МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт нефти и газа
Кафедра электротехники и электромеханики
Специальность 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»
курсовой проект
"Электрификация привода погружного электронасоса"
по курсу "Автоматизация электроприводов."
Выполнила: ст. гр. ЭАП – 96 –1
Дегтярева Е.В.
Проверил: Новоселов Ю.Б.
Тюмень 2000
Содержание
Аннотация 3
Введение 4
1. Описание погружного электронасоса 5
2. Расчет мощности и выбор приводного
электродвигателя 8
3. Разработка и описание системы электроснабжения
куста скважин 10
4. Разработка и описание системы управления
электроприводом установки 12
5. Расчет мощности и выбор комплектной
трансформаторной подстанции, выбор силового
трансформатора 15
6. Расчет коэффициента мощности узла нагрузки и
мероприятия по повышению его до величины 0,95 17
Список использованных источников 21
Аннотация
В данном курсовом проекте рассчитан и выбран приводной двигатель погружного электронасоса; схема электроснабжения куста скважин, соответствующая требованиям ПУЭ; схема управления приводом погружного электронасоса, в которой предусмотрены все необходимые защиты, а также рассмотрен вопрос повышения коэффициента мощности до величины 0,95.
Также произведен выбор комплектной трансформаторной подстанции и силового трансформатора, выбор и проверка основного силового оборудования системы электроснабжения и электропривода.
Введение
В настоящее время для добычи нефти пользуются двумя способами: компрессорным и насосным. Наиболее распространен насосный способ добычи нефти при помощи глубинно-насосных штанговых установок (ГШУ) и установок с электроцентробежными насосами (ЭЦН). Целесообразность применения того или иного насосного метода добычи определяется сочетанием суточной производительности (Q) и глубины подвески насоса (Н).
Погружные бесштанговые центробежные насосы приводятся в действие электродвигателем, помещенным в скважине совместно с насосом. Благодаря этому устраняется длинная движущаяся механическая связь (штанги) между приводом и насосом, входящая основным элементом в глубиннонасосную установку с плунжерными насосами. Это позволяет повысить мощность ЭЦН, т. е. его напор и подачу, применить центробежный тип насоса, наиболее подходящий для высоких отборов жидкости из скважины. Полезные мощности ЭЦН, достигаемые при эксплуатации скважин, в 1,5— 3раза больше, чем мощности штанговых. Вместе с тем при использовании ЭЦН хотя и упрощается комплекс сооружений на поверхности, но сильно усложняется погружное оборудование.
1. Описание погружного электронасоса
Установки погружных центробежных электронасосов предназначены для откачки из нефтяных скважин, в том числе и наклонных, пластовой жидкости, содержащей нефть, воду, газ, механические примеси.
В зависимости от количества различных компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, насосы установок имеют исполнение обычное и повышенной коррозионно- и износостойкости. ( в данной курсовой работе обычное исполнение насосной установки)
Установка погружного центробежного электронасоса для добычи нефти УЭЦН (рис. 1. 1) состоит из погружного насосного агрегата ( электродвигатель с гидрозащитой и насос), кабельной линии 3 ( круглого и плоского кабеля с муфтой кабельного ввода), колонны насосно – компрессорых труб 4, оборудования устья скважины 6 и наземного электрооборудования: трансформатора 8 и станции управления ( или комплектного устройства) 7.
Погружной насосный агрегат, состоящий из насоса 2 и электродвигателя с гидрозащитой 1, спускается в скважину на насосно – компрессорных трубах (НКТ). Кабельная линия 3 обеспечивает подвод электроэнергии к электродвигателю. Кабель крепится к НКТ металлическими поясами 5.
Погружной насос имеет большое число ступеней, каждая из них состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата, собранных на валу и вставляемых в стальную трубу – корпус насоса. Нижняя часть насоса с полостью всасывания жидкости отделена от протектора и двигателя сальником.
Приводом погружных центробежных насосов служит специальный маслонаполненный погружной асинхронный электродвигатель трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором вертикального исполнения типа ПЭД. Так как электродвигатель работает погруженным в жидкость и часто под большим гидростатическим давлением, основное условие надежной работы – его герметичность.
Поскольку двигатель работает при температуре жидкости в месте погружения, его электрическая изоляция масло- и нагревостойкая, а температуру окружающей среды принимают равной 90°С.
Корпус статора погружного двигателя представляет собой стальную трубу, в которую запрессованы магнитные пакеты статора длиной 320—450мм, набранные из электротехнической стали. Статор состоит из отдельных магнитных пакетов (секций), разделенных короткими пакетами из немагнитного материала.
Двухполюсная обмотка статора выполнена общей для всех его секций. Ротор также состоит из отдельных секций с длиной каждой секции, отвечающей магнитному пакету статора. Каждая секция ротора создает свою короткозамкнутую электрическую цепь, не связанную с цепями других секций ротора, сидящих на общем валу. Между секциями ротора установлены промежуточные подшипники качения, опирающиеся на немагнитные пакеты статора, предотвращающие касание ротора о статор, которое было бы неминуемым при длинном роторе и малых воздушных зазорах, не превышающих у этих машин 0,4мм.
Ротор закрепляется в верхней части двигателя —подвешивается на верхнем подпятнике—радиально-упорном подшипнике. Корпус двигателя заканчивается в верхней части головкой, которая закрывает лобовые части обмотки, содержит узел вывода статорной обмотки и обеспечивает присоединение протектора. Нижние лобовые части обмотки закрываются основанием двигателя, в котором размещаются масляный фильтр и клапан.
Внутренняя полость двигателя заполнена специальным маловязким маслом, которое циркулирует внутри машины под действием турбинки, насаженной на вал ротора. Оно проходит по отверстию внутри вала двигателя, по каналам между корпусом и внешней поверхностью статорных пакетов, попадает в фильтр. Благодаря циркуляции масла достигается более интенсивное охлаждение электродвигателя с выравниванием температур наиболее нагретых и менее нагретых частей машины. Полость двигателя заполняют маслом через клапан.
