5. Погружные электродвигатели.

Для привода цен­тробежных насосов изготавливаются погружные асинхронные электродвигатели, имеющие следующие конструктивные особенности. Диаметр двигателей несколько меньше нормаль­ных диаметров применяемых обсадных колонн (обычно двига­тели имеют диаметры 103; 117; 123; 130 и 138 мм). При задан­ной мощности выполнение двигателя с малым диаметром вызы­вает увеличение его длины до 7-8 м. Для уменьшения разме­ров насосного агрегата и повышения его подачи двигатели ПЭД рассчитывают на 3000 об/мин (синхронных) при часто­те 50 Гц.

Двигатели защищены от попадания внутрь пластовой жид­кости, что достигается заполнением их трансформаторным маслом, находящимся под избыточным давлением 0,2 МПа от­носительно внешнего гидростатического давления в скважине. Поскольку двигатель работает при температуре жидкости в месте погружения, его электрическая изоляция масло- и нагревостойкая; температуру окружающей среды принимают равной 90 °С.

Корпус статора погружного двигателя представляет собой стальную трубу, в которую запрессованы магнитные пакеты статора длиной 320-450 мм, 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 и предотвращающие касание ротора о статор, которое было бы неминуемым при длинном роторе и малых воздушных зазорах, не превышающих у этих машин 0,4 мм.

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 вяз­ким маслом, которое циркулирует внутри машины под действи­ем турбинки, насаженной на вал ротора. Оно проходит через отверстие внутри вала двигателя, по каналам между корпусом и внешней поверхностью статорных пакетов и 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.

Для защиты погружного электродвигателя от попадания внутрь его корпуса пластовой жидкости применяется гидроза­щита.

6. Электроснабжение станков-качалок. Ктпск

Остановка большей части глубиннонасосных уста­новок при прекращении подача электроэнергии связана только с потерей нефти, определяемой прекращением ее откачки из скважины, и не вызывает серьезных осложнений при даль­нейшей эксплуатации. Такие установки относятся ко II катего­рии надежности электроснабжения. Глубиннонасосные уста­новки в нефтеносных районах со сложными условиями экс­плуатации, где остановка насоса приводит к осложнениям при последующем пуске скважин (например, вследствие образо­вания песчаных пробок), относятся к I категории.

Питание глубиннонасосных установок осуществляется при напряжении 0,38 кВ от устанавливаемых на скважинах ком­плектных трансформаторных подстанций (KTП) 6/0,4 кВ, питаемых, в свою очередь, при помощи воздушных линий (рис. 9.7). На некоторых промыслах сохранились схемы с подведением к двигателям станков-качалок напряжения 330 В непосредственно от промысловых понизительных подстанций 6/0,4 кВ также при помощи воздушных линий.

Глубиннонасосные установки, как правило, получают пита­ние по одной воздушной линии электропередачи 6 кВ, часто не снабженной АПВ и не имеющей связи с другими линиями, что могло бы обеспечить необходимое резервирование. Однако в настоящее время достижения в области исследования надеж­ности электроснабжения позволяют установить категоричность объектов нефтедобычи с позиции таких экономических поня­тий, как расчетные годовые затраты на электроснабжение, ми­нимизация которых позволит выбрать схему электроснабжения и решить вопрос о целесообразности применения резервных линий электропередачи. Анализ в большинстве случаев не дает оснований считать глубиннонасосные установки относя­щимися к I категории надежности, для которых необходимопредусматривать питание от двух независимых источников тока с автоматическим резервированием.

Для повышения надежности электроснабжения скважин, оборудованных глубиннонасосными установками, следует стре­миться к сокращению числа случаев перерыва электроснабже­ния из-за выхода из строя воздушной линии и снижению вре­мени перерыва электроснабжения. Это достигается примене­нием АПВ линий, их кольцеванием по схеме разомкнутого кольца, повышением оперативности персонала, производящего ремонт в электрических сетях. Имеющиеся линии целесооб­разно реконструировать таким образом, чтобы длина одного плеча воздушной ЛЭП 6 кВ не превышала 6-8 км. Это позво­ляет не только повысить качество электроэнергии на зажимах потребителей, но и уменьшить количество нефти, теряемой вследствие отключения ЛЭП.

Для питания станков-качалок используются специальные подстанции типа КТПСК мощностью 25-250 кВ-А, рассчитан­ные на работу при температуре от -40 до +40 °С (рис. 9.8). Имеются три модификации КТПСК: первая - для одиночных скважин, вторая и третья - для кустов скважин.

В соответствии с мощностью (1,7-55 кВт) и напряжением (380 В) асинхронных электродвигателей станков-качалок для них применяется относительно несложная пусковая и защит­ная аппаратура.

Условия ее действия зависят от способа автоматического повторного включения (АПВ) двигателей - индивидуального или группового (магистрального). При индивидуальном АПВпосле исчезновения или глубокого снижения напряжения дви­гатель автоматически отключается от питающей сети и после восстановления нормального напряжения вновь автоматически подключается к ней с заданной выдержкой времени. При этом для включения разных групп двигателей, питаемых от одного источника, задаются разные выдержки времени. Этим предот­вращается наложение пусковых токов большого числа и одно­временно пускаемых двигателей, что могло бы вызвать пони­жение напряжения и уменьшение пусковых моментов двигате­лей.

Обычно двигатели с индивидуальными АПВ, питаемые от одной подстанции 6/0,38 кВ или от одной линии 6 кВ, разби­ваются на несколько групп: в первой группе выдержка време­ни отсутствует, т.е. они запускаются непосредственно после восстановления напряжения; во второй, третьей и других группах двигатели включаются с выдержкой времени, возрас­тающей при переходе от группы к группе. Наибольшая вы­держка времени зависит от типа реле времени, установленного в пусковой аппаратуре, и составляет 14-20 с.

При групповом АПВ в случае исчезновения или глубокого снижения напряжения в сети каждый отдельный двигатель станка-качалки не отключается от питающей его линии (магистрали). Отключаются сами магистрали на питающей подстанции. АПВ осуществляется включением магистралей в определенной последовательности с разными выдержками вре­мени. При включении магистрали начинается пуск всех при­соединенных к ней двигателей.

При групповом АПВ для электродвигателя станка-качалки в качестве пускового и защитного может быть применено устройство, содержащее автоматический выключатель с эле­ктромагнитным расцепителем максимального тока и трех-полюсный контактор с биметаллическими тепловыми реле. Выключатель защищает двигатель от коротких замыканий, а тепловые реле - от перегрузок. Исчезновение напряже­ния приводит к отключению двигателя от источника пита­ния, а при появлении напряжения двигатель немедленно при­соединяется к источнику контактами контактора, катушка кото­рого остается присоединенной к питающей линии.