Н.В.) и теория электропривода (Драчев Г.И.), а также техническая документация на оборудование.
📖 Введение
Буровая установка БУ 5000/335 ДЭК БМ, рассматриваемая в данной работе, была выпущена в 2005 году и была оснащена электроприводами постоянного тока для основных механизмов. Современные буровые установки с регулируемым приводом переменного тока начали выпускаться с 2006 года.
Электроприводы постоянного тока обладают существенными недостатками:
1. низкая надежность оборудования, связанная с наличием коллекторнощеточных узлов электродвигателей;
2. высокие эксплуатационные затраты и стоимость электродвигателей;
3. невозможность применения взрывозащищенного оборудования
4. высокое потребление реактивной мощности, наличие высших гармоник и, как следствие, низкие энергетические показатели оборудования и необходимость применения дополнительных фильтрокомпенсирующих устройств ФКУ [2].
В связи с этим целесообразно провести модернизацию буровой установки, а конкретно насосного блока, путем применения частотно-регулируемых приводов основных механизмов насосов, с изменением системы распределения электроэнергии и системы управления буровой установкой.
Данная работа выполнена с целью модернизации электроприводов буровых насосов буровой установки БУ 5000/335 ДЭК БМ, вспомогательных механизмов буровых насосов и системы управления буровыми насосами. Систему управления буровыми насосами необходимо выполнить в виде комплектного регулируемого электропривода в контейнерном исполнении. Также необходима замена системы управления механизмами насосного блока, такими как подпорные насосы, вентиляторы обдува основных двигателей, насосы орошения штоков СОШ и маслосмазки.
Автоматическая система управления должна иметь распределенную архитектуру и обеспечивать включение и отключение главных приводов насосов и их вспомогательных механизмов как в ручном, так и полуавтоматическом режиме, контролировать их работу, осуществлять сбор и хранение информации о процессе работы системы. АСУ должна обеспечивать возможность плавного регулирования скорости двигателей насосов и осуществлять технологические блокировки оборудования.
Электроприводы постоянного тока обладают существенными недостатками:
1. низкая надежность оборудования, связанная с наличием коллекторнощеточных узлов электродвигателей;
2. высокие эксплуатационные затраты и стоимость электродвигателей;
3. невозможность применения взрывозащищенного оборудования
4. высокое потребление реактивной мощности, наличие высших гармоник и, как следствие, низкие энергетические показатели оборудования и необходимость применения дополнительных фильтрокомпенсирующих устройств ФКУ [2].
В связи с этим целесообразно провести модернизацию буровой установки, а конкретно насосного блока, путем применения частотно-регулируемых приводов основных механизмов насосов, с изменением системы распределения электроэнергии и системы управления буровой установкой.
Данная работа выполнена с целью модернизации электроприводов буровых насосов буровой установки БУ 5000/335 ДЭК БМ, вспомогательных механизмов буровых насосов и системы управления буровыми насосами. Систему управления буровыми насосами необходимо выполнить в виде комплектного регулируемого электропривода в контейнерном исполнении. Также необходима замена системы управления механизмами насосного блока, такими как подпорные насосы, вентиляторы обдува основных двигателей, насосы орошения штоков СОШ и маслосмазки.
Автоматическая система управления должна иметь распределенную архитектуру и обеспечивать включение и отключение главных приводов насосов и их вспомогательных механизмов как в ручном, так и полуавтоматическом режиме, контролировать их работу, осуществлять сбор и хранение информации о процессе работы системы. АСУ должна обеспечивать возможность плавного регулирования скорости двигателей насосов и осуществлять технологические блокировки оборудования.
✅ Заключение
Данная работа выполнена с целью модернизации электроприводов буровых
насосов буровой установки БУ 5000/335 ДЭК БМ, вспомогательных механизмов
буровых насосов и системы управления буровыми насосами.
Основной проблемой модернизируемой буровой установки являлось то, что
главные привода были оснащены электродвигателями постоянного тока, а значит
обладали всеми сопутствующими недостатками данного решения:
- броски тока в моменты коммутации тиристоров вызывают сбои в системе
электроснабжения, что приводит к значительным материальным затратам;
- наличием у двигателей постоянного тока щеточно-коллекторного узла,
который нуждается в частом обслуживании. Наличие коллектора делает привод
постоянного тока менее надежным и безопасным.
- для компенсации реактивной мощности, потребляемой из сети тиристорным
преобразователем, необходимо предусмотреть на буровой установке
фильтрокомпенсирующие устройства ФКУ, которые громоздки и дорогостоящи.
После анализа существующего оборудования и системы автоматизации
предложена модернизация электроприводов буровых насосов, их
вспомогательных механизмов и система управления.
Указаны преимущества электропривода переменного тока:
- высокая надежность, простота;
- дешевый двигатель переменного тока;
- благодаря отсутствию щеточно-коллекторного узла снижается стоимость на
обслуживание;
- меньшая величина генерируемых в сеть гармоник.
Была произведена замена двигателей постоянного тока с независимым
возбуждением 4ПС-450-1000-УХЛ2 на асинхронные двигатели D423-1250.LC6.
Система управления буровыми насосами выполнена в виде комплектного
регулируемого электропривода в контейнерном исполнении и включает в себя:
- Контейнер КТУ с частотно-регулируемым электроприводом для питания
89
буровых насосов 1 и 2, контроллером системы АСУ и панелью оператора;
- Пульт управления насосами, установленный в насосном блоке (ПН);
- Пульт бурильщика (ПБ).
Тиристорные преобразователи заменены на частотные преобразователи
фирмы ABB серии АСS880-07-1450А-7, выполненные по двенадцатипульсной
мостовой схеме выпрямления.
Систему АСУТП образуют:
- Два преобразователя частоты, расположенные в контейнере КТУ;
- Программируемый логический контроллер, установленный в контейнере
КТУ в шкафу микропроцессорного контроллера (ШМПК), который управляет
преобразователями частоты и собственными нуждами контейнера и собирает
информацию о технологических блокировках;
- Станции распределённого ввода – вывода, расположенные в пульте насосов
и пульте бурильщика. В станции распределенного ввода – вывода сводятся все
сигналы со своего участка буровой установки.
- Панель оператора, расположенная в КТУ на двери шкафа
микропроцессорного контроллера (ШМПК) которой отображается полная
информация о работе системы. Связь между контроллером, преобразователями
частоты и станциями распределённого ввода – вывода организована по сети
Profibus, между контроллером и панель оператора по сети Ethernet.
Был разработан проект для контроллера в среде разработки TIA Portal,
сконфигурировано оборудование и сеть Profibus, заданы адреса. Описаны типы
блоков, использованные в программе.
Подробно рассмотрены технологические блокировки оборудования. На
аварийную остановку привода влияют:
- Низкое/высокое давление в системе маслосмазки/СОЖ;
- Низкое/высокое давление на входе в буровые насосы;
- Превышение давления в манифольде;
- Кожуха безопасности муфты и ремней;
90
- Отсутствие сигнала с реле обдува;
- Любой неработающий вспом.механизм;
- Закрыт КШЦ;
- Аварийные стоповые кнопки.
Отключение 6 кВ:
- Конечник на двери трансформатора;
- Пожар;
- Перегрев трансформатора.
Разработан проект для панели оператора. Панель визуализации представляет
сенсорный экран с переключающимися экранами. Каждый экран рассмотрен в
отдельности.
насосов буровой установки БУ 5000/335 ДЭК БМ, вспомогательных механизмов
буровых насосов и системы управления буровыми насосами.
Основной проблемой модернизируемой буровой установки являлось то, что
главные привода были оснащены электродвигателями постоянного тока, а значит
обладали всеми сопутствующими недостатками данного решения:
- броски тока в моменты коммутации тиристоров вызывают сбои в системе
электроснабжения, что приводит к значительным материальным затратам;
- наличием у двигателей постоянного тока щеточно-коллекторного узла,
который нуждается в частом обслуживании. Наличие коллектора делает привод
постоянного тока менее надежным и безопасным.
- для компенсации реактивной мощности, потребляемой из сети тиристорным
преобразователем, необходимо предусмотреть на буровой установке
фильтрокомпенсирующие устройства ФКУ, которые громоздки и дорогостоящи.
После анализа существующего оборудования и системы автоматизации
предложена модернизация электроприводов буровых насосов, их
вспомогательных механизмов и система управления.
Указаны преимущества электропривода переменного тока:
- высокая надежность, простота;
- дешевый двигатель переменного тока;
- благодаря отсутствию щеточно-коллекторного узла снижается стоимость на
обслуживание;
- меньшая величина генерируемых в сеть гармоник.
Была произведена замена двигателей постоянного тока с независимым
возбуждением 4ПС-450-1000-УХЛ2 на асинхронные двигатели D423-1250.LC6.
Система управления буровыми насосами выполнена в виде комплектного
регулируемого электропривода в контейнерном исполнении и включает в себя:
- Контейнер КТУ с частотно-регулируемым электроприводом для питания
89
буровых насосов 1 и 2, контроллером системы АСУ и панелью оператора;
- Пульт управления насосами, установленный в насосном блоке (ПН);
- Пульт бурильщика (ПБ).
Тиристорные преобразователи заменены на частотные преобразователи
фирмы ABB серии АСS880-07-1450А-7, выполненные по двенадцатипульсной
мостовой схеме выпрямления.
Систему АСУТП образуют:
- Два преобразователя частоты, расположенные в контейнере КТУ;
- Программируемый логический контроллер, установленный в контейнере
КТУ в шкафу микропроцессорного контроллера (ШМПК), который управляет
преобразователями частоты и собственными нуждами контейнера и собирает
информацию о технологических блокировках;
- Станции распределённого ввода – вывода, расположенные в пульте насосов
и пульте бурильщика. В станции распределенного ввода – вывода сводятся все
сигналы со своего участка буровой установки.
- Панель оператора, расположенная в КТУ на двери шкафа
микропроцессорного контроллера (ШМПК) которой отображается полная
информация о работе системы. Связь между контроллером, преобразователями
частоты и станциями распределённого ввода – вывода организована по сети
Profibus, между контроллером и панель оператора по сети Ethernet.
Был разработан проект для контроллера в среде разработки TIA Portal,
сконфигурировано оборудование и сеть Profibus, заданы адреса. Описаны типы
блоков, использованные в программе.
Подробно рассмотрены технологические блокировки оборудования. На
аварийную остановку привода влияют:
- Низкое/высокое давление в системе маслосмазки/СОЖ;
- Низкое/высокое давление на входе в буровые насосы;
- Превышение давления в манифольде;
- Кожуха безопасности муфты и ремней;
90
- Отсутствие сигнала с реле обдува;
- Любой неработающий вспом.механизм;
- Закрыт КШЦ;
- Аварийные стоповые кнопки.
Отключение 6 кВ:
- Конечник на двери трансформатора;
- Пожар;
- Перегрев трансформатора.
Разработан проект для панели оператора. Панель визуализации представляет
сенсорный экран с переключающимися экранами. Каждый экран рассмотрен в
отдельности.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.