ВВЕДЕНИЕ 9
1. СОСТАВ И КОМПЛЕКТНОСТЬ УЭЦН 10
1.1. Краткая характеристика объекта и применяемого оборудования 10
1.2. Погружной центробежный насос 10
1.3. Погружной электродвигатель 11
1.4. Гидрозащита электродвигателя (протектор и компенсатор) 13
1.5. Газосепаратор 17
1.6. Кабельные линии установок ЭЦН 20
2. ВЫБОР НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ПО ВЕЛИЧИНЕ ПЛАНИРУЕМОГО ДЕБИТА И НАПОРА .. 28
2.1 Методика подбора ПЭД и гидрозащиты 29
2.2 Методика подбора кабельной линии 31
2.3 Определение параметров Т образной схемы замещения погружного электродвигателя ПЭДН - 40 -
117 33
2.4. Проверка адекватности расчетных параметров двигателя 39
2.5. Расчет естественных характеристик электродвигателя 40
2.5.1 Расчет естественной механической характеристики 40
2.5.2 Расчет естественной электромеханической характеристики 42
2.5.3 Механическая характеристика насоса 44
3. ОБЗОР СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 46
3.1 Системы управления электроприводом 46
3.2 Выбор закона частотного регулирования 48
3.3. Методика подбора наземного оборудования 48
3.3.1. Подбор ТМПН 48
3.3.2. Подбор станции управления 50
4. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ
ПРИ ЧАСТОТНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ 53
4.1 Механические характеристики системы преобразователь-двигатель при законе регулирования
5. ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД СО СКАЛЯРНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ 57
5.1 Функциональная схема системы скалярного частотного управления 62
5.2 Имитационные исследования частотно-регулируемого асинхронного электропривода
насоса со скалярным управлением 68
5.3. Имитационное исследование длинной линии 70
5.4 Анализ неисправностей ЭЦН 73
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ .... 76
6.1 Организация работ технического проекта 76
6.2 Смета затрат на проектирование 79
6.2.1 Материальные затраты 80
6.2.2 Затраты на амортизацию 80
6.2.3 Затраты на заработную плату 81
6.2.4 Затраты на социальные нужды 82
6.2.5 Прочие затраты 82
6.2.6 Накладные затраты 82
6.3. Определение экономической эффективности проекта 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
Список использованных источников: 86
Приложение 1. Каталог ступеней и насосов ЗАО «Новомет - Пермь» 88
Приложение 2. Технические характеристики электродвигателей ПЭДТН 90
Приложение 3 Технические характеристики трансформаторов серии ТМПН 93
Приложение 4. Потери напряжения на 1000м кабельной линии 95
Приложение 5. Подбор СУ с частотным регулированием в зависимости от номинальной мощности ПЭД 98
РЕФЕРАТ
Магистерская диссертация объемом 135 страниц, 36 рисунков, 13 таблиц, 22 использованных источников, 9 приложения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ
ЭЛЕКТРОПРИВОД, СКАЛЯРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ, УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ.
Актуальность данной работы заключается в том, что использование погружных центробежных насосов требует постоянного совершенствования насосного оборудования и технологии добычи нефти, поиска новых способов и средств повышения эффективности их применения. Поэтому одним из показателей эффективности применения этих насосов является надежность, которая определяется межремонтным периодом оборудования.
структура работы: в работе произведен расчет и выбор уэцн который обеспечит откачку заданного дебита скважины. произведен расчет параметров и выбор погружного электродвигателя. Достигнутые техникоэксплуатационные показатели: полностью соответствующие заданию.
Выполнен расчет стоимости ресурсов научного исследования, норм и нормативов расходования ресурсов, ставки налогов, отчислений, а так же произведено описание рабочего места и использованных законодательных и нормативных документов по данной теме
Магистерская диссертация выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, также использовались программы МаthCad 14, MATLAD 12
Работа представлена на CD - диске (в конверте на обороте обложки).
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день в нефтяной промышленности для добычи сырья применяются погружные электроцентробежные насосы (ЭЦН). С помощью ЭЦН производится огромное количество механизированной добычи нефти в Российской Федерации.
Использование насосов требует постоянного усовершенствования компонентов которые входят в состав насосного оборудования и технологии добычи нефти. Поэтому всегда требуется поиск новых средств повышения эффективности их применения.
Одним из главных показателей эффективности насосного оборудования является надежность. Она определяется межремонтным периодом оборудования. Процедура подземного ремонта включает остановку скважины, которая влечет за собой огромные финансовые потери у добывающей нефтяной компании. Одно из направлений повышения эффективности работы ЭЦН является изменение скорости вращения вала насоса, с помощью частотно-управляемого электропривода. Также в последние годы не менее важной стала проблемы борьбы с «длинными линиями». Электроэнергия передаваемая от поверхности скважины до ЭЦН в большинстве случаях не соответствует заданным параметрам, тем самым приводит к неправильной работе насосного оборудования.
Целью магистерской диссертации является разработка электропривода погружного центробежного насоса для откачки пластовой жидкости на поверхность скважины.
В данной магистерской диссертации была разработана и исследована с помощью программы MATLAB математическая модель погружного
асинхронного электродвигателя, имитационная модель разомкнутой системы ПЧ-АД со скалярным управлением. В ходе разработки и выполнения проекта был осуществлен выбор оборудования. Выбор и расчет параметров погружного электродвиг теля Предложено использовать современный асинхронный ч стотно-регулируемый электропривод. Выбран
электродвигатель серии ПЭДН 40-117, преобразователь частоты Электон-05- 400.
Получены мех нические и электромех нические характеристики выбр нного синхронного двиг теля, построенные по р счетным и каталожным значениям. В качестве закона управления, для преобразователя
частоты выбран закон регулирования uj f1 = const.
Также произведено моделирование переходных процессов при пуске двигателя в программной среде MATLAB С использованием имитационных моделей построены динамические характеристик, а т кже произведены имитационные исследование системы «асинхронный двигатель-кабельная линия». Анализ показывает, что существует предельные значения длинной линии питающего кабеля, при повышении которой пуск асинхронного двигателя становится невозможным. Была выбрана система со скалярным
управлением и законом ujf2 = const, с целью обеспечения пускового момента на малых скоростях в преобразователе предусмотрена функция корректировки (повышение начального значения напряжения) вольт- частотной характеристики в области малых ч стот выходного н пряжения инвертора. По результатам, полученным в ходе моделирования, были сделаны выводы.
Спроектированная система удовлетворяет требованиям технического задания. В экономической части произведена оценка затрат на проектирование. В разделе безопасности и экологичности проанализированы опасные и вредные производственные факторы, даны практические рекомендации по технике безопасности и производственной санитарии.
1. В.Н. Ивановский, С.С. Пекин, А. А Сабиров. Устнановки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Москва 2003-245c.
2. П.Д. Ляпков. Подбор установки погружного центробежного насоса к скважине. Москва 1987-69с/
3. Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. - Расчёт характеристик электроприводов переменного тока. Ч1.Асинхронный двигатель.: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ ,2005 - 136с.
4. Мощинский Ю.А., Беспалов В.Я., Кирякин А.А. Определение параметров схемы замещения машины по каталожным данным // Электричество, 1998, №4, с. 38 - 42.
5. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. - Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоиздат, 1982 г., 392 стр.
6. Лангр ф С. В. - рефер т по специальности 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы» на тему «Системы управления асинхронным электроприводом переменного тока».
7. Лангр ф С.В. - Асинхронный электропривод, методическое пособие, Томск, 2003 г.
8. Шрейнер Р. Т., Дмитренко Ю. А. - Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами. - Кишинёв, «Штиинца», 1982 г., 328 стр.
9. Гарганеев А.Г., Каракулов А. С., Ланграф С. В., Нечаев М. А.
Опыт разработки преобразователя частоты для асинхронного электропривода общепромышленного
применения//Электротехника.2005№9 .с.23 -26
10. Герман-Галкин С.Г.«Компьютерное моделирование
полупроводниковых систем в MATLAB », Учебное пособие.- Спб.: КОРОНА принт, 2001
11. Л.С. Удут, О.П. Мальцев, Н.В. Кояин. Проектирование и исследование автоматизированных электроприводов. Часть 8. Асинхронный частотно-регулируемый электропривод: учебное пособие.-Томск: Изд-во ТПУ, 2010.-448с.
12. Ключев В. И. Теория электропривода: Учеб. Для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.: ил.
13. Булгаков А.А.- Частотное управление асинхронными электродвигателями.- М., «Наука», 1966 г., 298с.
14. Удут Л. С., Мальцева О.П., Кояин Н.В. Проектирование и исследов ние электроприводов. Часть 1. - Введение в технику регулирования линейных систем. Часть 2. - Оптимизация контура регулирования: Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2000. - 144 с.
15. Система погружной телеметрии для нефтяного оборудования. Режим доступа свободный: http://isup.ru , дата посещения 01.05.2017г.
16.. Добыча нефти и газа. Режим доступа свободный: http://oilloot.ru , дата посещения 05.01.2017г.