книги / Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности

во вращающемся преобразователе (КЗЗ). Защита реагирует на пульсации тока возбуждения возбудителя, которые в случае ава­ рии во вращающемся преобразователе достигают значительной величины, и вызывает срабатывание сигнализации и отключение двигателя. Управление возбуждением возбудителя, а следова­ тельно, и двигателя осуществляется с помощью автоматиче­ ского регулятора (АРВ) по заданному закону.

Регулятор выполнен по принципу запоминания сигналов тока и напряжения статора в каждый период напряжения сети. Та­ ким образом, с динамиче­

инвертором используется бесконтактный датчик положения ро­ тора в сочетании с датчиком напряжения на зажимах машины. Благодаря этому регулировочные свойства электропривода ана­ логичны свойствам электропривода постоянного тока. Выпрям­ ленное напряжение через сглаживающий реактор РФ подается на вход инвертора 4. Тиристоры инвертора отпираются системой управления 10 в зависимости от сигналов датчика положения ротора 7. Ток возбуждения вентильного двигателя регулируется возбудителем 6 в зависимости от нагрузки двигателя 5.

В буровых установках для бурения скважин глубиной 7— 10 км для электропривода насосов У8-7 служат двигатели по­ стоянного тока П172-12к (950 кВт, 550 В, 750/900 об/мин). Каж­ дый из трех двигателей насосов получает питание по системе генератор — двигатель от одного из главных генераторов уста­ новки. Обмотка возбуждения двигателя питается от силового нереверсивного магнитного усилителя. Пуск двигателя осу­ ществляется путем оперативного управления напряжением

283

генератора с помощью переключателя, установленного на пульте управления насоса.

Сменой цилиндровых втулок и поршней обеспечивается из­ менение подачи насоса в четыре ступени. При неизменном диа­ метре втулки частота вращения двигателя и подача насоса из­ меняются автоматически вследствие нелинейной обратной связи по давлению (или по току двигателя), воздействующей на си­ стему возбуждения двигателя насоса, причем в определенном диапазоне мощность поддерживается постоянной.

§ 40. Дизель-электрический привод

Дизельный привод главных механизмов буровых установок имеет существенные недостатки. Стремление улучшить характе­ ристики дизельного привода, упростить кинематику и повысить производительность буровых установок, увеличить срок службы дизеля и улучшить условия труда буровых бригад привело к созданию гидравлических и электромашинных передач от ди­ зеля к исполнительным механизмам.

Введение гидравлических передач (турботрансформаторов) увеличивает перегрузочную способность привода по моменту, исключает ряд нежелательных явлений при совместной работе дизелей на общую трансмиссию, улучшает условия работы ди­ зелей и в ряде случаев увеличивает скорости подъема инстру­ мента.

Электромашинные передачи постоянного тока дают почти те же результаты и, кроме того, позволяют упростить кинемати­ ческую схему установки и улучшить условия труда буровой бригады.

Применение электромашинных передач переменного тока имеет те же цели, а также дает возможность упразднить вспо­ могательные дизель-электростанции, поскольку двигатели вспо­ могательных механизмов получают питание от генераторов электромашинной передачи. При наличии электромашинных пе­ редач переменного тока наиболее благоприятны условиядля

в особенности гидравлических передач связано с потерями мощ­ ности. Кроме того, в ряде случаев может оказаться, что элек­ тромашинные передачи усложняют обслуживание привода, уве­ личивают его массу или снижают надежность.

Применение дизель-электрического или дизель-гидравличе- ского привода вместо чисто дизельного не всегда целесообразно, так как в каждом отдельном случае нужно сделать соответ­ ствующий технико-экономический сопоставительный анализ с учетом конкретных условий работы установки: способа и вре­ мени проходки скважин; расстояния, на которое нужно перево­

284

зить установку; геологических условий проходки скважин; ква­ лификации обслуживающего персонала; наличия в УРБ электроремонтной базы и пр.

Наибольшее развитие дизель-электрический привод полу­ чил в зарубежных буровых установках. Согласно литературным данным, за рубежом определились следующие области эффек­ тивного применения буровых установок с дизель-электрическим приводом:

для эксплуатационного и разведочного бурения глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин;

для передвижных и полупередвижных наземных установок (глубина бурения 2000—2500 м);

для всех видов бурения во внешних и внутренних водоемах (морские и озерные баржи, плавучие основания, платформы и пр.);

для бурения на пересеченной местности и в густонаселен­ ных районах.

На плавучих буровых установках и полупогружных плат­ формах применен дизель-электрический привод, принципиаль­ ная схема которого показана на рис. 7.19. В этом приводе ди­ зели Д1—Д5 вращают генераторы переменного тока Г1—Г5, работающие на общие секционированные главные шины ГШ 6 кВ. Генераторы Г1—Г5 имеют тиристорные возбудители ВГ1—ГВ5. Вспомогательные генераторы Гб и Г7, вращаемые дизелями Д6 и Д7, питают шины 0,4 кВ переменного тока, ко­ торые через трансформаторы связаны с шинами 6 кВ. Большое число выключателей обеспечивает возможность присоединения любого из генераторов к любой системе шин.

Электродвигатели буровой лебедки ДЛ1 и ДЛ2, буровых и цементировочных насосов ДН1—ДН4 и ДЦН1, ДЦН2 и ротора ДР получают питание от реверсивных и нереверсивных тири­ сторных преобразователей. Таким образом, привод основных механизмов буровой установки осуществляется на постоянном токе. Двигатели гребных винтов ДВ1—ДВ4 и винтов динами­ ческого уравновешивания корабля ДВ5—ДВ9 — асинхронные с короткозамкнутым ротором. Пуск этих мощных асинхронных двигателей производят, поочередно присоединяя один из глав­ ных генераторов. Такая схема пуска позволяет избежать влия­ ния пусковых токов на работу остальной системы привода.

Наличие двигателей постоянного и переменного тока при­ мерно одинаковой установленной мощности, но работающих не одновременно позволяет при такой системе привода уменьшить установленную мощность генераторов переменного тока.

Управление главными электроприводами осуществляется в цепях управления тиристорных преобразователей; релейно­ контактная аппаратура используется только для подготовки схемы к работе и для обеспечения требуемых защит и блоки­ ровок.

285

3" Щлг

Рис. 7.19. Принципиальная схема дизель-электри

§ 41. Электрооборудование морских буровых установок

Скважины на море бурят с морских оснований, с плавучих или полупогружных буровых установок. В случае бурения

сморских оснований применяются серийные буровые установки

сэлектроприводом. Электроснабжение таких установок осуще­ ствляется кабельными линиями 35 и 6 кВ, проложенными по эстакадам, а комплект электрооборудования такой же, как и

для установок для бурения на суше.

В случае бурения с индивидуальных морских оснований при­ меняют буровые установки с автономным приводом (чаще всего дизельным). Электродвигатели привода вспомогательных ме­ ханизмов получают питание от дизель-генераторов напряже­ нием 0,4 кВ, расположенных на основании.

Плавучие полупогружные буровые установки (платформы, баржи, суда), как правило, снабжаются дизель-электрическим приводом постоянно-переменного тока (см. рис. 7.19). В зави­ симости от условий, глубины бурения и глубины моря число силовых агрегатов, их мощность, число и мощность приводных электродвигателей основных и вспомогательных механизмов мо­ гут быть различными. Однако техническое решение, согласно которому для привода основных механизмов применяют двига­ тели постоянного тока, а для привода вспомогательных меха­ низмов — асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, является неизменным как в плавучих буровых установках «Азербайджан» и «Хазар», так и в буровых установках зару­ бежных фирм.

В морских буровых установках возможно образование взры­ воопасной зоны вокруг наружных установок (вибросит, жело­ бов, приемных емкостей, дегазаторов) в нормальных условиях эксплуатации буровой установки при циркуляции в системе промывочной жидкости, содержащей до 10% добавок нефти. Опасность возникновения взрывоопасных смесей нефтяных па­ ров с воздухом существует также в закрытых помещениях бу­ ровых и цементировочных насосов и в помещениях для хране­ ния бурового раствора.

По классификации взрывоопасных смесей пары нефти отно­ сятся ко 2-й категории и группе ТЗ, а помещения морских бу­ ровых установок могут быть отнесены:

ккатегории 1а — зоны расположения желобовой системы, приемных емкостей и других открытых установок, ограничен­ ные расстоянием до 3 м во всех направлениях от указанных установок; помещения, где расположены емкости для бурового раствора;

ккатегории Па — район расположения устья скважины; определяемый пространством ограниченным цилиндром ради­ усом 15 м от оси скважины, высотой 3 м над полом буровой и

до 9 м — под полом буровой; район расположения дегазато-

288

ров, пескоотделителей и других закрытых наружных установок, определяемый пространством, ограниченным расстоянием до 3 м во всех направлениях от указанных установок; помещения, где располагаются буровые, цементировочные насосы (взрыво­ опасное пространство — объем всего помещения).

В соответствии с изложенным электрооборудование, уста­ новленное стационарно, должно быть следующего исполнения: взрывозащищенное с уровнем взрывозащиты не ниже взрывобезопасного — в помещениях и открытых пространствах катего­ рии 1а; взрывозащищенное с любым уровнем взрывозащиты в помещениях и открытых пространствах категории Иа.

§ 42. Электрооборудование вспомогательных механизмов

Независимо от типа электропривода главных механизмов привод большей части вспомогательных механизмов осущест­ вляется асинхронными двигателями с короткозамкнутым рото­ ром напряжением 380 В с дистанционным управлением. Элек­ тропривод компрессора низкого давления после его пуска уп­ равляется автоматически в зависимости от давления сжатого воздуха. После увеличения давления до 0,8—0,9 МПа реле дав­ ления отключает электропривод; при снижении давления до 0,6—0,7 МПа — вновь отключает его.

В схемах управления предусмотрены различные блокировки, обеспечивающие требуемую последовательность включения вспомогательных и главных механизмов. Все двигатели вспо­ могательных механизмов имеют нулевую защиту, защиту от коротких замыканий, перегрузки и однофазного включения, осу­ ществляемую расцепителями установочных автоматов и тепло­ выми реле пускателей. Все аппараты сосредоточены на соответ­ ствующих станциях и пультах управления.

В установках с неавтономным приводом главных механиз­ мов питания электроприводов вспомогательных механизмов по­ дается от электрической сети через трансформатор 6000/400 В. От этого же трансформатора питаются цепи освещения. При перерывах в электроснабжении буровой установки необходи­ мые вспомогательные механизмы питаются от резервной ди- зель-генераторной электростанции. В установках с автономным

вспомогательных механизмов питаются от дизель-генераторной электростанции переменного тока мощностью 100 кВт. Для ав­ томатического регулирования напряжения этой электростанции применена схема регулятора с фазным компаундированием типа УБКО, которая подробно описана в гл. 12.

Современные буровые установки оснащены комплексом ме­ ханизмов для автоматизации спуско-подъема АСП, позволяю­ щим совмещать развинчивание, свинчивание и перестановку

§ 41. Электрооборудование морских буровых установок

Скважины на море бурят с морских оснований, с плавучих или полупогружных буровых установок. В случае бурения

сморских оснований применяются серийные буровые установки

сэлектроприводом. Электроснабжение таких установок осуще­ ствляется кабельными линиями 35 и 6 кВ, проложенными по эстакадам, а комплект электрооборудования такой же, как и для установок для бурения на суше.

Вслучае бурения с индивидуальных морских оснований при­ меняют буровые установки с автономным приводом (чаще всего дизельным). Электродвигатели привода вспомогательных ме­ ханизмов получают питание от дизель-генераторов напряже­ нием 0,4 кВ, расположенных на основании.

Плавучие полупогружные буровые установки (платформы, баржи, суда), как правило, снабжаются дизель-электрическим приводом постоянно-переменного тока (см. рис. 7.19). В зави­ симости от условий, глубины бурения и глубины моря число силовых агрегатов, их мощность, число и мощность приводных

электродвигателей основных и вспомогательных механизмов мо­ гут быть различными. Однако техническое решение, согласно которому для привода основных механизмов применяют двига­ тели постоянного тока, а для привода вспомогательных меха­ низмов — асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, является неизменным как в плавучих буровых установках «Азербайджан» и «Хазар», так и в буровых установках зару­ бежных фирм.

В морских буровых установках возможно образование взры­ воопасной зоны вокруг наружных установок (вибросит, жело­ бов, приемных емкостей, дегазаторов) в нормальных условиях эксплуатации буровой установки при циркуляции в системе промывочной жидкости, содержащей до 10% добавок нефти. Опасность возникновения взрывоопасных смесей нефтяных па­ ров с воздухом существует также в закрытых помещениях бу­ ровых и цементировочных насосов и в помещениях для хране­ ния бурового раствора.

По классификации взрывоопасных смесей пары нефти отно­ сятся ко 2-й категории и группе ТЗ, а помещения морских бу­ ровых установок могут быть отнесены:

ккатегории 1а — зоны расположения желобовой системы, приемных емкостей и других открытых установок, ограничен­ ные расстоянием до 3 м во всех направлениях от указанных установок; помещения, где расположены емкости для бурового раствора;

ккатегории Па — район расположения устья скважины; определяемый пространством ограниченным цилиндром ради­ усом 15 м от оси скважины, высотой 3 м над полом буровой и до 9 м — под полом буровой; район расположения дегазато-

288

ров, пескоотделителей и других закрытых наружных установок, определяемый пространством, ограниченным расстоянием до 3 м во всех направлениях от указанных установок; помещения, где располагаются буровые, цементировочные насосы (взрыво­ опасное пространство — объем всего помещения).

В соответствии с изложенным электрооборудование, уста­ новленное стационарно, должно быть следующего исполнения: взрывозащищенное с уровнем взрывозащиты не ниже взрывобезопасного — в помещениях и открытых пространствах катего­ рии 1а; взрывозащищенное с любым уровнем взрывозащиты в помещениях и открытых пространствах категории Па.

§ 42. Электрооборудование вспомогательных механизмов

Независимо от типа электропривода главных механизмов привод большей части вспомогательных механизмов осущест­ вляется асинхронными двигателями с короткозамкнутым рото­ ром напряжением 380 В с дистанционным управлением. Элек­ тропривод компрессора низкого давления после его пуска уп­ равляется автоматически в зависимости от давления сжатого воздуха. После увеличения давления до 0,8—0,9 МПа реле дав­ ления отключает электропривод; при снижении давления до 0,6—0,7 МПа — вновь отключает его.

Всхемах управления предусмотрены различные блокировки, обеспечивающие требуемую последовательность включения вспомогательных и главных механизмов. Все двигатели вспо­ могательных механизмов имеют нулевую защиту, защиту от коротких замыканий, перегрузки и однофазного включения, осу­ ществляемую расцепителями установочных автоматов и тепло­ выми реле пускателей. Все аппараты сосредоточены на соответ­ ствующих станциях и пультах управления.

Вустановках с неавтономным приводом главных механиз­ мов питания электроприводов вспомогательных механизмов по­ дается от электрической сети через трансформатор 6000/400 В. От этого же трансформатора питаются цепи освещения. При перерывах в электроснабжении буровой установки необходи­ мые вспомогательные механизмы питаются от резервной ди- зель-генераторной электростанции. В установках с автономным

вспомогательных механизмов питаются от дизель-генераторной электростанции переменного тока мощностью 100 кВт. Для ав­ томатического регулирования напряжения этой электростанции применена схема регулятора с фазным компаундированием типа УБКО, которая подробно описана в гл. 12.

Современные буровые установки оснащены комплексом ме­ ханизмов для автоматизации спуско-подъема АСП, позволяю­ щим совмещать развинчивание, свинчивание и перестановку

свечей с перемещением порожнего элеватора. В качестве при­ вода тележки и стрелы механизмов АСП применены асинхрон­

схема управления АСП показана на рис. 7.20.

Напряжение на цепи управления подается через автомати­ ческий выключатель В2. Перемещением тележки или стрелы управляют постановкой соответствующего командоаппарата

(ККТ или ККС) в нужное положение («вправо» или «влево», «назад», или «вперед»). Остановка полностью зависит от опе­ ратора. Включают и отключают двигатели АТ и АС пускатели с тепловой защитой. В исходном положении все контакты в це­ пях катушек пускателей замкнуты и схема подготовлена к ра­ боте. Исходным (нулевым) положением тележки и стрелы принято считать такое положение, когда тележка находится

нечный выключатель ВКС1). Для выдвижения стрелы вперед оператор включает командоконтроллер ККС в положение «впе­ ред» (контакт ККС— 1 закрыт), при этом включается пуска­ тель ПВ и подключает двигатель стрелы ДС к сети. Стрела вы­ двигается до упора в свечу.

Для защиты двигателя от стопорного режима служит ша­ риковая муфта, которая в момент упора стрелы в свечу начи­ нает проворачиваться. Оператор поворотом командоконтроллера ККС в нулевое положение отключает двигатель ДС от сети. Движение стрелы «назад» происходит аналогично.

Схема управления тележкой подобна схеме управления стрелой. Контакты командоконтроллера ККТ включают пуска­ тели ПП («вправо») или ПЛ («влево») в зависимости от вы­ бранного магазина. Точность остановки тележки напротив лю­ бой из кассет полностью зависит от оператора.

В цепях управления тележкой и стрелой имеются блоки­ ровки, которые не допускают одновременного включения пу­ скателей ПП и ПЛ, ПВ и ПН, а также блокировки от удара талевым блоком по стреле. Блокировки осуществляются при помощи конечных выключателей стрелы ВКС1 и ВКС2. Конеч­ ный выключатель ВКС1 срабатывает, когда стрела полностью

при не полностью убранной стреле возможно с помощью кнопки КТ.

При наличии в буровой установке вспомогательной ле­ бедки для ее привода применяют асинхронный двигатель с фаз­ ным ротором МТВ-312-6 (16 кВт, 380 В, 960 об/мин при ПВ = 25%).

290