38. Перспективы регулируемого эп ск

Режим работы СК регулируется изменением длины хода плунжера насоса, за счет перестановки пальцев на кривошипе или за счет изменения числа качаний при помощи сменных шкивов на валу привода.

Длительные остановки СК могут привести к образованию песчаных пробок, к заклиниванию плунжера наноса. Заклинивание плунжера насоса при остановке приводит к неуравновешенности СК. Использование регулируемого ЭП позволит плавно переходить с одного режима работы на другой без остановки СК. Для этого можно использовать ДПТ, многоскоростные АД, СД с коробками передач, а также АД с частотным регулированием скорости вращения.

На рис 8.1,а приведена схема ЭП -I, состоящая из согласующего трансформатора ТС,

управляемого выпрямителя на тиристорах и неуправляемого для питания обмотки возбуждения приводного Д и система управления, которая может предусматривать регулирование частоты вращения в широком диапазоне, а также автономного управления ЭП по заданной программе или функции параметра режима установки.

1. низкий КПД из-за потерь в трансформаторе и выпрямителе;

2. высокая стоимость;

На рисунке 8.1,б представлен асинхронный вентильно-машинный электромеханический каскад, состоящий из АД с ФР и машины ДПТ с НВ. U с обмотки ротора АД ч/з выпрямитель питает якорь ДПТ. Регулирование скорости вращения АД производится изменением I_воз ДПТ.

В схеме асинхронного вентильного 2-х зонного рис 8.1,в АД разгоняется до подсинхронной скорости посредством пускового реостата, а далее регулирование скорости от 0,5 до 1,5 n_ном осуществляется рекуперацией энергии скольжения в питающую сеть ч/з управляемый выпрямитель.

На рис.8.1,г приведена схема силовой части регулируемого ЭП ~I по системе 3-х фазный

НПЧ – АД с КР D:1:1,5

На рис. 8.1,д представлена схема ТП –АД с ФР по системе импульсного управления, к предусматривает регулирование частоты вращения посредством изменения значения шунтирующего сопротивления выпрямленного тока. D:1:2.

На рис.8.1,е представлена схема ЧП-АД с КР, с ПЗПТ выпрямитель преобразует 3-х фазное U сети с промышленной f, в 3-х фазное U c изменяющейся частотой f.

38. Энергетические показатели электроприводов насосной нефтедобычи

Одним из основных показателей является удельный расход энергии на откачку жидкости:

где η=P_п/P₁-полный КПД насосной установки определяется по формуле, где P_п полезная мощность затраченная на подъем жидкости из скважины, P₁- мощность потребляемая Д из сети.

КПД с погружными ЭЦН

η_г-кпд учитывающий гидравлическое сопротивление, зависит от расхода жидкости

и диаметра насосных труб;

η_нас-кпд насоса η_нас=0,34-0,58;

η_д-кпд погружного двигателя Д η_д=0,7-0,84; при недогрузке η_д=0,65-0,78;

η_каб-учитывает потери в кабеле η_каб=0,92-0,95;

η_т-трансформатора η_т=0,97-0,98;

Общий кпд установки с ЭЦН находится в пределах 0,15-0,4.

КПД установки с штанговыми насосными

η_пз-кпд учитывающий потери в подземной части, гидравлические потери при движении жидкости, потери на трение, 0,73-,089

η_ск-кпд СК η_ск=0,7-0,9;

η_д-кпд двигателя Д при циклической нагрузке 0,65-0,88 , может изменяться от 0,2 до 0,7. Зависит от степени уравновешенности СК, от режима работы насоса и снижается при износе. Чем < диаметр насоса тем ниже кпд установки.

Удельный расход э/энергии при добыче нефти ЭЦН выше, чем при добыче глубинонасосными штанговыми установками.

Самозапуск электродвигателей

Самозапуск электродвигателей несколько тяжелее обычного пуска. Объясняется это тем, что при самозапуске электродвигатели пускаются нагруженными, а электродвигатели с фазным ротором пускаются без пускового реостата в цепи ротора, что уменьшает их пусковой момент и увеличивает пусковой ток, и, наконец, пускается большое количество элек­тродвигателей одновременно, что вызывает падение напряжения в питающей сети от суммарного пускового тока. Все это снижает пусковой момент и утя­желяет процесс пуска.

Самозапуск короткозамкнутых электродвигателей, а тем более электро­двигателей с глубоким пазом и двойной обмоткой ротора проходит сравни­тельно легко. Опыт эксплуатации показывает, что самозапуск электродвигателей с фазным ротором неопасен для этих двигателей и возможен при условии, что пусковой момент при отсутствии пускового сопротивления в роторе больше момента сопротивления механизма.

Для обеспечения самозапуска необходимо выполнение двух условий:

а) Начальное значение восстановившегося напряжения должно быть достаточным для развертывания электродвигателей или, иначе говоря, при начальном значении восстановившегося напряжения (U_д) должно обеспечиваться условие

М_д > М_с

б) Защита электродвигателей не должна их отключать под действием тока самозапуска.

Проведенные исследования показали, что самозапуск электродвигателей собственных нужд электростанций возможен даже в тех случаях, когда и первый момент после восстановления напряжения величина его составляет 0,55 U_ном. При этом продолжительность самозапуска всех электродвигателей составляет 30—35 с, что допустимо по условиям их нагрева.

Расчет самозапуска электродвигателей

Расчет самозапуска необходим для выбора уставок защит источников питания, а также для определения предельной мощности самозапускающихся электродвигателей. Задача рас­чета сводится к определению суммарного тока самозапуска электродвигателей I_п∑ и остаточного напряжения на их зажи­мах U_ост

Расчет самозапуска выполняется для наиболее тяжелого режима при остановленных электродвигателях (s = 1).

Ниже рассмотрен расчет самозапуска остановленных элект­родвигателей при питании их от шин источника «бесконечной мощности» через трансформатор или реактор.

Расчет самозапуска от генератора, мощность которого со­измерима с мощностью самозапускающихся электродвигателей, более сложен.

Целью расчета является определение суммарного тока двига­телей и остаточного напряжения на их зажимах при самозапуске.

Как было указано выше, ток в момент пуска или самозапуска отдельного электродвигателя равен току трехполюсного к.з. за сопротивлением останов­ленного двигателя.

При самозапуске группы электродвигателей (рис.1) их результи­рующее сопротивление z_р.д находится путем параллельного сложения сопро­тивлений электродвигателей, участвующих в самозапуске:

;

Величины сопротивлений отдельных заторможенных электродвигателей определяются по выражению

где U_ном — номинальное напряжение двигателя; I_п.пуск — начальное зна­чение периодической составляющей пускового тока двигателя при U_ном.

Значение периодической составляющей пускового тока I_п.пуск опреде­ляется или по паспортным данным, или практически, путем осциллографирования тока при пуске дви­гателя.

Рис. 1. Расчетные схемы для опреде­ления токов и напряжения при самозапус­ке двигателей.

а— схема питания электродвигателей; б — ра­счетная схема замещения, в — расчетная схема замещения после преобразования.

При питании шин двига­теля от трансформатора все со­противления и расчетное на­пряжение приводятся к одной ступени напряжения по фор­мулам

где z — действительное значение сопротивления; z' — приведенное значение сопротивления; п_Т — коэффициент трансформации трансформатора; U₂ — номинальное напряже­ние с учетом действительной отпайки трансформатора со

стороны, к которой осуществляется приведение; U₁ — то же на стороне, с которой осуществляется приведение; U_расч — расчетное напряжение (линей­ное); — приведенное значение расчетного напряжения.

Ток самозапуска электродвигателей, питающихся через транс­форматор или реактор

где I_п∑ — ток самозапуска группы двигателей; x — сопротивление трансфор­матора или реактора; z'_рД — результирующее пусковое сопротивление группы электродвигателей, приведенное к расчетной ступени напряжения.

Для упрощения расчета полное сопротивление заторможенных электро­двигателей и реактивное сопротивление трансформатора или реактора скла­дываются арифметически.

Падение напряжения на сопротивлениях схемы замещения пропорцио­нально величинам соответствующих сопротивлений.

Отсюда может быть определено остаточное напряжение на зажимах двигателей при самозапуске:

где — остаточное напряжение на зажимах двигателя, приведенное к расчетной ступени напряжения.