Выбор электродвигателей, трансформаторных подстанций и компенсирующего устройства технологических установок добычи нефти
Выбор электродвигателей для привода насосных установок: расчет и построение механических характеристик, оценка возможности пуска при снижении напряжения сети. Выбор трансформаторных подстанций для станков-качалок, сечения жил кабеля для кабельной линии.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.01.2015 |
Размер файла | 400,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовой проект
Выбор электродвигателей, трансформаторных подстанций и компенсирующего устройства технологических установок добычи нефти
1. Выбор электродвигателей для привода насосных установок
трансформаторный насосный станок качалка
Номинальная мощность Pном электродвигателя выбирается из условия
Скважины №6,8,12 оборудованы станками-качалками (СК). Данные о требуемой мощности их привода приведены в таблице 2. Для привода СК выбираем общепромышленные АД серии 4А с повышенным пусковым моментом и перегрузочной способностью. Согласно номеру в списке группы 30 синхронную скорость принимаем равной n1 = 1500 об/мин.
Скважины №7,11 оборудованы ЭЦН. Требуемую мощность их привода определяем по выражению
где Q - подача насоса (дебит скважины),
H - напор, развиваемый насосом (высота подъема жидкости),
г - плотность жидкости,
знас - КПД насоса, согласно [1] при номинальной производительности равен 0,34-0,58. Выберем среднее значение 0,46.
Плотность добываемой жидкости
где бв - коэффициент обводненности,
гв - плотность воды (1000 кг/м3),
гн - плотность нефти (700 кг/м3).
Для скважины №7
Аналогично для скважины №11
Требуемая мощность привода скважины №7
Аналогично для скважины №11
Для привода ЭЦН выбираем погружные ЭД серии ПЭД согласно условию.
Технические данные выбранных ЭД сведем в таблицу.
Технические характеристики выбранных ЭД
№ скважины |
Тип насосной установки |
Тип ЭД |
Pном, кВт |
cos цном |
КПД з |
Uном, В |
|||
6 |
СК |
4А160M4 |
18,5 |
0,88 |
0,90 |
220/380 |
1,4 |
2,2 |
|
7 |
ЭЦН |
ПЭД28-103 |
28 |
0,73 |
0,73 |
850 |
- |
- |
|
8 |
СК |
4А180S4 |
22 |
0,90 |
0,90 |
220/380 |
1,4 |
2,2 |
|
11 |
ЭЦН |
ПЭД28-103 |
28 |
0,73 |
0,73 |
850 |
- |
- |
|
12 |
СК |
4А180М4 |
30 |
0,90 |
0,91 |
220/380 |
1,4 |
2,2 |
Расчет и построение механических характеристик АД
Для рассмотрения выбираем АД для скважины №8.
Скорость вращения ротора
Номинальное скольжение двигателя
Номинальный момент АД
Пусковой момент АД
Максимальный (критический) момент АД
Активная мощность, потребляемая двигателем из сети
Номинальный ток АД
Критическое скольжение АД
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
Как видно, критический момент АД больше наибольшего момента сопротивления
Расчет механической характеристики АД производится по формуле Клосса
Также используется зависимость
Механическая характеристика АД
Оценка возможности пуска АД при снижении напряжения сети
Для успешного пуска АД должно выполняться условие
Момент сопротивления при пуске для СК
Так как пусковой момент то выбранный АД не проходит по условиям пуска. Выбираем двигатель 4А180S4 (см. таблицу 3 для скважины №6). Для него номинальный момент
Пусковой момент
- данный двигатель не проходит по условиям пуска. Выбираем двигатель 4А200М4. Произведем расчет.
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска соблюдается.
Вращающий момент, развиваемый АД, пропорционален квадрату напряжения сети
Тогда момент, развиваемый АД при пониженном напряжении
Условие пуска соблюдается.
Аналогично проверим на условие пуска, двигатели других скважин.
Скважина №6
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска не соблюдается, выбираем двигатель 4А180S4.
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска не соблюдается, выбираем двигатель 4А180M4.
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска соблюдается.
Скважина №12
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска не соблюдается, выбираем двигатель 4А200М4.
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска не соблюдается, выбираем двигатель 4А200L4.
Номинальный момент
Пусковой момент
Момент, требуемый на валу АД
Наибольший момент сопротивления СК
- условие пуска соблюдается.
2. Выбор трансформаторных подстанций
Выбор трансформаторных подстанций для станков-качалок
Для скважины №12 куста 2 выбираем комплектную трансформаторную подстанцию КТПСК-I. Для скважин №6,8 куста 1 выбираем комплектную трансформаторную подстанцию КТПСК-II.
Так как в кусте 2 одна скважина, оборудованная СК, то полная мощность, потребляемая из сети двигателем
Номинальная мощность трансформатора выбранной комплектной подстанции должна удовлетворять условию
По таблице П3 выбираем мощность трансформаторной подстанции
Произведем расчет полной мощности для куста 1.
где для обеих типов ЭД
По таблице П3 выбираем мощность трансформаторной подстанции
Выбор трансформаторных подстанций для установок с ЭЦН
Для скважины №7 куста 1 выбираем комплектную трансформаторную подстанцию КТППН с трехобмоточным трансформатором типа ТМТПН. Полная мощность, потребляемая из сети двигателем. Аналогично для скважины №11 куста 2.
По таблице П4 выбираем подстанцию КТППН3-63.
Проверим выбранные трансформаторы по диапазону регулирования рабочего напряжения. Диапазон регулирования Uном должен соответствовать требуемому рабочему напряжению Uр.треб по условию
где
- номинальное напряжение погружного двигателя,
и - максимальное и минимальное значения рабочего напряжения вторичной обмотки трансформатора. Для скважины №7 по таблице П4 определяем
- потеря напряжения в кабеле, по которому электрическая энергия подводится к погружному двигателю,
- потеря напряжения в трансформаторе.
Потеря напряжения в кабеле определяется по выражению
где - номинальный ток ПЭД,
- длина кабеля в м, равная глубине скважины. Для скважины №7
- удельное индуктивное сопротивление кабеля, равное 0,1 Ом/км,
- удельное активное сопротивление кабеля в Ом/км, определяется по выражению
где - средняя температура кабеля по всей длине, которая зависит от глубины скважины и температурного градиента, равного 0,03°С/м, в приближенных расчетах можно принимать
- сечение жилы кабеля в мм2, по таблице 3 выбираем
Тогда
Потеря напряжения в трансформаторе
где - напряжение короткого замыкания трансформатора.
По таблице П5 находим для трансформатора ТМТПН-63
тогда для скважины №7 получаем
Таким образом, для скважины №5
что удовлетворяет условию
Следовательно, выбранная трансформаторная подстанция проходит по диапазону регулирования рабочего напряжения. Аналогичную проверку проведем для выбранных трансформаторных подстанций для скважин №7 и №9. Результаты приведены в таблице.
Проверка трансформаторов по диапазону регулирования рабочего напряжения
Номер скважины |
Диапазон регулирования рабочего напряжения |
Sном, кВА |
Sпотр, кВА |
q, мм2 |
R0, Ом/км |
ДUкаб, В |
Uтреб, В |
|
11 |
790 - 1170 |
63 |
57,79 |
25 |
0,79 |
56 |
952 |
Схема электроснабжения скважин представлена на рисунке.
Схема электроснабжения нефтяных скважин
Выбор сечения жил электрического кабеля КЛ для подачи электроэнергии от КТПСК к двигателю станка-качалки
При небольшой длине кабельной линии сечение жил электрического кабеля выбирают из условия
где - номинальный ток обмотки статора двигателя,
- допустимый длительный ток кабеля.
Номинальный ток двигателя для скважины №8
По таблице 4 выбираем допустимый длительный ток
Ему соответствует сечение кабеля
Таким образом, для скважины №8 выбираем кабель ААШВ-3x10.
Номинальный ток двигателя для скважины №6
По таблице 4 выбираем допустимый длительный ток
Ему соответствует сечение кабеля
Таким образом, для скважины №6 выбираем кабель ААШВ-3x10.
Номинальный ток двигателя для скважины №12
По таблице 4 выбираем допустимый длительный ток
Ему соответствует сечение кабеля
Таким образом, для скважины №10 выбираем кабель ААШВ-3x16
Выбор мощности батареи статических конденсаторов
Расчет производится по формуле
где - сумма номинальных мощностей двигателей, получающих электроэнергию от промысловой подстанции,
- угол между током и напряжением до компенсации,
- угол после компенсации.
Для рассматриваемой подстанции
Тогда
3. Расчет компенсирующего устройства компрессора
Цель: выбор мощности компенсирующего устройства компрессора и расчет экономии средств от его установки, а также выбор сечения кабелей для питания компрессоров (рисунок 7) [1].
Расчетная схема
Компрессоры оснащены двухскоростными двигателями с характеристиками, представленными в таблице.
Характеристики двигателей компрессоров
Показатель |
Обозначение режима |
|
2 |
||
N, об/мин |
375 |
|
Q, м3/мин |
30 |
|
Pном, кВт |
121 |
|
Cos ц |
0,54 |
|
з, % |
88,5 |
Расстояние от места расположения компрессорной до подстанции принимается равным 300 м. При этом применяется кабель алюминиевый, со способом прокладки по воздуху на конструкциях. Измеренный коэффициент загрузки двигателей принимается 0,93.
Допускается, что в отчетном году двигатель работал на малой мощности 2600 ч.
Сначала определяется полная мощность, потребляемая из сети:
Далее определяются ток сети:
Далее по рабочему току выбирается кабель ВВГ сечением 2Ч50 мм2, для которого длительно допустимый ток 208 А. Прокладка 2 кабелей обеспечит прохождение тока.
Удельное активное и индуктивное сопротивления для выбранного кабеля соответственно равны r0 = 0,39 Ом/км, x0 = 0,06 Ом/км. После этого осуществляется проверка выбранного сечения на потери напряжения:
Рассчитывается мощность, потребляемая из сети в каждом режиме и потери напряжения для каждого режима:
Потери напряжения составляют 5% от номинального. Потери напряжения не должны превышать 5% от номинального значения, условие выполняется.
Далее находится мощность компенсирующего устройства и подсчитывается экономия от его применения.
При работе потребляемая реактивная мощность составляет 198,18 кВАр.
Рассчитаем потери мощности:
Далее определяются потери мощности в кабеле:
Тогда потери электроэнергии составят:
После этого рассчитывается общее потребление электроэнергии, тогда мощность в месте присоединения:
Тогда годовое потребление электроэнергии:
При компенсации реактивной мощности используется батарея конденсаторов суммарной мощностью 175 кВАр - КРМ - 0,4-175-4 с четырьмя ступенями регулирования:
Тогда потери мощности и электроэнергии соответственно составят:
Тогда экономия средств на оплату потерь при одноставочном тарифе 3,45 р/кВт*ч составит:
Далее определяется суммарная экономия и время, за которое окупится установка данного компенсирующего устройства, при стоимости 82010 руб.:
Список использованной литературы
1 Анчарова Т.В., Рашевская М.А., Стебунова Е.Д. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений. - М.: ФОРУМ; НИЦ ИНФРА-М, 2012. - 416 с.
2 Шабанов В.А. Проектирование электротехнических комплексов нефтегазовой отрасли: Учеб. пособие. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - 69 с.
3 Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005. - 528 с.
4 Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. - М.: Недра, 2003. - 510 с.
5 Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Яризов А.Д. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности. - М: Недра, 2000. - 487 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Обоснование реконструкции насосных установок. Определение мощности электродвигателей, выбор системы регулирования электропривода центробежного насоса, расчет характеристик. Экономическая эффективность установки частотных тиристорных преобразователей.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 03.07.2011Определение мощности и количества питающих подстанций, расчет кабельной сети, выбор сечения и длины соответствующих кабелей, определение тока короткого замыкания в электрических сетях. Выбор коммутационной аппаратуры, средств и установок защиты.
курсовая работа [267,6 K], добавлен 23.06.2011Проектирование кабельной линии. Расчет токов короткого замыкания, определение сопротивлений элементов сети. Выбор комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств. Расчет параметров релейной защиты, селективности ее действия.
курсовая работа [677,2 K], добавлен 01.05.2010Определение категорий потребителей на заводе. Выбор номинального напряжения. Построение графиков нагрузок. Выбор места расположения главной понизительной подстанции и цеховых трансформаторных подстанций. Расчет сетей внешнего электроснабжения завода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.05.2012Определение числа и места расположения трансформаторных подстанций. Электроснабжение населенного пункта, расчет сети по потерям напряжения. Оценка распределительной сети, потерь напряжения. Расчет токов короткого замыкания. Выбор аппаратов защиты.
курсовая работа [266,8 K], добавлен 12.03.2013Определение силовых нагрузок цехов. Построение картограммы электрических нагрузок. Выбор напряжения питающей и распределительной сети. Выбор типа и мощности цеховых трансформаторных подстанций. Компенсация реактивной мощности на напряжении до 1 кВ.
курсовая работа [663,4 K], добавлен 16.05.2016Определение мощностей трансформаторных понизительных подстанций. Определение токов в кабелях при номинальном режиме работе. Проверка кабельной сети. Потери напряжения при перегрузке двигателя. Расчет токов короткого замыкания. Выбор уставок защиты.
курсовая работа [153,3 K], добавлен 14.01.2013Оценка электрических нагрузок цехов, характеристика электроприемников. Расчет осветительной нагрузки. Проектирование и конструкция трансформаторных подстанций. Выбор схемы питания подстанций и расчет питающих линий. Расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 02.05.2012Структурная схема контроля трансформаторных подстанций. Характеристика семейства PROFIBUS. Принцип действия измерительного трансформатора постоянного тока. Режим управления преобразователем частоты. Оценка погрешности каналов измерения напряжения и тока.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 29.05.2010Выбор проводов линии, числа и места расположения трансформаторных подстанций. Расчет сечения проводов линии по методу экономических интервалов мощностей, токов короткого замыкания, аппаратов защиты, заземления. Мероприятия по защите от перенапряжений.
курсовая работа [608,4 K], добавлен 18.11.2010