книги / Электромонтер по обслуживанию буровых установок
..pdfности деталей насоса. Поэтому, начиная с определенной глу бины скважины, ступенчато изменяют подачу насоса сменой ци линдровых втулок.
При таком регулировании электродвигатель в значительной мере недоиспользуется по мощности, поэтому желательно плавно регулировать подачу насоса, что может быть достиг нуто применением регулируемого привода насоса. Более полное использование мощности при таком приводе выражается в том, что при той же максимальной величине допустимого давления в системе подача насосов в абсолютном большинстве районов может быть выше, чем при нерегулируемом приводе. Благо даря этому при всех видах бурения улучшается очистка забоя, что приводит к увеличению механической скорости, в резуль тате чего возрастает проходка на долото, сокращается время спуско-подъема, вспомогательных и подготовительно-заключи тельных операций. При турбинном бурении механическая ско рость возрастает вследствие увеличения частоты вращения до лота и средней мощности двигателя.
Регулировать подачу насоса необходимо также в ослож
ненных условиях бурения и при восстановлении |
циркуляции. |
|
В качестве приводных двигателей |
используют |
синхронные |
электродвигатели, которые одновременно выполняют функции источников реактивной энергии. Подачу насосов изменяют сменой цилиндровых втулок, а на время восстановления цир куляции уменьшают ее открыванием задвижки на сливе из насоса. Для привода насоса применяют также асинхронный электродвигатель с фазным ротором. В этом случае можно регулировать частоту вращения вала электродвигателя до ве личины ниже номинальной.
Такое регулирование может быть осуществлено резистором в цепи ротора электродвигателя, однако это связано со значи тельными потерями энергии. Поэтому в новых буровых установ ках подачу насосов регулируют изменением частоты вращения асинхронного электродвигателя в схеме электрического кас када. В буровых насосах глубокого бурения подачу насоса ре гулируют в широких пределах приводом постоянного тока по системе генератор—двигатель (Г—Д) (см. рис. 104).
На рис. 119 представлена принципиальная схема управления
синхронным |
электродвигателем |
насоса буровой |
установки |
125БЭ. |
пуска электродвигателя легкие (момент статиче |
||
Условия |
|||
ского сопротивления на валу |
электродвигателя |
составляет |
|
около 20 % |
номинального момента), время разгона 3—4 с, мощ |
ность сетей достаточна, поэтому в схеме предусмотрен его пря мой пуск с глухоподключенным возбудителем. Управление пуском и остановкой электродвигателя насоса МС —дистанци онное посредством переключателя УП4, установленного на пульте в насосном блоке, отключение возможно также с пульта бурильщика переключателем УП4.
Рис. 119. Схема управления синхронным двигателем бурового насоса установки 125БЭ
При повороте рукоятки УП4 в правое положение включаются реле РВ и контактор КВ, замыкающий цепь обмотки возбуж дения ОВВМ возбудителя ВМ на его якорь и включающий свою катушку на самопитание. Реле РВ замыкает цепь катушки контактора высокого напряжения К, который главными контак тами подает питание на обмотку статора электродвигателя МСГ а блок-контактом включает катушку на самопитание. Начи нается асинхронный пуск синхронного электродвигателя.
Напряжение возбудителя ВМ по мере разгона электродви гателя повышается, следовательно, увеличивается его ток воз буждения. При достижении подсинхронной скорости ротор электродвигателя начинает работать в синхронном режиме.
Сила тока возбуждения электродвигателя регулируется рео статом ШР, установленным на пульте. Для повышения устой чивости работы электродвигателя насоса при снижениях напря жения предусмотрено форсирование возбуждения электродви гателя.
Напряжение контролируется реле РФ, которое при сниже нии напряжения более чем на 15 % отпускает якорь и закры вает свой контакт в цепи катушки контактора форсирования КФ. Последний своим замыкающим контактом шунтирует часть реостата ШР, напряжение возбудителя увеличивается, возра стает ток в обмотке возбуждения ОВВС электродвигателя и, следовательно, увеличивается его максимальный момент.
После восстановления напряжения сети до номинального значения реле РФ вновь включается, и форсировка возбужде ния автоматически снимается. Для остановки электродвигателя необходимо повернуть УП4 в левое положение, либо УП в левое или правое положение. Это приводит к одновременному раз рыву цепей катушек контактора КВ и реле РВ. Контактор КВ разрывает цепь обмотки возбуждения возбудителя, обеспечивая гашение поля МС. Реле РВ с выдержкой времени 1,5 с разры вает цепь катушки контактора К и отключает обмотку статора электродвигателя от сети. Электродвигатель от перегрузок и асинхронного режима защищает реле РТ5 и РТ6, которые с выдержкой времени закрывают свои контакты в цепи катушки реле РП1, отключающий контактор К. Размыкающий контак тор РП2 осуществляет блокировку, с помощью которой цепь управления МС отключается, если отсутствует напряжение 6 кВ в цепи питания электродвигателя. Для исключения перемагничивания возбудителя при пуске двигателя в цепь обмотки ОВВМ включен диод ВК.
В настоящее время для улучшения эксплуатационных ха рактеристик синхронного электропривода буровых насосов вы пускается шкив-муфта ШМ-750, внутри которой встроена элек тромагнитная ферропорошковая муфта. Применение электро магнитных муфт в приводе насосов позволяет запускать приводной электродвигатель без нагрузки и уменьшать общее число пусков, т. е. устранять основные причины повреждения синхронных электродвигателей.
Буровой насос после запуска электродвигателя пускают плавно как при открытых, так и при закрытых задвижках слива. Использование электромагнитной муфты упрощает обслужива ние насосной установки, позволяет медленно поворачивать на сос во время ремонта, что облегчает труд слесарей. При работе нескольких насосов можно плавно отключать и подключать от дельные насосы к работающим, равномерно загружать электро двигатели; шкив-муфта, являясь ограничителем момента, защи щает синхронный электродвигатель от работы в асинхронном режиме под нагрузкой. Кроме того, синхронный электродвига тель при отключенной муфте можно применять в режиме ком пенсатора реактивной энергии.
Для привода насосов буровых установок 125Э и 160Э ис пользуют асинхронные электродвигатели, работающие одновре менно с синхронными, которые могут действовать в режиме компенсации реактивной энергии.
Поэтому при применении асинхронных электродвигателей энергетические характеристики буровой установки не ухудша
ются.
Регулирующий привод насосов по системе вентильно-машин ного каскада дает возможность использовать мощность насосов во всех режимах бурения, плавно изменяя подачу насосов с уве личением давления. Кроме того, при регулируемом приводе
в каждом интервале бурения возможен некоторый оптималь ный режим, который может быть реализован при плавном ре гулировании скорости в небольших пределах.
Электропривод вспомогательных механизмов
Привод вспомогательных механизмов, в состав которых вхо дят компрессор низкого давления, комплекс механизмов рас
становки |
свечей, грунтоноска, вибросито, |
топливо-маслосмазка |
и другие, |
осуществляется асинхронными |
электродвигателями |
с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В с дистанцион
ным пуском и остановкой. Вспомогательная |
лебедка |
приво |
|
дится от асинхронного |
электродвигателя с |
фазным |
ротором. |
В качестве источника |
питания вспомогательных механизмов |
на буровых установках с электроприводом служит понижающий трансформатор 6/0,4 кВ мощностью 160 или 250 кВт, от кото рого питаются и осветительные цепи. При перерыве в электро снабжении буровой установки электродвигатели вспомогатель ных механизмов питаются от резервной дизельной электростан ции.
В схемах управления предусмотрены различные блокировки, обеспечивающие требуемую последовательность включения вспомогательных и главных механизмов. Все электродвигатели вспомогательных механизмов имеют нулевую защиту, защиту от коротких замыканий, перегрузки и однофазного включения,
осуществляемую расцепителями |
автоматических |
выключателей |
||||||||
|
|
и тепловыми реле |
пускателей. |
|||||||
^ 3 8 0 В |
^ 2 2 0 Ъ |
На |
буровых |
|
установках |
|||||
|
|
монтируют |
два |
|
компрессора |
|||||
|
|
низкого |
давления |
|
для обеспе |
|||||
|
|
чения |
|
пневматической |
сети |
|||||
|
|
установок |
сжатым |
воздухом. |
||||||
|
|
Привод |
(рис. |
120) |
компрес |
|||||
|
|
сора |
низкого давления осуще |
|||||||
|
|
ствляется |
от |
|
асинхронного* |
|||||
|
|
электродвигателя |
|
|
А02-91 -8 |
|||||
|
|
мощностью |
40 |
кВт, |
частотой |
|||||
|
|
вращения |
вала |
|
750 |
мин”1 и |
||||
|
|
напряжением 380 В. |
компрес |
|||||||
|
|
Электродвигатели |
||||||||
|
|
соров |
|
включают |
поворотом |
|||||
|
|
рукоятки переключателя УП6, |
||||||||
|
|
причем при повороте переклю |
||||||||
|
|
чателя |
в правое |
|
положение |
|||||
|
|
включается |
электродвигатель |
|||||||
|
|
М3 компрессора, |
при |
повороте |
||||||
Рис. 120. Схема управления элект |
переключателя |
в |
первое |
ле |
||||||
вое |
положение |
|
включается |
|||||||
роприводом |
компрессора низкого |
|
||||||||
давления |
|
электродвигатель |
|
М16, |
во |
второе левое положение — электродвигатели обоих компрессо ров вместе. В дальнейшем электродвигатели отключаются ав томатическим регулятором давления РДВ1У который настраи вается таким образом, что отключает привод при достижении давления 0,9 МПа в воздушной магистрали и включает привод при снижении давления в ней до 0,75 МПа.
Для облегчения запуска электродвигателя в этот период в схеме предусмотрена пневматическая разгрузка компрессора. Перед началом работы компрессора катушка реле РВ нахо дится под напряжением — реле втянуто. Своим замыкающим контактом реле РВ включает катушку РП1Узамыкающие кон такты которого подготавливают катушки ЭМ1 и ЭМ2 электро магнитных клапанов к включению. Если УП6 установить во второе левое положение, электродвигатели М3 и М16 включа ются при условии, что давление в воздушной сети не более 0,75 МПа. При этом электромагниты втянуты, и клапаны соеди нят выход компрессора с окружающей атмосферой.
Реле времени РВ настраивают на выдержку времени 5 с. За это время электродвигатели успевают без нагрузки развить полную скорость. Затем замыкающий контакт РВ разомкнет цепь катушки РП1Уи катушки ЭМ1 и ЭМ2 отключаются. Ком прессор подключается к воздушной сети. При достижении да вления в воздушной сети 0,9 МПа реле РДВ1 своими контак тами размыкает цепь катушки реле РП5, которое в свою очередь отключает магнитные пускатели ПМ16 и ПМЗ. Комп рессоры останавливаются. При снижении давления в воздушной сети до 0,75 МПа реле РДВ1 включает своим размыкающим контактом реле РП5, и схема запуска компрессоров повто ряется.
Реле давления РДВ2 осуществляет контроль за давлением воздуха в магистрали низкого давления. При нормальном дав лении воздуха в магистрали (0,75—0,9 МПа) размыкающий контакт реле РДВ2 в цепи катушки РП2 разомкнут. Реле РП2
не включено.
Если давление в магистрали снижается до 0,74 МПа, размы кающий контакт РДВ2 замыкается, включая аварийный све товой сигнал ЛКЗ и катушку реле РП2, которое своим замы кающим контактом включает аварийный звуковой сигнал ЗС. Звуковой сигнал может быть прекращен при помощи имеюще гося на пульте универсального переключателя УП10 с самовозвратом в нулевое положение. Поворотом его в левое поло жение замыкается цепь реле РП4, которое замыкающим кон тактом ставит свою катушку’на самопитание, а размыкающим контактом отключает звуковой сигнал ЗС. При этом световой сигнал остается включенным. После ликвидации аварии при до стижении нормального давления в воздушной магистрали раз мыкающим контактом РДВ2 световой сигнал ЛКЗ и катушка реле РП2 отключаются, при этом звуковой сигнал прекра
щается.
Л В18 82\
т
кк
5 4 J 2/ 67/ |
^ 3 4 5 |
I |
K 1 |
|
ко |
ШИШИ
КЗ
*41111 = 1
11111*7 = *
ип и ш
III*4111 _
¥ 2 Ч = :
1 W 1
Рис. 121. Схема управления электроприводом вспомогатель ной лебедки
Привод вспомогательной лебедки осуществляется от крано вого асинхронного электродвигателя с фазным ротором МТВ-312-6 мощностью 16 кВт, напряжением 380 В, частотой вращения 960 мин-1.
В схеме управления электроприводом вспомогательной ле бедки (рис. 121) для плавного пуска и кратковременного регу лирования скорости лебедок в цепь ротора электродвигателя включены пускорегулировочные резисторы НФ.
Для управления цепями статора и ротора электродвигателя служит кулачковый контроллер ККТ-61. Подключение и защита электродвигателя осуществляются автоматом В18 и магнитным пускателем ПМ18. К зажимам статора электродвигателя ле бедки подключен электродвигатель тормоза МТТ, который рас тормаживает лебедку при включении электродвигателя. Элек тродвигатель лебедки М18 пускают в определенном порядке. При длительной остановке механизма электродвигатель ле бедки отключают кнопкой КУ1-С и автоматом В18.
Буровые установки оснащены комплексом механизмов А СП-3 для автоматизации спуско-подъема, позволяющим совмещать развинчивание, свинчивание и перестановку свечей с перемеще нием порожнего элеватора.
В качестве привода тележки и стрелы АСП-3 (рис. 122) при менены электродвигатели МТК-111-6 или МТКЕ-111-6 мощ ностью 3,5 кВт, напряжением 380 В и частотой вращения
246
875 мин-1. Ток в цепи управления протекает через автоматиче ский выключатель 2А. Тележка и стрела перемещаются поста новкой соответствующего командоаппарата (ККТ или ККС) в нужное положение («вправо» или «влево», «вперед» или «на зад»).
Электродвигатели включаются и отключаются реверсивными магнитными пускателями (#Л, ПЛ и Я5, ПН) с тепловыми реле 1РТ и 2РТ. В исходном положении все контакты в цепях пускателей замкнуты, и схема подготовлена к работе. Исходным (нулевым) положением стрелы считается положение, когда те лежка находится точно посередине магазинов, а стрела — в крайнем, отведенном от центра скважины положении. Кон такт конечного выключателя 1ВКС закрытый.
Для выдвижения стрелы вперед включают командоконтроллер в положение «вперед», т. е. контакт ККС-1 закрывается,, включается пускатель /75, и двигатель стрелы ДС подклю чается к сети. В то же время втягивается реле РВС и подготав ливается цепь контактора динамического торможения стрелы КДС к включению. Стрела выдвигается до упора в свечу. За тем устанавливают ККС в нулевое положение, пускатель ПВ
отпадает, отключая двигатель ДС от сети. Контактор КДС включается и замыкает цепь питания обмотки статора ДС.
По цепи от выпрямителя 1ВС протекает выпрямленный ток. При этом происходит динамическое торможение электродвига теля. Интенсивность торможения можно регулировать резисто ром 2СД. Реле времени РВС настраивается на выдержку 1—2 с при отключении, после чего его контакт отключает контактор КДС. Схема управления тележкой подобна схеме управления стрелкой.
В цепях управления стрелкой и тележкой имеются блоки ровки, которые не допускают одновременного включения пуска телей ПП и ПЛ; ЛВ и ПН; ПП, ПЛ и КДТ; ПВ, ПН и КДС,
а также блокировки от возможных механических повреждений, например, удара талевого блока по стреле. Система блоки руется при помощи конечных выключателей стрелы 1ВКС и 2ВКС и путевого командоаппарата КА, фиксирующего положе ние талевого блока. Конечный выключатель 1ВКС срабатывает, когда стрела полностью убрана от центра скважины, 2ВКС — когда стрела выдвинута на 1,5 м от нулевого положения. Кон такты командоаппарата замкнуты; 1КА— если талевый блок находится на расстоянии не более 26 м от ротора; 2КА — если талевый блок находится на расстоянии не более 20 м от ро тора.
§ 6. НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Наладка
Монтаж и наладка электрооборудования новых буровых установок со сложными системами электропривода проводится, как правило, специализированными организациями.
После окончания строительных и монтажных работ на буро вой установке электрооборудование, исполнительная документа ция и акты о подготовке электрооборудования к работе пере даются наладочной бригаде с составлением приемо-сдаточного акта. К началу наладки эксплуатирующая организация должна обеспечить для наладочной бригады рабочие места, защитные средства, помещения для работы с документацией и для прояв ления осциллограмм, место для хранения приборов и испыта тельной аппаратуры.
В связи с тем, что в процессе наладки создаются различные искусственные режимы и схемы, не допускается проведение ни каких дополнительных монтажных работ, включение механиз мов без согласования с руководителем наладочной бригады. Общий порядок взаимодействия между наладочной и другими бригадами оговаривается в приемо-сдаточном акте. В целях ознакомления с новым электрооборудованием целесообразно привлекать к участию в наладке электриков-эксплуатационни-
248
ков, которые в этом случае должны подчиняться руководителю наладочной бригады.
После окончания наладки производится пробное включение электроустановок и опробование электроприводов механизмов на холостом ходу в присутствии представителей монтажной и эксплуатирующей организаций. По возможности должно быть опробовано действие защит и блокировок.
При передаче установки в эксплуатацию наладочная бригада передает эксплуатирующей организации исполнительные схемы, в которых отражены все внесенные изменения и данные по ус тановленным параметрам электрооборудования в виде протоко лов испытания, наладочных формуляров и т. п.
Наладочная бригада выполняет следующий объем работ: выявление соответствия смонтированного электрооборудования проекту и техническим требованиям; подготовка электрообору дования к работе; проверка и испытание отдельных элементов электрооборудования (испытание повышенным напряжением, измерение сопротивления изоляции); настройка систем управ ления таким образом, чтобы характеристики систем электро привода соответствовали проектным; пробное включение электроустановок и опробование электроприводов механизмов; выполнение исполнительной технической документации; офор мление протоколов испытаний отдельных элементов электро оборудования и наладочных формуляров систем электропри вода; наблюдение за электрооборудованием в период опытно промышленной эксплуатации.
В процессе наладки электроприводов соблюдают определен ную последовательность: подготавливают машины и аппараты к включению на напряжение, налаживают системы управления без тока в силовой цепи (с отключенными силовыми автома тами и рубильниками), а также электропривод на холостом ходу и под нагрузкой. Для организованного и четкого проведе ния работ в установленные сроки составляется график с указа нием видов работ, сроков и исполнителей.
Заключительным этапом наладки каждой системы электро привода является ее опробование — пробный пуск и работа в течение некоторого времени на холостом ходу и при тех на грузках, которые могут быть получены в имеющихся условиях. После наладки системы электропривода выполняют исполни тельные схемы, в которых отражают все внесенные при мон таже и наладке изменения.
По результатам наладки систем электропривода составляют так называемые наладочные формуляры, в которых отражают установленные параметры системы и величины напряжений и токов в нескольких характерных узлах схемы для различных режимов. Рассмотрим на примерах порядок наладки некоторых схем электроприводов буровых установок.
Наладка электропривода лебедки с асинхронным электродвигателем с фазным ротором
На примере буровой установки 125БЭ проследим порядок |
|
наладки электропривода. Наладка |
электропривода начинается |
с настройки релейно-контакторной |
схемы при отключенном |
разъединителе Р (см. рис. 113).
Включают автомат В6. Проверяют напряжение. На входе выпрямителя оно должно быть 220 В переменного тока, на вы ходе— приблизительно 220 В постоянного тока.
Если рукоятка командоконтроллера КК на пульте буриль щика установлена в среднем (нулевом) положении, то при включении В6 втягивается контактор цепей управления КН, главные замыкающие контакты которого включают цепи уп равления электроприводом лебедки.
Имитируя неисправности, проверяют защитные цепи в схеме контактора КН.
Если при перемещении рукоятки командоконтроллера КК
впервое положение (спуск или подъем) якорь контактора КН отпадает, то неисправна цепь нулевой блокировки, т. е. нуле вой контакт КК в нулевом положении не шунтируется замы кающим блок-контактом КН. После устранения неисправностей
всхеме КН дальнейшая проверка осуществляется следующим образом.
Включают автомат В6. Рукоятка КК должна быть в нуле вом положении. После замыкания контактора КН сразу же включается реле ускорения РУ1. Напряжение измеряют непо средственно на катушке РУ1. Оно должно быть 105—115 В.
Впоследствии при проверке соответствующих цепей изме ряют напряжение на всех катушках реле и контакторов уско рения, так как катушки установлены на 110 В, а питание осу ществляется от источника 200 В.
Далее устанавливают командоконтроллер КК в первое по ложение, соответствующее подъему труб. При этом включа ются контактор В «вперед» и реле времени РВ2. Размыкающий контакт реле РВ2 размыкает цепь катушки контактора Я «на зад», исключая ошибочное одновременное включение контакто ров В и Я. Реле времени осуществляет и «дуговую» блоки ровку.
После включения В с выдержкой времени 1 с отпадает реле РУ1 и своим размыкающим контактом включает контактор У1, который главными контактами шунтирует первую ступень пус ковых резисторов.
Катушка контактора У1 в своей цепи имеет экономическое сопротивление, которое шунтировано размыкающими контак тами контактора У1. Такие схемы включения применяют для контакторов постоянного тока с мощными катушками, так как у катушки сила тока втягивания якоря значительно (в 5—10 раз) больше силы тока удержания якоря.