Электрооборудование нефтяной промышленности

Кабель-трос (типа КТГН-10) содержит три токопроводящие жилы с площадью сечения по 4 мм2 и три сигнальные жилы с площадью сечения по 0,56 мм2. Электронагреватель присоединя­ ют кабелем к находящемуся на дневной поверхности автотранс­ форматору, а последний — через станцию управления получает питание от штепсельного разъема, имеющегося в блоке управ­ ления двигателем станка-качалки. Автотрансформатор с отпай­ ками обеспечивает необходимое для работы электронагревателя напряжение в зависимости от глубины подвески последнего.

В станции управления предусмотрена подача напряжения на первичную обмотку автотрансформатора при помощи контакто­ ра, управляемого кнопками. Схема обеспечивает автоматическое возобновление питания нагревателя после восстановления на­ пряжения при перерывах электроснабжения, что достигается поворотом универсального переключателя в правое или левое положение.

Предусмотрена защита от коротких замыканий при помощи автоматического выключателя с электромагнитным расцепите­ лем силовой цепи. Защита от длительных перегрузок осуществля­ ется тепловыми реле и от замыканий на землю вторичной об­ мотки автотрансформатора — токовым реле, включенным во вторичную цепь трансформатора тока. В установках 1УЭС-1500, кроме упомянутого, предусмотрено автоматическое включение и отключение напряжения питания по сигналам датчиков темпе­ ратуры электронагревателей.

В установках стационарных электронагревателей энергия от автотрансформатора подводится по кабелю типа КРБК (КПБК), прикрепляемому к насосным трубам. Здесь предусматривается также включение и отключение электронагревателя по заданной программе.

При периодическом прогреве происходит расплавление пара­ финовых и асфальтосмолистых отложений в призабойной зоне. Эти отложения при вводе скважины в эксплуатацию выводятся из пласта. При стационарном прогреве вокруг скважины в пла­ сте создается кольцевая зона с радиусом до 1 м с постоянно сохраняющейся, достаточно высокой температурой, что опреде­ ляет значительное снижение вязкости нефти. Тепловая обработ­ ка призабойной зоны предотвращает выделения парафина в ви­ де кристаллов из растворенного состояния.

Для борьбы с отложениями парафина в трубах скважин ис­ пользуют и механические способы. При механическом способе очистки подземных труб от парафина применяются скребки той или иной конструкции, перемещающиеся внутри труб вдоль ко­ лонны. При этом скважина не выводится из работы. В частно­ сти, в трубах скважин, оборудованных станками-качалками, от­ ложения парафина удаляют с помощью пластинчатых скребков, приваренных к штангам. Находят применение механические де­

320

парафинизационные установки, в которых скребки движутся вниз под действием силы тяжести, а вверх поднимаются при помощи канатика, перемещаемого лебедкой с электрическим приводом. Управление асинхронным двигателем лебедки мощ­ ностью 1,7 кВт, 1420 об/мин может быть автоматическим и по­ луавтоматическим.

В последнее время на промыслах широко применяют футе­ ровку внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (остеклованием, покрытием эпоксидной смолой), при которой исключается оседание на них парафина.

Контрольные вопросы

1.Каков диапазон мощностей двигателей, применяемых на промысловых компрессорных установках, виды двигателей, исполнения в отношении взры­ возащиты.

2.Объясните действие современных схем управления асинхронным и син­ хронным двигателями привода компрессора.

3.Как выполняется защита асинхронных и синхронных двигателей на ком­ прессорных станциях для закачки рабочего агента в скважины?

4.Каковы диапазон мощностей двигателей, применяемых на насосных

внутрипромысловой перекачки нефти и водяных насосных системы поддержа­ ния пластового давления, виды двигателей, исполнения в отношении взрыво­ защиты?

5.Как определить мощность приводного двигателя турбомеханизма?

6.Каковы основные характеристики электрооборудования водяных насос­ ных водозабора и кустовых насосных станций, требования к надежности их электроснабжения?

7.Объясните сущность электрического метода обезвоживания и обессоли­

вания нефти.

8. Объясните действие схемы электрических соединений электрооборудова­ ния электродегидратора 1ЭГ-160.

9. Объясните конструкцию глубинного электронагревателя.

Глава 10

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ

10.1. Общие сведения

Электрическое освещение объектов нефтяных промыслов должно быть рациональным, т. е. создавать на рабочих местах необходимую освещенность для высокопроизводительного труда, предотвращения травматизма и в то же время быть экономич­

ным.

Интенсивность освещения и параметры источников света характеризуются светотехническими величинами, важнейшие из которых следующие.

Световой поток F — это мощность светового излучения, оце­ ниваемого по световому воздействию, которое оно производит на глаз человека.

Сила света I определяется пространственной плотностью све­ тового потока и равна отношению равномерного светового пото­ ка в некотором телесном углу к этому углу: 7= F/(o.

Телесный угол ш, измеряемый в стерадианах (ср), представ­ ляет собой отношение площади S, которую вырезает этот угол на поверхности сферы, описанной из его вершины, к квадрату радиуса R этой сферы, т. е. a = S jR 2.

Сила света измеряется в канделах (кд).

Единица светового потока получается производной. Эта еди­ ница называется люмен. 1 лм = 1 кд-ср.

Освещенность представляет собой поверхностную плотность светового потока, равную отношению равномерно распределен­

ности зависит, как человек видит различные предметы.

10.2. Электрические источники света

Электрические источники света по способу получения свето­ вого излучения делятся на лампы накаливания и разрядные лампы.

В лампах накаливания свет создается телом накала, раска­ ленным в результате прохождения через него электрического тока. В современных лампах накаливания телом накала служит вольфрамовая нить.

Тело накала помещают в стеклянную колбу, обеспечиваю­ щую его изоляцию от окружающей среды. Колбу заполняют смесью аргона и азота (аргоновые лампы) или криптоном (криптоновые лампы). Наполнение колбы газом позволяет по­ высить температуру нагрева тела накала (по сравнению с ва­ куумными лампами) до 2800—3000 °С, в результате чего увели­ чивается световая отдача лампы, представляющая собой отно­ шение светового потока лампы к мощности потребления.

Условное обозначение лампы накаливания общего назначе­ ния, например Г230-240-200, состоит из следующих элементов:

буквенная часть: В — вакуумная; Г — газополная, аргоновая, моноспиральная; Б — аргоновая биспиральная; БК — криптоно­ вая биспиральная;

первая цифровая часть, состоящая из двух чисел: 230240 — диапазон напряжений в вольтах;

322

вторая цифровая часть: 200 — номинальная мощность в ват­ тах. Мощность ламп накаливания может составлять от 15 до 1500 Вт.

Преимущества ламп накаливания — простота устройства и эксплуатации; небольшие размеры; низкая стоимость; возмож­ ность работы при любой температуре окружающей среды.

Недостатки: малая световая отдача (7—20 лм/Вт в лампах общего назначения); высокая чувствительность к колебаниям напряжения (при незначительном увеличении напряжения рез­ ко уменьшается срок службы, а при уменьшении напряжения заметно уменьшается световой поток); сравнительно невысокий средний срок службы (1000 ч); снижение светового потока к концу срока службы до 15%.

В разрядных лампах свет излучается в результате разряда в газе (газоразрядные лампы), парах металлов или в смеси газа с парами металлов. В разрядных лампах большая часть излу­ чения— это невидимые ультрафиолетовые излучения. Для по­ вышения световой отдачи в видимой части спектра на внутрен­ нюю поверхность колбы этих ламп наносят слой люминесцирующего вещества (люминофора), которое излучает свет в резуль­ тате возбуждения ультрафиолетовым излучением разряда. Та­ кие газоразрядные лампы называют люминесцентными.

Люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, по­ крытой изнутри слоем люминофора. В трубке находятся разре­ женный аргон и капелька ртути. На концах трубки расположе­ ны цоколи, состоящие из изоляционной колодки, контактов и вольфрамовой нити накала. Ток во включенной лампе представ­ ляет собой электрический разряд в ртутных парах. В зависимо­ сти от состава люминофора изменяется оттенок света.

В настоящее время для общего освещения выпускают люми­ несцентные лампы дневного (ЛД), холодно-белого (ЛХБ), бе­ лого (ЛБ) и тепло-белого (ЛТБ) света мощностью 15, 20, 30, 40, 80 и 125 Вт.

Чтобы в люминесцентной лампе создать разряд, применяют бесподогревные и подогревные (с подогревом электродов) схе­ мы. Широко используется подогревная схема, основным элемен­ том которой служит стартер — зажигающее устройство, обеспе­ чивающее предварительный подогрев электродов лампы.

Люминесцентные лампы значительно экономичнее ламп на­ каливания: их световая отдача составляет 75—80 лм/Вт, срок службы — в среднем 5000 ч. Однако люминесцентные лампы имеют и недостатки: необходимость в относительно сложных пусковых устройствах, пульсации светового потока, малая при­ годность для местного освещения.

Для освещения больших территорий на нефтепромыслах мо­ гут также применяться ртутные и ксеноновые лампы.

10.3. С вето вы е п ри боры и о б л асти их прим енения

Световым прибором называется устройство, содержащее од­ ну и несколько ламп и светотехническую арматуру, перераспре­ деляющее свет ламп и предназначенное для освещения.

и подключения лампы к системе питания, защиты ее от механи­ ческих повреждений и изоляции от окружающей среды. В све­ тотехнической арматуре разрядных ламп могут размещаться устройства для зажигания и стабилизации их работы. Светотех­ ническая арматура осветительных приборов называется осве­ тительной.

В зависимости от значения угла, внутри которого световые приборы перераспределяют свет лампы, световые приборы де­

рых световой поток перераспределяется соответственно в боль­ ших и малых телесных углах.

Основными светотехническими параметрами световых прибо­ ров являются:

кривая распределения света, представляющая собой графи­ ческое изображение зависимости силы света осветительного прибора по различным направлениям в одной плоскости; для круглосимметричных приборов (представляющих собой тело вращения с практически точечным источником света, т. е. с лам­ пой накаливания) кривая распределения силы света будет оди­ наковой для любой плоскости, проходящей через ось симмет­ рии; для светильников с трубчатым источником света приводят­ ся кривые распределения силы света в продольной и поперечной плоскостях симметрии; в справочниках они даются для условной лампы со световым потоком 1000 лм;

коэффициент полезного действия г^св, представляющий со­ бой отношение светового потока светового прибора, работающе­ го в данных условиях, к световому потоку, который создает установленная в нем лампа, находясь вне осветительного при­ бора.

К основным электрическим параметрам световых приборов относятся номинальное напряжение, мощность и ток. Светильни­ ки с люминесцентными лампами характеризуются также коэф­ фициентом мощности (cos ср) и электрическим к. п. д. (т)Эл), учитывающим потери в пуско-регулирующем аппарате (в основ­ ном, в дросселях).

Конструктивная характеристика — степень защиты, обеспе­ чиваемая оболочкой.

Применяемые на нефтяных промыслах светильники по кон­ структивному исполнению различают: открытые, защищенные

324

(неуплотненные), влагозащищенные, закрытые, взрывозащищен­ ные.

На объектах нефтепромыслов наиболее широко распростра­ нены светильники типов, НОГ, ВЗГ и комплексные осве­ тительные устройства типа КОУ1А-М275.

При ремонтных работах используются также переносные светильники с лампами, питаемыми напряжением не выше 40 В.

освещения какого-либо помещения или части помещения с оди­

няемой территории устраивается охранное освещение); аварий­ ное, обеспечивающее условия видения при аварийном погасании рабочего освещения, причем оно подразделяется на аварийное освещение для продолжения работы и на аварийное освещение, обеспечивающее освещенность, достаточную для безопасного выхода из помещения.

Светильники аварийного освещения должны быть присоеди­ нены к независимому источнику питания, на котором сохраня­ ется напряжение при исчезновении его на других источниках. Светильники для эвакуации людей должны быть присоединены к сети, не зависимой от сети рабочего освещения, начиная от распределительного щита подстанции, а при наличии одного ввода от подстанции — начиная от этого ввода.

Светильники общего освещения с лампами накаливания, устанавливаемые на высоте менее 2,5 м от пола, в помещениях с повышенной опасностью должны иметь конструкцию, исклю­ чающую возможность доступа к лампе без специальных при­ способлений, либо для них должно применяться напряжение не выше 40 В. В помещениях с повышенной опасностью для этих и ручных светильников напряжение не должно превышать 40 В. При особо неблагоприятных условиях, когда опасность пораже­ ния электрическим током увеличена из-за тесноты, неудобного положения работающего, соприкосновения его с большими ме­ таллическими хорошо заземленными поверхностями (металли­ ческие емкости и т. п.), для питания ручных светильников долж­ но применяться напряжение не свыше 12 В.

Светильники с люминесцентными лампами допускается при­ менять для местного освещения при условии недоступности их

325

токоведущих частей для случайных прикосновений, а в помеще­ ниях сырых, жарких и с химически активной средой — только в арматуре специального исполнения.

При проектировании освещения в соответствии с нормами освещенности выбирают систему освещения, определяют тип, число, мощность и расположение светильников.

Метод расчета числа и мощности светильников выбирают в зависимости от характера освещаемого объекта. Число и мощ­ ность светильников для общего освещения небольших помеще­ ний (при равномерном размещении светильников) определяют методом коэффициента использования светового потока. Освеще­ ние открытых пространств, местное и комбинированное освеще­ ние рассчитывают точечным методом. Для приближенного рас­ чета общего освещения пользуются методом удельной мощности.

10.4. Освещение буровых установок

Для осветительных сетей буровых установок применяется напряжение 220 В от трансформатора 6000/380—220 В (при не­ автономном приводе). В отдельных случаях цепи освещения бу­ ровой установки питаются от промысловой осветительной сети.

Осветительная сеть присоединяется к общей сети через авто­ матический выключатель и магнитный пускатель; кнопку управ­ ления пускателем помещают таким образом, чтобы можно было отключить освещение при выбросах нефти и газа.

Аварийное освещение для продолжения работы питается от второго источника электроснабжения или резервного дизель-ге­ нератора. Трансформатор 220/12 В служит для подключения

равления

326

переносных светильников при ремонтах оборудования; буровая бригада имеет аккумуляторные светильники.

Вышки высотой 41 м освещаются четырьмя светильниками с лампами 200 Вт у основания и по высоте на расстоянии 5 м друг от друга. Для удобства смены ламп светильники устанав­ ливают у площадок. Кроме того, один светильник располагается над кронблоком, другой — для освещения полатей.

Для вышки высотой 53 м предусматривается освещение од­ них полатей верхнего рабочего, однако если работа ведется с двух полатей, то вторые также оборудуются двумя светильни­

При отсутствии газовых проявлений для освещения применя­ ют пылеводонепроницаемые светильники. При газовых проявле­ ниях устанавливают светильники повышенной надежности про­ тив взрыва типа НОБ (исключая точки для наружного освеще­ ния у подстанций, в культбудке и для желобов, находящихся за пределами трехметровой зоны от скважины).

Для буровой установки, осуществляющей проводку скважи­ ны свыше 2500—3000 м, дополнительно вне вышки устанавлива­ ется примерно 18—20 светильников с общей мощностью 2200— 2500 Вт (табл. 10.2).

10.5. Освещение скважин для насосной эксплуатации, резервуарных парков и открытых установок

Сеть рабочего освещения на нефтяных и газовых промыслах обычно питается от трансформаторов, общих для силовой и осве­ тительных нагрузок. Управление освещением территории про­

327

мысла и освещением объектов, расположенных на этой террито­ рии, осуществляется дистанционно с помощью магнитных пуска­ телей и контакторов с пунктов, оборудованных аппаратурой управления.

Для освещения устья скважин устанавливают закрытого ис­ полнения (пылеводонепроницаемый) светильник на концевой опоре линии, подходящей к скважине. Мощность лампы 60— 75 Вт.

На автоматизированных промыслах, где скважины обслужи­ ваются только в дневное время, установка светильников не обя­ зательна.

Для освещения территорий скважин при проведении ремонт­ ных работ в ночное время на опорах вышек и мачт монтируют­ ся светильники типа НОВ. Эти светильники подключаются к ро­ зетке, устанавливаемой в инструментальной будке, где установ­ лен щит 0,4/0,23 кВ, получающий питание от станции управле­ ния ЭЦН или ШГН.

На вышках применяют пять светильников: два по 300 Вт на высоте 3—4 м для освещения устья со стороны трактора подъ­ емника и по одному светильнику для освещения пути талевого блока на высоте 12 м (лампа 150 Вт), у верхнего рабочего (лампа 150 Вт) и у кронблока (лампа 100 Вт). Для мачт пре­ дусматривается три светильника: два на высоте 3—3,5 м мощ­ ностью 300 и 150 Вт и один 100 Вт для кронблочной пло­ щадки.

Для общего освещения резервуарных парков и открытых установок используются прожекторы с лампами мощностью до 1000 Вт, которые укрепляют на мачтах на высоте 12—18 м.

В случае необходимости, кроме общего, предусматривается и местное освещение. В зависимости от числа рабочих смен на­ ружное освещение территории и отдельных объектов допускает­ ся включать только во время осмотра или ремонта оборудова­ ния. Охранное освещение осуществляется прожекторами или светильниками.

10.6. Освещение во взрывоопасных зонах

Светильники, устанавливаемые стационарно во взрывоопас­ ных зонах, могут иметь любое взрывозащищенное исполнение для соответствующих категорий и группы взрывоопасных сме­ сей. В этих помещениях обычно применяют светильники повы­ шенной надежности против взрыва (НОВ, НОГ) либо взрыво­ непроницаемые типа ВЗГ.

Наиболее распространенными типами взрывозащшценных светильников отечественного производства с люминесцентными

328