3. Рассчетнотехнологическая часть

3.1 Выбор схемы электроснабжения

Учитывая условия климата, экономические затраты, а также местоположение монтажа целесообразней было бы применить схему от сети 6 кВ с промежуточной трансформацией напряжения на скважине в 0,4 кВ, подводимого к автотрансформаторам или трансформаторам установки ЭЦН (двойная трансформация на скважине).

Такая схема питания в настоящее время является наиболее распространённой. Эта схема подходит мне по всем параметрам, в отличии от других схем электроснабжения. Она проста в эксплуатации и ремонте, а также исходя из экономических соображений, схема с двойной трансформацией на скважине, подходит для электроснабжения глубиннонасосных установок.

3.2 Выбор оборудования

При выборе электрооборудования для бесштанговой насосной установки в первую очередь определяют мощность погружного электродвигателя, которая должна соответствовать параметрам выбранного насоса. Номинальная подача и напор, развиваемые насосом, должны соответствовать глубине скважины и полному напору, необходимому для подъема жидкости. Для определения мощности на валу центробежного насоса необходимо использовать формулу:

QHρ9,81

Pэцн. = ήнас. * 10¯³ ;

где Q – подача насоса, м³/с; H – напор, развиваемый насосом

насоса, м; ήнас. – КПД насоса; ρ – плотность пластовой жидкости, кг/м³.

Площадь сечения кабеля КРБК (КПБК) выбирают с учетом потери напряжения в нем ∆Uкаб. Потери напряжения ∆Uкаб в кабеле можно найти по формуле:

∆Uкаб = 0,062 * Iном.дв. * L * Кт;

S

где L – длина кабеля; S – площадь сечения кабеля; Кт – температурный коэффициент (зависит от температуры пластовой жидкости).

Потери напряжения (и мощности) в кабеле желательно сделать возможно меньшим, но при этом увеличение сечения кабеля ограничено поперечными размерами установки, допустимыми для применения в скважине обсадной колонны. Например, для двигателя ПЭД – 10 – 103 и ПЭД – 20 – 103 при глубине подвески агрегата, которой соответствует развиваемый насосом напор до 780 м, часто применяется кабель марки КРБК с площадью сечения 3х16 мм², а при напоре Н до 1500 м – с площадью сечения 3х25 мм².

Трансформатор выбирается из расчета, чтобы номинальный ток его вторичной обмотки был не менее рабочего тока двигателя, а его напряжение при холостом ходе равнялось номинальному напряжению двигателя, сложенному с потерей напряжения в кабеле. Этому выражению соответствует формула:

Uтмп. = _380_ * (Uдв. * ∆Uкаб);

Uсети

где Uсети – фактическое напряжение сети.

По этим формулам можно произвести расчет и проверить, правильно ли выбрано оборудование.

3.3 Расчет оборудования

Для того чтобы добиться бесперебойного питания и электроснабжения любой электроустановки, необходимо правильно выбрать оборудование.

В моем курсовом проекте представлена схема электроснабжения бесштанговой центробежной насосной электроустановки, в которую входит такое оборудование как: погружной электродвигатель, центробежный насос, кабель и трансформатор. При выборе, какой-либо марки оборудования, необходимо рассчитать и определить его параметры, по приведенным выше формулам.

Для закачки и откачки пластовой жидкости, я выбрал насос марки ЦЭЦНМ5 – 50, с номинальной подачей Q – 50 м³/с, напором развиваемым насосом – 1580 м, КПД насоса η – 38 %, учитывая глубину скважины – 1500 м, плотность пластовой жидкости – 810 кг/м³ и её температуру - 50º. Для того чтобы выбрать трансформатор и погружной электродвигатель, необходимо знать мощность насосной установки. Эту мощность можно найти по формуле:

QHρ9,81

Pэцн. = ηнас. * 10¯³;

Р = 50*1580*810*9,81 * 10¯³ = 16 (кВт)

38

Найдя мощность насосной установки, можно выбрать погружной электродвигатель исходя из соотношения, что Pэцн.≥ Pдв. Если найденная мощность равна 16 кВт, то нужно взять двигатель марки ПЭД11 – 117/4В5, с мощностью Pдв. – 11 кВТ, номинальным напряжением Uном. – 650 В и номинальным током – 17 А.

Для подведения питания к погружному двигателю, необходимо выбрать кабель, который соответствовал бы условиям эксплуатации. Для моей насосной установки подойдет кабель марки КПБК (Кабель с Полиэтиленовой изоляцией жилы, Броня - стальная оцинкованная лента, исполнение - Круглый ). Чтобы рассчитать потери напряжения в кабеле, необходимо знать сечение кабеля и глубину скважины. Сечение кабеля выбираем по номинальному току двигателя. Так как номинальный ток двигателя 17 А, то ему соответствует сечение 3х10 мм². Глубина скважины равна 1500 м. Также нужно учитывать температурный коэффициент пластовой жидкости. Так как температура пластовой жидкости 50º, то температурный коэффициент Кт равен 1, 18.

Зная эти параметры можно рассчитать потери напряжения в кабеле, по формуле:

∆Uкаб. = 0,062 * Iном.дв. * L * Кт;

S

∆Uкаб. = 0,062*17 * 1500 * 1,18 = 186,558 (В)

10

Рассчитав потерю напряжения в кабеле и зная напряжение, подводимое к двигателю, можно выбрать трансформатор для моей станции. Так как трансформатор выбирается из расчета, чтобы номинальный ток его вторичной обмотки был не менее рабочего тока двигателя, а его напряжение при холостом ходе равнялось номинальному напряжению двигателя сложенному с потерей напряжения в кабеле. Выбор производится по формуле:

Uтмп. = _380_ * (Uдв. + Uкаб.);

Uсети

где Uсети – фактическое напряжение сети.

Фактическое напряжение сети равно 388 В, так как напряжение после трансформации 400 В, а его отклонение может быть ±5%.\

Uтмп. = _380_ * (380 + 186,558) = 0,979 * 556,558 = 555 (В)

388

Согласно расчетам, для моей насосной установки подходит трансформатор марки ТМП 100/736, номинальной мощностью 100 кВ*А, напряжением первичной обмотки 380 В, а вторичной обмотки 736. Диапазон напряжений соответствует напряжению погружного двигателя.