Электрооборудование нефтяной промышленности

Рис. 6.5. Кнопочный пост управления:

под избыточным давлением, которое постоянно поддерживается при работе двигателя.

Наиболее широкое распространение имеет взрывозащищен­ ная маслонаполненная пуокорегулирующая аппаратура, кото­ рую можно устанавливать не только во взрывоопасных помеще­ ниях всех классов, но и в агрессивных средах. Ее не рекоменду­ ется применять в местах, где не исключены сильные вибрации или удары.

Примером таких аппаратов может быть кнопочный пост уп­ равления типа КУ-700м/2 с ручным управлением (рис. 6.5), имеющий два кнопочных элемента, снабженных одним замы­ кающим и одним размыкающим контактами.

6.6. Электрооборудование искробезопасного исполнения

Взрывозащищенность искробезопасного электрооборудова­ ния достигается тем, что токи и напряжения в цепях, где оно устанавливается, снижаются до таких значений, при которых мощность электрических разрядов (искрение, дуга, тлеющий разряд и др.) в нормальных и аварийных условиях недостаточ­ на для воспламенения взрывоопасных смесей. Конструктивно искробезопасное электрооборудование не отличается от обще­ промышленного невзрывозащищенного электрооборудования,

1 80

только отдельные части его могут быть заключены во взрыво­ непроницаемую оболочку.

Искробезопасное исполнение ввиду малых значений пропус­ каемой оборудованием мощности, которым соответствует энер­ гия разрядов, недостаточная для воспламенения взрывчатых смесей, применяется для устройств слабого тока: устройств связи, контрольно-измерительной аппаратуры, регулирующей аппаратуры. Буква в круглой рамке в обозначении оборудова­ ния этого исполнения — И.

Вэлектрооборудовании с кварцевым заполнением оболочку

стоковедущими частями засыпают кварцевым песком. Электро­ оборудование этого исполнения имеет букву обозначения К в круглой рамке.

Вэлектрооборудовании специального исполнения защита против взрыва обеспечивается применением специальных средств, отличных от средств, которые используются в рассмотренных шести исполнениях. В частности, к специальному исполнению можно отнести оборудование в оболочках с избыточным давле­ нием инертного газа, оборудование с заливкой эпоксидными смолами и т. д. Электрооборудование этого исполнения имеет букву обозначения С в круглой рамке.

Внефтяной промышленности наиболее распространено си­

ловое электрооборудование в исполнениях с взрывонепроницае­ мой оболочкой, повышенной надежности против взрыва, про­ дуваемое под избыточным давлением, с заполнением оболочки маслом.

Взрывозащита путем автоматического отключения от сети при любом конструктивном исполнении электрооборудования снимает напряжение с токоведущих частей при нарушении за­ щитной оболочки за время, исключающее воспламенение смеси. Эта взрывозащита обозначается буквой А.

6.7. Особенности устройства электроснабжения электроустановок во взрывоопасных зонах

Размещение распределительных устройств (РУ) напряжени­ ем до 1000 В и выше, трансформаторных подстанций (ТП) и преобразовательных подстанций (ПП) с электрооборудовани­ ем общего назначения (без средств взрывозащиты) непосредст­ венно во взрывоопасных зонах всех классов запрещается. Они должны располагаться в отдельных помещениях, удовлетворяю­ щих требованиям ПУЭ, или снаружи вне взрывоопасных зон. Отдельные колонки и шкафы управления электродвигателями с аппаратами и приборами в исполнении, предусмотренном ПУЭ-85, допускается устанавливать во взрывоопасных зонах любого класса, при этом число таких колонок и шкафов реко­ мендуется по возможности ограничивать.

181

РУ, ТП и ПП с электрооборудованием общего назначения могут размещаться в отдельных помещениях (встроенных или пристроенных), смежных с помещениями с взрывоопасными зо­ нами. Встроенные РУ, ТП (в том числе КТП) и ПП допускается размещать в помещениях, смежных с помещениями с взрыво­ опасными зонами классов В-Ia и В-16 с легкими горючими га­ зами и легковоспламеняющимися жидкостями. Пристроенные РУ, ТП (в том числе КТП) и ПП допускается размещать в по­ мещениях, смежных с помещениями с взрывоопасными зонами классов В-1, В-Ia и В-Гб с легкими горючими газами и легко­ воспламеняющимися жидкостями. РУ, ТП (в том числе КТП) и ПП, питающие установки с тяжелыми сжиженными газами, как правило, сооружают отдельно стоящими на расстояниях от помещений с взрывоопасными зонами и от наружных взрыво­ опасных установок в соответствии с ПУЭ.

Встроенные и пристроенные РУ, ТП и ПП должны иметь собственную, независимую от помещений с взрывоопасными зо­ нами приточно-вытяжную вентиляционную систему, исключаю­ щую проникновение в них через вентиляционные отверстия взрывоопасных смесей. В РУ, ТП и ПП, пристроенных к поме­ щениям с взрывоопасной зоной класса В-I, а также к помеще­ ниям с взрывоопасными зонами классов В-Ia и В-16 с тяжелыми или сжиженными горячими газами, должна быть предусмотрена приточная вентиляция с пятикратным обменом воздуха в тече­ ние 1 ч, которая обеспечивает небольшое избыточное давление, исключающее проникновение в них взрывоопасных смесей.

Стены, отделяющие РУ, ТП и ПП от помещений с взрыво­ опасными зонами любого класса, должны быть выполнены из несгораемого материала и иметь предел огнестойкости не менее 0,75 ч, пылегазонепроницаемыми, не иметь дверей и окон.

Встроенные и пристроенные РУ, ТП и ПП должны удовлет­ ворять также и некоторым другим специальным требованиям,

Все электрические силовые цепи переменного тока во взры­ воопасных установках всех классов независимо от числа фаз этих цепей при глухозаземленной нейтрали питающего источ­ ника должны выполняться со специальной дополнительной жи­ лой провода или кабеля, предназначенной для заземления. Это увеличивает надежность работы электрической защиты и сни­ жает напряжение прикосновения.

Броня и металлическая оболочка кабелей любого напряже­ ния в силовых и осветительных сетях должны быть заземлены с двух концов — в щитовом помещении и со стороны вводных устройств электрооборудования. При этом в случае применения бронированных кабелей с поливинилхлоридным шланговым по­

182

кровом поверх брони или металлической оболочки заземление брони или оболочки выполняется внутри вводного устройства после развитого уплотнительного кольца. При использовании кабелей без наружного покрова с пластмассовой оболочкой (например, марки ВВБГ, АВРБГ и т. п.) броня не вводится внутрь вводного устройства и ее заземление осуществляется присоединением к наружному болту заземления на вводном устройстве электродвигателя.

Проводники линий к электродвигателям с короткозамкну­ тым ротором напряжением до 1000 В должны быть во всех слу­ чаях (кроме находящихся во взрывоопасных зонах классов В-Гб и В-1г) защищены от перегрузок, а площади сечения их должны быть такими, чтобы длительно допустимая токовая на­ грузка 'превышала номинальный ток электродвигателя не менее чем на 25%.

Все электродвигатели и линии на 6—10 кВ, расположенные во взрывоопасных зонах помещения и наружных установок, должны иметь, кроме соответствующих защит, защиту от одно­ фазных замыканий на землю, действующую на отключение. На­ личие такой защиты сокращает время воздействия на взрыво­ опасную среду дуги или искры, возникающих при возможных однофазных замыканиях на землю.

Т а б л и ц а 6.4 Коробки чугунные взрывозащищенные

183

Рис. 6.6. Коробка У614 с наборными зажимами

Электрические сети во взрывоопасных зонах всех классов, как правило, выполняют открытой прокладкой бронированных или небронированных кабелей по лоткам, кабельным конструк­ циям, стенам, колоннам, на тросе, на эстакадах.

При необходимости возможно выполнение силовых сетей изолированными шроводами и небронированными кабелями, проложенными в стальных водогазопроводных трубах.

Чтобы предотвратить переход по трубопроводу взрывоопас­ ной смеси из одного помещения в другое, устанавливают раз­ делительные уплотнения, которые должны выполняться в короб­ ках КПЛ с внутренним (локальным) объемом, предусматрива­ ющим возможность испытания надежности выполнения разделительного уплотнения. Разделительные уплотнения тру­ бопроводов следует устанавливать во взрывоопасных зонах классов В-I и В -Ia. В остальных классах установок раздели­ тельные уплотнения в коробках для локальных испытаний типа КПЛ должны испытываться избыточным давлением 250 кПа, при этом в течение 3 мин допускается падение давления в раз­ делительном уплотнении не более чем до 200 кПа. При локаль­ ных испытаниях разделительных уплотнений в коробках КПЛ все трубопроводы давлением не испытываются.

Род прокладки проводов и кабелей определяется классом помещения и наличием или отсутствием механических и хими­ ческих воздействий на проводку. Во взрывоопасных зонах клас­ сов В -I и В-Ia должны прокладываться провода и кабели с мед­ ными жилами, а во взрывоопасных зонах остальных классов могут применяться проводники с медными и алюминиевыми жилами.

184

Наименьшие допускаемые площади сечения проводов и ка­ белей с медными и алюминиевыми жилами во взрывоопасных зонах всех классов должны быть: для силовых и осветительных сетей — медные жилы 1,5 мм2, алюминиевые жилы 2,5 мм2, для цепей управления, сигнализации, измерения, блокировки — мед­ ные жилы 1 мм2, алюминиевые жилы 2,5 мм2.

Соединительные и ответвительные кабельные муфты внутри взрывоопасных помещений и во взрывоопасных наружных уста­ новках устанавливать не разрешается.

Концевые заделки кабелей должны выполняться в вводных устройствах электрооборудования с учетом уплотнения кабелей по неметаллической оболочке при вводе их в электрооборудо­ вание. Концевые заделки во взрывоопасных зонах имеют осо­ бенности, в первую очередь, для кабелей с бумажной изоляцией, которые изложены в соответствующих монтажных инструкциях.

Для соединения и ответвления проводов и кабелей, проло­ женных и стальных водогазопроводных трубах, применяются чугунные коробки серии В (бывшие фитинги серии Ф) с марки­ ровкой по взрывозащите В4Т5 (табл. 6.4).

Для протяжки, соединения и ответвления проводов и кабе­ лей в цепях управления, например, в схемах питания электро­ задвижек, применяются коробки с наборными зажимами типа У614 и У615, имеющие соответственно 10 и 20 зажимов. Степень защиты этих коробок IP54. Их можно применять во взрывоопас­ ных зонах всех классов, кроме классов В-I и В-П (рис. 6.6).

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1.Что такое БЭМЗ?

2.Взрывоопасные зоны каких классов встречаются на буровых установ­

ках?

3. К какому классу относится взрывоопасная зона насосной по закачке в пласт подтоварных вод?

4. Какие уровни взрывозащиты электрооборудования Вам известны?

5. Изложите особенности взрывозащищенного электрооборудования с за­ щитой вида d.

6.Может ли магнитный пускатель иметь взрывозащиту вида q?

7.Можно ли применять коробки типа У614 и У615 во взрывооопасных зо­

нах класса В-1?

Глава 7

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ БУРОВЫХ УСТАНОВОК

7.1. Электроснабжение буровых установок

^Процесс сооружения скважин вращательным способом со­ стоит из повторяющихся операций: спуска бурильных труб с долотом (инструмента) в скважину; разрушения породы на за­ бое— собственно бурения; наращивания колонны труб по мере углубления скважины; подъема труб для замены изношенного долота. Для выполнения этих операций, а также работ по креп­ лению ствола скважины используют буровые установки, пред­ ставляющие собой сложный комплекс производственных меха­ низмов. В состав этого комплекса входят буровая лебедка для подъема, спуска и подачи инструмента, буровые насосы, ротор, механизмы для приготовления и очистки бурового раствора, погрузочно-разгрузочных работ, обеспечения установки сжатым воздухом и пр. Основные (ротор, буровая лебедка и буровые насосы) и вспомогательные механизмы буровой установки при­ водятся в действие от силового привода, тип которого выбирают в зависимости от условий бурения, конструкции механизмов и других факторов.!

Привод основных производственных механизмов может быть автономным — независимым от энергосистемы (дизельный, ди- зель-электрический, газотурбоэлектрический) и неавтономным — с питанием от сетей государственных энергосистем (электри­ ческий на переменном или постоянном токе). При автономном приводе основных механизмов буровой установки вспомогатель­ ные механизмы оснащаются индивидуальными электропри­ водами.

В Миннефтегазпроме СССР 93,4% глубокого бурения осуще­ ствляется буровыми установками с электроприводом основных механизмов. Опыт использования электропривода показал, что производительность буровых установок с электроприводом вы­ ше производительности аналогичных буровых установок с ди­ зельным приводом. Это объясняется значительно более высокой надежностью и долговечностью электропривода по сравнению с дизельным, а также значительно лучшими характеристиками электропривода (более высокими к. п.д. и перегрузочной спо­ собностью, удобством монтажа и демонтажа, простотой кине­ матических схем, меньшей стоимостью эксплуатации, отсутст­ вием необходимости доставки топлива на буровую).

За рубежом, в основном в США, развитию неавтономного привода препятствует неэкономичность применения в бурении

186

централизованного электроснабжения. Вследствие увеличения глубин бурения скважин, широкого развития бурения на внеш­ них и внутренних водоемах, потребности в передвижных уста­ новках и стремления к полной автоматизации процессов буре­ ния промышленность США обратилась к выпуску буровых уста­ новок с дизель-электрическим приводом. В последние годы более 10% изготовляемых в США буровых установок оснаща­ ются дизель-электрическим приводом.

рисло основных и вспомогательных механизмов и их электрозооруженность определяются классом и назначением буровой установки В настоящее время в нашей стране действует ГОСТ, который регламентирует основные параметры буровых устано­ вок. Предусматривается выпуск одиннадцати классов буровых установок, однако еще находится в эксплуатации много буро­ вых установок, изготовленных в соответствии с более ранними стандартами. В ГОСТ оговорены параметры, определяющие про­ изводительность основных механизмов, мощности, передаваемые на вал этих механизмов, а также характеристики буровых со­ оружений, вспомогательных агрегатов и др. (табл. 7.1).

Наглядное представление о составе и расположении обору­ дования в буровой установке дает рис. 7.1.

На основании вышки установлен ротор 1, предназначенный для вращения бурильного инструмента, поддержания и враще­ ния колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании. Для подъема и спуска бурильного инструмента и обсадных труб и передачи вращения ротору 1 попользуют буровую лебедку 2 с приводными двигателями 4. Ее можно при­ менять также при различных вспомогательных операциях осо­ бенно в случае отсутствия специальной вспомогательной лебед­ ки. Привод ротора 1 можно осуществлять через карданный вал или цепную передачу от приводного вала лебедки 2. Возможен также индивидуальный привод ротора.

Буровые установки комплектуют автоматическим регулято­ ром подачи долота, исполнительный двигатель 16 которого ки­ нематически связан с валом буровой лебедки. При эксплуата­ ции бывают случаи, когда вследствие отсутствия электроэнер­ гии, поломки приводных двигателей и других причин, для предотвращения прихвата инструмент поднимают аварийным приводом, функции которого выполняет двигатель 16. Он полу­ чает питание от двигатель-генератора 15 (или тиристорного преобразователя), получающего в свою очередь питание от аварийной дизель-электростанции 5.

В привышечных сооружениях установлены два буровых на­ соса 12 с приводными двигателями 11, обеспечивающие подачу бурового раствора в скважину. Для снабжения установки сжа­ тым воздухом служат компрессоры с приводными двигателя­ ми 13.

187

Рис. 7.1. Схема расположения оборудо­ вания буровой установки «Уралмаш»