книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник
.pdfВзрывозащищеннос электрооборудование искробезопаевое и специального исполнения
Взрывозащищенность искробезопасного электрооборудования до стигается тем, что токи и напряжения в цепях, где оно устанавли вается, снижаются до таких значений, при которых мощность электри ческих разрядов (искрение, дуга, тлеющий разряд и др.) в нормаль ных и аварийных условиях недостаточна для воспламенения взрыво опасных смесей.
Конструктивно искробезопасное электрооборудование не отли чается от общепромышленного взрывозащищенного электрообору дования, только отдельные части его могут быть заключены во взрывонепроницаемую оболочку.
Искробезопасное исполнение ввиду малых значений пропуска емой оборудованием мощности, которым соответствует энергия разрядов, недостаточная для воспламенения взрывчатых смесей, применяется для устройств слабого тока: связи, контрольно-измери тельной аппаратуры, регулирующей аппаратуры.
Оборудование этого исполнения имеет первую букву обозначения И. В электрооборудовании специального исполнения защита против взрыва обеспечивается применением специальных средств, отличных от средств, которые используются в рассмотренных выше пяти исполнениях. В частности, к специальному исполнению можно отнести оборудование в оболочках с избыточным давлением инерт ного газа, оборудование с заливкой эпоксидными смолами, с засып кой кварцевым песком и т. п. Электрооборудование этого исполнения имеет первую букву обозначения С.
В нефтедобывающей промышленности наиболее распространено силовое электрооборудование в исполнениях: взрывонепроницаемом, , повышенной надежности против взрыва, маслонаполненном и про
дуваемом под избыточным давлением.
§ 34. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ УСТАНОВОК
Размещение распределительных устройств на напряжения до 1000 В и выше во взрывоопасных помещениях всех классов не до пускается. Исключение составляют распределительные щитки и ящики кольцевого питания во взрывозащищенном исполнении.
Допускается размещать распределительные устройства в спе циальных помещениях, встраиваемых во взрывоопасные помещения классов B-Ia, B-Іб и В-Па и изолированных от последних глухими несгораемыми стенами и перекрытиями, с пределами огнестойкости не менее 1 ч, а также удовлетворяющих некоторым другим специаль ным требованиям относительно выходов, отверстий для вывода проводов и кабелей и др.
В помещения указанных классов допускается встраивать ком плектные трансформаторные подстанции при условии выполнения требований, изложенных в ПУЭ.
Допускается расположение подстанций в помещениях, при строенных к взрывоопасным помещениям всех классов, если эти помещения не имеют дверей, окон, проемов, через которые возможно сообщение со взрывоопасными помещениями. Стены, смежные с этими помещениями, должны быть несгораемыми с пределом огнестойкости не менее 1,5 ч. Должны быть приняты меры, чтобы ни при каких условиях в помещение подстанции не могли проникнуть взрыво опасные смеси. В частности, в этом помещении должно быть создано избыточное давление чистого воздуха.
При сооружении отдельно стоящих подстанций вблизи зданий с взрывоопасными помещениями или вблизи наружных взрыво опасных установок Должны быть выдержаны определенные расстоя ния между этими подстанциями и указанными зданиями и установ ками.
Все электрические силовые цепи переменного тока во взрыво опасных установках всех классов независимо от числа фаз этих це пей при глухозаземленной нейтрали питающего источника должны выполняться с отдельной жилой провода или кабеля, предназна ченной для заземления. Это увеличивает надежность работы элек трической защиты и снижает напряжение прикосновения (см. гл. И).
Сечения изолированных проводов и кабелей на ответвлениях к короткозамкнутым электродвигателям на напряжения до 1000 В, установленным во взрывоопасных установках (за исключением по мещений класса B-Іб и наружных установок класса B-Іг), должны быть такими, чтобы длительно допустимая для них сила тока пре
вышала |
номинальный ток электродвигателя не менее чем на 25%. |
||
Все |
электродвигатели и |
линии на 6—10 кВ, |
расположенные |
в помещениях и наружных |
установках, опасных |
в отношении |
взрыва, должны иметь кроме соответствующих защит также защиту от однофазных замыканий на землю, действующую на отключение. Наличие такой защиты сокращает время воздействия на взрыво опасную среду дуги или искры, возникающих при возможных однофазных замыканиях на землю.
Электрическая проводка в таких помещениях и наружных уста новках выполняется бронированными или небронированными кабе лями, проложенными в стальных трубах, либо открыто и изолиро ванными проводами в стальных трубах.
Плотность соединений стальных труб электропроводки после монтажа испытывается избыточным далением от 0,05 до 0,25 МН/м2 в зависимости от класса помещения; причем в течение трех минут давление не должно снижаться более чем на 50%.
Род прокладки проводов определяется классом помещения и на личием или отсутствием механических и химических воздействий на проводку.
В помещениях и наружных установках классов B-I и В-Ia должны прокладываться провода и кабели с медными жилами, а в помеще ниях и установках остальных классов могут применяться проводники как с медными, так и с алюминиевыми жилами. При этом сечение
медных жил должно быть не менее 1,5 мм2 , а алюминиевых — не менее 2,5 мм2.
Соединительные и ответвительные кабельные муфты внутри взрывоопасных помещений и во взрывоопасных наружных установ ках устанавливать не разрешается. Заделки концов кабелей и про водов должны отвечать спе
циальным требованиям.
Для соединения и ответв ления проводов, проложен ных в стальных трубах, при меняются специальные фи тинги, имеющие взрывоне-
-444-
Рис. 5.8. Пыленепроницаемые коробки се |
Рис. 5.9. |
Переходная |
чугунная |
||
рии |
У-500: |
коробка |
типа КСВ с |
заделкой |
|
а — угловая правая |
У-519; б — тройниковая |
|
кабеля: |
|
|
У-524. |
1 — изолированный провод; |
2 — сое |
|||
|
|
динительная гильза; 3 — жилы |
кабеля. |
проницаемое исполнение Вк ЗТЗ (буквой К обозначаются взрывозащитные свойства в режиме короткого замыкания). Эти фитинги предназначаются для проводок напряжением до 1000 В. Подобные же фитинги используются для устройства уплотнений в трубопрово дах, разделяющих отдельные участки проводки. Крышки фитинга и трубы соединяют с корпусом фитинга при помощи резьбы.
Для протяжки, соединения и ответвления проводов, проклады ваемых в стальных трубах во взрывоопасных помещениях классов В-Іб, В-Па, В-1г, применяются пыленепроницаемые коробки (серии
У-500) (рис. 5.8), а для перехода с кабеля на изолированный провод
с |
сечением 35 мм2 и выше (например, при |
соединении проводки |
с |
электрооборудованием) применяются чугунные коробки (типа |
|
КСВ), заливаемые компаундной массой (рис. |
5.9). |
Контрольные вопросы к главе 5
1.По каким признакам делятся взрывоопасные смеси на кате гории и группы?
2.Назовите четыре класса взрывоопасных помещений и наруж ных установок нефтедобывающей промышленности и дайте харак теристики этих классов.
3.Перечислите виды исполнения взрывозащищенного электро оборудования и укажите его особенности для каждого вида испол нения.
4.Какие специальные блокировки необходимы при эксплуата ции электрооборудования, продуваемого под избыточным давлением?
5.Каковы особенности устройств электроснабжения взрыво опасных установок?
13 Зама* 2166
Глава 6
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ БУРОВЫХ УСТАНОВОК
§ 35. О Б Щ И Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И М Е Х А Н И З М О В Б У Р О В Ы Х У С Т А Н О В О К
Процесс сооружения скважин состоит из повторяющихся опера
ций: |
с п у с к |
б у р и л ь н ы х |
т р у б |
с долотом |
(инструмента) |
||
в скважину; |
разрушение |
породы |
на забое — собственно |
б у р е |
|||
н и е ; |
н а р а щ и в а н и е |
к о л о н н ы |
труб по |
мере |
углубле |
ния скважины; подъем и спуск труб для замены изношенного долота. Для выполнения этих операций, а также работ по креплению ствола скважины используются буровые установки, представляющие собой сложный комплекс производственных механизмов. В состав этого комплекса входят п о д ъ е м н а я с и с т е м а с индивидуаль ными приводами для подъема, спуска и подачи инструмента, б у р о в ы е н а с о с ы , р о т о р , механизмы для приготовления и очистки бурового раствора, для погрузочно-разгрузочных работ,
обеспечения установки сжатым воздухом и |
пр. |
О с н о в н ы е |
|
(ротор, буровая лебедка с |
талевой системой |
и |
буровые насосы) |
и в с п о м о г а т е л ь н ы е |
м е х а н и з м ы |
буровой установки |
приводятся в действие от силового привода, тип которого выби
рают в зависимости |
от условий бурения, конструкции |
механизмов |
|
и других факторов. |
|
|
|
Привод основных |
механизмов |
буровых установок |
может быть |
а в т о н о м н ы м — независимым |
от энергосистемы |
(дизельный, |
дизель-электрический, газотурбоэлектрический) и н е а в т о н о м н ы м — с питанием от промышленных электрических гсетей (элек трический на переменном или постоянном токе). При автономном приводе основных механизмов буровой установки вспомогательные механизмы оснащаются индивидуальными электроприводами.
В СССР около 25% буровых установок изготовляются с электро приводом основных механизмов, причем эти установки обеспечи
вают выполнение около 70% всего |
объема буровых |
работ. Опыт |
использования электропривода в СССР показал, что |
п р о и з в о |
|
д и т е л ь н о с т ь б у р о в ы х |
у с т а н о в о к с э л е к т р о |
|
п р и в о д о м на 25—50% выше производительности |
аналогичных |
буровых установок с дизельным приводом. Это объясняется значи тельно более высокой надежностью и долговечностью электропривода
по сравнению с дизельным, а также значительно лучшими характери стиками электропривода (более высокими к. п. д. и перегрузочной способностью, удобством монтажа и демонтажа, простотой кинематических схем, меньшей стоимостью эксплуатации).
За рубежом, в основном в США, развитию неавтономного привода препятствует неэкономичность применения в бурении централизо ванного электроснабжения. Однако вследствие увеличения глубин бурения скважин, широкого развития бурения на внешних и внут ренних водоемах, потребности в передвижных установках и стремле ния к полной автоматизации процессов бурения промышленность США обратилась к выпуску буровых установок с дизель-электриче ским приводом. За последние годы 10% изготовляемых в США буровых установок оснащаются дизель-электрическим приводом.
Число основных и вспомогательных механизмов и их электро вооруженность определяются классом и назначением буровой уста новки. В настоящее время в нашей стране действует нормаль Н-900-66, которая регламентирует основные параметры буровых установок. Согласно этой нормали предусматривается выпуск семи классов буровых установок номинальной грузоподъемностью 60, 80, 100, 125, 160, 200 и 250 тс, однако в эксплуатации находится еще большое число буровых установок, изготовленных в соответствии с более ранней нормалью Н-900-59. В нормалях оговорены параметры, опре деляющие производительность основных механизмов, мощности, передаваемые на вал этих механизмов, а также характеристики бу ровых сооружений, вспомогательных агрегатов и др. Некоторые технические данные буровых установок согласно нормали Н-900-66 приведены в табл. 6.1.
Наглядное представление о составе и расположении оборудова ния в буровой установке дает рис. 6.1.
На основании вышки установлен ротор 1, предназначенный для вращения бурильного инструмента, поддержания и вращения колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развин чивании. Для подъема и спуска бурильного инструмента и обсадных труб и передачи вращения ротору 1 используется буровая лебедка 2 с приводными двигателями 4. Она может применяться также при раз личных вспомогательных операциях, особенно в случае отсутствия специальной вспомогательной лебедки.
Привод ротора 1 может осуществляться через карданный вал или цепную передачу от приводного вала лебедки 2. Возможен также индивидуальный привод ротора.
Буровые установки комплектуются автоматическим регулятором подачи долота, исполнительный двигатель 16 которого кинемати чески связан с валом буровой лебедки. При эксплуатации бывают случаи, когда из-за отсутствия электроэнергии, неисправности при водных двигателей и других причин для предотвращения прихвата инструмент поднимают аварийным приводом, функции которого выполняет двигатель 16. Он получает питание от двигателя-генера тора 15, получающего питание от аварийной дизель-электростанции.
13* |
195 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
6.1 |
|
|
Технические данные нормального ряда буровых установок |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип буровой |
установки |
О |
|
|
|
Показатели |
|
|
о |
о |
О |
со |
О |
О |
||||
|
|
|
|
|
|
|
СО |
00 |
|
ю |
-*ч |
СМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
>» |
|
ТІ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
>• |
>> |
|
>> |
>> |
>> |
|
|
|
|
|
|
|
|
ffl |
И |
и |
и |
и |
и |
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грузоподъемность, |
к Н : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
600 |
800 |
1000 |
1250 |
1600 |
2000 |
2500 |
Наибольшая |
оснастка |
талевой |
1200 |
1400 |
1700 |
2000 |
2500 |
3200 |
4500 |
||||
4 X 5 4 X 5 |
4 X 5 |
|
|
|
|
||||||||
Скорость |
подъема |
крюка |
при |
5 X 6 |
6 X 7 |
6 X 7 |
6 X 7 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
наибольшей |
оснастке, |
м/с: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
наименьшая |
при номиналь |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ной |
грузоподъемности |
. . |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
||||
Мощность |
на |
барабане |
лебедки, |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,7 |
1,7 |
1-,7 |
1.7 |
|||
368 |
|
550 |
842 |
|
|
1540 |
|||||||
Частота |
вращения |
ротора, |
550 |
842 |
1250 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
об/мин: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наибольшая, |
не |
менее . |
. . |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
200 |
|||
наименьшая, |
не |
более . |
. . |
30 |
30 |
30 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|||
Мощность |
на |
приводном валу |
|
|
220 |
|
|
368 |
368 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
184 |
220 |
294 |
294 |
|||
Максимальная |
|
производитель |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
3 |
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ность насосной группы, л/с |
. . |
56 |
70 |
70 |
90 |
90 |
135 |
135 |
|||||
Суммарная гидравлическая мощ- |
368 |
480 |
589 |
736 |
955 |
1180 |
1470 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
40 |
42 |
42 |
42 |
42 или |
53 |
53 |
Тормозной |
момент вспомогатель- |
|
|
|
|
00 |
|
|
|||||
20 |
30 |
30 |
45 |
45 |
70 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
90 |
В привышечных сооружениях установлены два буровых насоса 12 с приводными двигателями 11, обеспечивающие подачу бурового раствора в скважину. Снабжение установки сжатым воздухом осу ществляется с помощью компрессоров с приводными двигателями 13.
Для торможения подъемного вала буровой лебедки 2 в процессе спуска инструмента используется вспомогательный тормоз 3 (ги дравлический или электромагнитный). Вспомогательные механизмы буровой установки — вибросита, кран-балка, водяной насос и др. оснащаются индивидуальным электроприводом. Для перемещения и расстановки свечей используется автомат спуско-подъема с элек трическими приводами перемещения тележки и стрелы.
Аппаратура управления |
двигателями лебедки |
смонтирована |
в станциях управления 14, |
буровых насосов — в |
станциях 10, |
а дизель-электростанции, вспомогательных механизмов и автомати ческого регулятора подачи долота — в станциях 9, 6 и 5. Управ ляется буровая установка с пульта бурильщика 17.
В непосредственной близости от буровой установки монтируют распределительное устройство высокого напряжения 7, в котором кроме ячеек комплектного распределительного устройства могут быть установлены также понижающие трансформаторы.
В СССР скважины бурят вращательным способом, при котором долото приводится во вращение с поверхности ротором через колонну бурильных труб или с помощью погружных двигателей, турбобуров или электробуров. В последнем случае комплект буровой установки дополняется понижающим трансформатором и станцией управления электробуром.
§ 36. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА БУРОВЫХ УСТАНОВКАХ
Буровые установки с неавтономным приводом основных меха низмов, предназначенные для работы в электрифицированных районах (БУ-75БрЭ, БУ-80БрЭ, «Уралмаш-125БЭ» и «Уралмаш-4Э»), получают питание от сетей напряжением б кВ. Для распре деления электроэнергии на этих установках используются унифи цированные распределительные устройства высокого напряжения типа КРНБ-6М, состоящие из шести ячеек, и пусковые устройства ПБ-6М наружной установки.
Схема распределения электроэнергии на буровой установке приведена на рис. 6.2. От воздушной линии 6 кВ напряжение подво дится, как правило, отдельными ответвлениями: к ячейке ,№ 1 транс форматора ТС вспомогательных приводов — непосредственно от линии, к ячейке ввода М 3 — через установленный на концевой опоре воздушной, линии разъединитель Р. В ячейке № 1 установлены разъединитель IP и предохранители ПР для включения и защиты трансформатора ТС питания приводов вспомогательных механизмов установки.
В ячейке № 2 установлены измерительный трансформатор на пряжения ТН, контрольно-измерительная аппаратура и вентильный разрядник РМВ. Защита трансформатора ТН осуществляется предохранителями ПК, а включение — разъединителем 2Р.
Благодаря наличию разъединителя Р перед ячейкой № 3 ввода трансформатор ТС и измерительные приборы могут получать пита ние при снятом напряжении с остальных ячеек, что создает удобство для обслуживания распределительного устройства и при ремонтных работах.
В ячейке № 3 установлены разъединитель ЗР и масляный выклю чатель ВМ ввода, через который подается напряжение на шины ячеек № 4, 5 и 6 питания двигателей основных механизмов. Ячейки № 4 и 5, служащие для включения синхронных двигателей буровых
насосов, содержат разъединители 4Р и 5Р, |
а также нереверсивные |
контакторы высокого напряжения 1К и 2К. |
л |
В ячейке № 6, предназначенной для включения приводного двигателя буровой лебедки, установлены разъединитель 6Р и два
Ячейка N'l
Г
\IP
О о
ф=
/77 ZTT
ПР
|
от ЛЗП Вкв |
|
Ячейка №Z |
'•• |
Ячейка №3 |
1 |
' |
|
\ZP |
|
О о |
|
РМВ |
|
ПК |
|
q> о |
зтт |
чтт |
|
вм |
||
ТН |
||
|
Ячейка |
№Ч |
Ячейка №5 |
|
I |
|
|
Т |
h |
|
|
|
у |
О |
• 'Н |
V5Р |
О |
о |
О |
|
О |
О |
о |
|
STTM6TT |
І 777 |
<*77" |
|
/Л |
|
ZK |
Ячейка №6
х -
•if-
ОФ" О
£77
IDTT
.•Г
1KB р //У/У|-
Ячейка ПБ-ВМ
I •iH 7Р
Оф= О
/ / г г
I/O*— 1
hooo/w в
К панели РУ |
К двигателям |
К двигателям |
лебедка |
|||
низкого напряжения |
||||||
буровых |
насосов |
или |
трансформаторам |
|||
|
||||||
|
|
|
|
6000/515 В |
||
|
Рис. 6.2. Схема распределения электроэнергии на буровой |
установке. |
|
|