Составляющие коэффициента подачи УСШН
η =Qф/Qт η = η1 η2 η3 η4
η1 – коэффициент наполнения; η1= Vж/Vсм = Vж/(Vж+Vг) = 1/(1+Vг/Vж) = 1/(1+R);
η2 – коэффициент, учитывающий изменение хода плунжера; η2 = Sn/S = (S- λ)/S;
η3 – коэффициент утечек (неизбежны при работе насоса); η4 – коэффициент усадки.
Изменение длины хода штока и числа качаний балансира
Увеличение длины хода штока можно осуществить за счет смещения шатуна на кривошипе дальше от оси. Число качаний балансира меняется за счет смены штивов.
Диагностика работы насоса и привода
Условия работы и состояние насоса можно оценить по динамограмме.
В СК самая главенствующая деталь – РЕДУКТОР, необходимо контролировать уровень масла, вибраций, шумы, условия работы, зацепления (можно датчиками), износ ремней.
Проверка правильности выбора УСШН
Данные: Lнкт=1000 м; Ндин = 750 м; диаметр труб 89 мм; диаметр эксплуатационной колонны Dк = 146 мм; насос НН2С – 32-12-12; Q = 6 т/сут; СКД 8-3-4000; S = 2.5 м; n = 5кач/мин; штанги 16*600 м и 19*400 м.
Qт = 1440 S n ρнд (πD2пл/4) = 12,73 т/сут.
Кпод = Qф/Qт = 6/12,73 = 0,47.
Рмах = Р΄шт + Рж ; Ршт = Lн( Σqштi Ei)
Р΄шт = Ршт Карх ; Карх = (ρшт – ρсм)/ ρшт = 0,898; Р΄шт = 1000*0,898(1,67*0,6 +2,35*0,4) = 17108 Н;
ρж = Рж*Fпл = ρgh * (3.14*0.0322/4) = 7081 Н.
Рмах = 17108 + 7081 = 24189 Н.
Рmin = 17108 Н. Для СКД 8-4000 наибольшая допустимая нагрузка в точке подвеса штанг 80 кН.
Мкр = 300∙S + 0.236∙S (Рmax + Pmin) = 300∙2.5 + 0.236∙2.5 (24189 – 17108) = 4927.8 Н∙м.
Это меньше допустимого критического момента на ведомом валу редуктора, поэтому можно считать, что считать - УСШН выбрана правильно.
Подобрать наземное и подземное оборудование УСШН и выбрать оптимальный режим работы.
Исходные данные: Q = 18 м3/сут; Lнкт = 1150 м; Рмах = 52 кН; Р΄шт = 32 кН; Рж = 8 кН; Ру = 1,0 МПа; Мкр = 30 кН*м.
Решение
Выбираем насос НСВ1 – 38-25-15. Ршт = Р΄шт / Карх = 32000/0,898 =35634,74 Н.
Всю колонну штанг диаметром 25 мм. СК 8-3,5-4000. Наибольшая дополнительная нагрузка в точке подвеса 80 кН. Длина хода точки подвеса 3,5 м. Максимальный крутящий момент на валу 40 кН∙м.
Задание: Ознакомившись с данным теоретическим материалом, выполните письменно задание, указанное в приложении 3.
Самостоятельная работа № 4
Тема: наземное и подземное оборудование скважин оборудованных УЭЦН.
Теоретическая часть
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН ПОГРУЖНЫМИ БЕСШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ. УСТАНОВКИ ПОГРУЖНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ
Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для откачки из нефтяных скважин, в том числе и наклонных, пластовой жидкости, содержащей нефть, воду, газ, механические примеси.
Установки имеют два исполнения — обычное и коррозионно-стойкое. Пример условного обозначения установки при заказе: УЭЦНМ5-125-1200 ВК02 ТУ 26-06-1486—87, при переписке и в технической документации указывается: УЭЦНМ5-125-1200 ТУ 26-06-1486—87, где У — установка; Э — привод от погружного двигателя; Ц — центробежный; Н — насос; М — модульный; 5 — группа насоса; 125 — подача, м3/сут; 1200 — напор, м; ВК — вариант комплектации; 02 — порядковый номер варианта комплектации по ТУ. Для установок коррозионностойкого исполнения перед обозначением группы насоса добавляется буква «К». Номинальные значения к. п. д. установки соответствуют работе на воде.
Показатели назначения по перекачиваемым средам следующие:
среда — пластовая жидкость (смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа);
максимальная кинематическая вязкость однофазной жидкости, при которой обеспечивается работа насоса без изменения напора и к. п. д.— 1 мм2/с;
водородный показатель попутной воды рН 6,0—8,5;
максимальное массовое содержание твердых частиц — 0,01 % (0,1 г/л);
микротвердость частиц — не более 5 баллов по Моосу;
максимальное содержание попутной воды — 99%;
максимальное содержание свободного газа у основания двигателя— 25%, для установок с насосными модулями-газосепараторами (по вариантам комплектации)—55%, при этом соотношение в откачиваемой жидкости нефти и воды регламентируется универсальной методикой подбора УЭЦН к нефтяным скважинам (УМП ЭЦН-79);
максимальная концентрация сероводорода: для установок обычного исполнения —0,001 % (0.01 г/л); для установок коррозионностойкого исполнения — 0,125% (1,25 г/л);
температура перекачиваемой жидкости в зоне работы по-гружного агрегата — не более 90 °С.
Для установок, укомплектованных кабельными линиями К43, в которых взамен удлинителя с теплостойким кабелем марки КФСБ используется удлинитель с кабелем марки КПБП, температуры должны быть не более:
для УЭЦНМ5 и УЭЦНМК5 с двигателем мощностью 32 кВт —70 °С;
для УЭЦНМ5, 5А и УЭЦНМК5, 5А с двигателями мощностью 45—125 кВт —75 °С;
для УЭЦНМ6 и УЭЦНМК6 с двигателями мощностью 90— 250 кВт —80 °С.
Значения к. п. д. насоса и к. п. д. насосного агрегата соответствуют работе на воде плотностью 1000 кг/м3.
Установки УЭЦНМ и УЭЦНМК (рис. 25) состоят из погружного насосного агрегата, кабеля в сборе 6, наземного электрооборудования — трансформаторной комплектной подстанции (индивидуальной КТППН или кустовой КТППНКС) 5. Вместо подстанции можно использовать трансформатор и комплектное устройство.
Насосный агрегат, состоящий из погружного центробежного насоса 7 и двигателя 8 (электродвигатель с гидрозащитой), спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 4.
Насосный агрегат откачивает пластовую жидкость из скважины и подает ее на поверхность по колонне НКТ.
Кабель, обеспечивающий подвод электроэнергии к электродвигателю, крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами 3, входящими в состав насоса.
Комплектная трансформаторная подстанция (трансформатор и комплектное устройство) преобразует напряжение промысловой сети до значения оптимального напряжения на зажимах электродвигателя с учетом потерь напряжения в кабеле и обеспечивает управление работой насосного агрегата установки и ее защиту при аномальных режимах. Насос - погружной центробежный модульный.
Обратный клапан 1 предназначен для предотвращения обратного вращения (турбинный режим) ротора насоса под воздействием столба жидкости в колонне НКТ при остановках и облегчения, тем самым, повторного запуска насосного агрегата. Обратный клапан ввинчен в модуль — головку насоса, а спускной — в корпус обратного клапана. Спускной клапан 2 служит для слива жидкости из колонны НКТ при подъеме насосного агрегата из скважины.
Допускается устанавливать клапаны выше насоса в зависимости от газосодержания у сетки входного модуля насоса. При этом клапаны должны располагаться ниже сростки основного кабеля с удлинителем, так как в противном случае поперечный габарит насосного агрегата будет превышать допустимый.
Для откачивания пластовой жидкости, содержащей свыше 25 — до 55 % (по объему) свободного газа у приемной сетки входного модуля, к насосу подключают насосный модуль — газосепаратор.
Двигатель — асинхронный погружной трехфазный короткозамкнутый двухполюсный маслонаполненный.
Установки могут комплектоваться двигателями типа ШЭД по ТУ 16-652.031—87, оснащенными системой контроля температуры и давления пластовой жидкости.
При этом установки должны комплектоваться устройством комплектным ШГС 5805-49ТЗУ1.
Соединение сборочных единиц насосного агрегата—фланцевое (на болтах и шпильках), валов сборочных единиц — при помощи шлицевых муфт.
Соединение кабеля в сборе с двигателем осуществляется при помощи муфты кабельного ввода.
Подключательный выносной пункт предназначен для предупреждения прохождения газа по кабелю в КТППН (КТППНКС) или комплектное устройство.
Оборудование устья скважины обеспечивает подвеску колонны НКТ с насосным агрегатом и кабелем в сборе на фланце обсадной колонны, герметизацию затрубного пространства, отвод пластовой жидкости в выкидной трубопровод.
Погружной центробежный модульный насос (в дальнейшем именуемый «насос») — многоступенчатый вертикального исполнения. Насос изготовляют в двух исполнениях: обычном ЭЦНМ и коррозионностойком ЭЦНМК.
Рис. 25. Установка погружного центробежного электронасоса УЭЦНМ
Насос состоит из входного модуля, модуля-секции (модулей-секций), модуля-головки, обратного и спускного клапанов (рис. 26). Допускается уменьшение числа модулей-секций в насосе при соответствующем укомплектовании погружного агрегата двигателем необходимой мощности.
Для откачивания пластовой жидкости, содержащей у сетки входного модуля насоса свыше 25 % (по объему) свободного газа, к насосу следует подсоединить насосный модуль — газосепаратор (рис. 27). Газосепаратор устанавливается между входным модулем и модулем-секцией.
Соединение модулей между собой и входного модуля с двигателем —фланцевое. Соединения (кроме соединений входного модуля с двигателем и входного модуля с газосепаратором) уплотняются резиновыми кольцами.
Соединение валов модулей-секций между собой, модуля-секции с валом входного модуля, вала входного модуля с валом гидрозащиты двигателя осуществляется шлицевыми муфтами.
Соединение валов газосепаратора, модуля-секции и входного модуля между собой также осуществляется при помощи шлицевых муфт.
Рисунок 26. Спускной клапан УЭЦН
Валы модулей-секций всех групп насосов, имеющих одинаковые длины корпусов (2, 3 и 5 м), унифицированы по длине. Валы модулей-секций и входных модулей для насосов обычного исполнения изготовляют из калиброванной коррозионно-стойкой высокопрочной стали марки ОЗХ14Н7В и имеют на торце маркировку «НЖ», для насосов повышенной коррозионностойкости — из калиброванных прутков из сплава Н65Д29ЮТ-ИШ К-монель и имеют на торцах маркировку «М».
Рабочие колеса и направляющие аппараты насосов обычного исполнения изготовляют из модифицированного серого чугуна, насосов коррозионностойкого исполнения — из модифицированного чугуна ЧН16Д7ГХШ типа «нирезист». Рабочие колеса насосов обычного исполнения можно изготовлять из радиационно-модифицированного полиамида.
Модуль-головка состоит из корпуса, с одной стороны которого имеется внутренняя коническая резьба для подсоединения обратного клапана (насосно-компрессорной трубы), с другой стороны — фланец для подсоединения к модулю-секции двух ребер и резинового кольца. Ребра прикреплены к корпусу модуля-головки болтом с гайкой и пружинной шайбой. Резиновое кольцо герметизирует соединение модуля-головки с модулем-секцией.
Модули-головки насосов группы 5 и 5А имеют резьбу муфты насосно-компрессорной гладкой трубы 73 ГОСТ 633—80. Модуль-головка насосов группы 6 имеет два исполнения: с резьбой муфты 73 и 89 ГОСТ 633—80.
Рисунок 27. Газосепаратор
Модуль-головка с резьбой 73 применяется в насосах с номинальной подачей до 800 м3/сут, с резьбой 89 — более 800 м3/сут.
Модуль-секция состоит из корпуса, вала, пакета ступеней (рабочих колес и направляющих аппаратов), верхнего подшипника, нижнего подшипника, верхней осевой опоры, головки, основания, двух ребер и резиновых колец. Соединение модулей-секций между собой, а также резьбовые соединения и зазор между корпусом и пакетом ступеней герметизируются резиновыми кольцами.
Ребра предназначены для защиты плоского кабеля с муфтой от механических повреждений о стенку обсадной колонны при спуске и подъеме насосного агрегата. Ребра прикреплены к основанию модуля-секции болтом с гайкой и пружинной шайбой.
Грань головки модуля-секции, имеющая минимальное угловое смещение относительно поверхности основания между ребрами, помечена пятном краски для ориентирования относительно ребер другого модуля-секции при монтаже на скважине.
Модули-секции поставляются опломбированными гарантийными пломбами-клеймом предприятия-изготовителя на паяных швах.
Входной модуль состоит из основания с отверстиями для прохода пластовой жидкости, подшипниковых втулок и сетки, вала с защитными втулками и шлицовой муфты для соединения вала модуля с валом гидрозащиты.
При помощи шпилек модуль верхним концом подсоединяется к модулю-секции. Нижний конец входного модуля присоединяется к гидрозащите двигателя.
Входной модуль для насосов группы 6 имеет два исполнения: одно — с валом диаметром 25 мм — для насосов с подачами 250, 320, 500 и 800 м3/сут, другое — с валом диаметром 28 мм — для насосов с подачами 1000, 1250 м3/сут.
Входные модули и модули-секции поставляются опломбированными консервационными пломбами-пятнами синей или зеленой краски на гайках и болтах (шпильках) фланцевых соединений.
Обратные клапаны насосов групп 5 и 5А, рассчитанных на любую подачу, и группы 6 с подачей до 800 м3/сут включительно конструктивно одинаковы и имеют резьбы муфты насосно-компрессорной гладкой трубы 73 ГОСТ 633—80. Обратный клапан для насосов группы 6 с подачей свыше 800 м3/сут имеет резьбы муфты насосно-компрессорной гладкой трубы 89 ГОСТ 633—80. Спускные клапаны имеют такие же исполнения по резьбам, как обратные. Пояс для крепления кабеля состоит из стальной пряжки и закрепленной на ней стальной полосы. Пояс является изделием одноразового использования.
ПОГРУЖНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Погружные двигатели состоят из электродвигателя (рис. 28) и гидрозащиты.
Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые двухполюсные погружные унифицированной серии ПЭД в нормальном и коррозионностойком исполнениях, климатического исполнения В, категории размещения 5 работают от сети переменного тока частотой 50 Гц и используются в качестве привода погружных центробежных насосов в модульном исполнении для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.
Двигатели предназначены для работы в среде пластовой жидкости (смесь нефти и попутной воды в любых пропорциях) с температурой до 0 °С, содержащей:
механические примеси с относительной твердостью частиц не более 5 баллов по шкале Мооса — не более 0,5 г/л;
сероводород: для нормального исполнения — не более 0,01 г/л; для коррозионностойкого исполнения — не более 1,25 г/л;
свободный газ (по объему) — не более 50%.
Гидростатическое давление в зоне работы двигателя не более 20 МПа.
Допустимые отклонения от номинальных значений питающей сети:
по напряжению — от минус 5% до плюс 10%;
по частоте переменного тока — ± 0,2 Гц;
по току — не выше номинального на всех режимах работы, включая вывод скважины на режим.
В шифре двигателя ПЭДУСК-125-117ДВ5 ТУ 16-652.029—86 приняты следующие обозначения: ПЭДУ — погружной электродвигатель унифицированный; С — секционный (отсутствие буквы — несекционный); К — коррозионностойкий (отсутствие буквы — нормальное); 125 — мощность, кВт; 117 — диаметр корпуса, мм; Д — шифр модернизации гидрозащиты (отсутствие буквы — основная модель); В5 — климатическое исполнение и категория размещения.
В шифре электродвигателя ЭДК45-117В приняты следующие обозначения: ЭД — электродвигатель; К — коррозионностойкий (отсутствие буквы — нормальное исполнение); 45 — мощность, кВт; 117 — диаметр корпуса, мм; В — верхняя секция (отсутствие буквы— несекционный, С — средняя секция, Н — нижняя секция).
В шифре гидрозащиты ПК92Д приняты следующие обозначения: П — протектор; К—коррозионностойкая (отсутствие буквы— исполнение нормальное); 92 — диаметр корпуса в мм; Д — модернизация с диафрагмой (отсутствие буквы — основная модель с барьерной жидкостью).
Пуск, управление работой двигателями и его защита при аварийных режимах осуществляются специальными комплектными устройствами.
Пуск, управление работой и защита двигателя мощностью 360 кВт с диаметром корпуса 130 мм осуществляются комплектным тиристорным преобразователем. Электродвигатели заполняются маслом МА-ПЭД с пробивным напряжением не менее 30 кВ.
 
Рисунок 28. Погружной двигатель
Предельная длительно допускаемая температура обмотки статора электродвигателей (по сопротивлению для электродвигателей диаметром корпуса 103 мм) равна 170 °С, а остальных электродвигателей — 160 °С.
Двигатель состоит из одного или нескольких электродвигателей (верхнего, среднего и нижнего мощностью от 63 до 360 кВт) и протектора.
Электродвигатель (см. рис. 29) состоит из статора, ротора, головки с токовводом, корпуса. Статор выполнен из трубы, в которую запрессован магнитопровод, изготовленный из листовой электротехнической стали. Обмотка статора — однослойная протяжная катушечная. Фазы обмотки соединены в звезду.
Расточка статора в зависимости от диаметра корпуса двигателя имеет следующие размеры.
Диаметр корпуса двигателя, мм ... 103 117 123 130
Диаметр расточки статора, мм .... 50 60 64-68
Ротор короткозамкнутый, многосекционный. В состав ротора входят вал, сердечники, радиальные опоры (подшипники скольжения), втулка. Вал пустотелый, изготовлен из высокопрочной стали со специальной отделкой поверхности. В центральное отверстие вала ротора верхнего и среднего электродвигателей ввинчены две специальные гайки, между которыми помещен шарик, перекрывающий слив масла из электродвигателя при монтаже.
Сердечники выполнены из листовой электротехнической стали. В пазы сердечников уложены медные стержни, сваренные по торцам с короткозамыкающими кольцами. Сердечники набираются на вал, чередуясь с радиальными подшипниками. Набор сердечников на валу зафиксирован с одной стороны разрезным вкладышем, а с другой — пружинным кольцом.
Втулка служит для смещения радиальных подшипников ротора при ремонте электродвигателя.
Головка представляет собой сборочную единицу, монтируемую в верхней части электродвигателя (над статором). В головке расположен узел упорного подшипника, состоящий из пяты и подпятника, крайние радиальные подшипники ротора, узел токоввода (для несекционных электродвигателей) или узел электрического соединения электродвигателей (для секционных электродвигателей).
Токоввод — изоляционная колодка, в пазы которой вставлены кабели с наконечниками.
Узел электрического соединения обмоток верхнего, среднего и нижнего электродвигателей состоит из выводных кабелей с наконечниками и изоляторов, закрепленных в головках и корпусах торцов секционирования.
Отверстие под пробкой служит для закачки масла в протектор при монтаже двигателя.
В корпусе, находящемся в нижней части электродвигателя (под статором), расположены радиальный подшипник ротора и пробки. Через отверстия под пробку проводят закачку и слив масла в электродвигатель.
В этом корпусе электродвигателей имеется фильтр для очистки масла. Термоманометрическая система ТМС-3 предназначена для контроля некоторых технологических параметров скважин, оборудованных УЭЦН, и защиты погружных агрегатов от аномальных режимов работы (перегрев электродвигателя или снижение давления жидкости на приеме насоса ниже допустимого).
Система ТМС-3 состоит из скважинного преобразователя, трансформирующего давление и температуру в частотно-манипулированный электрический сигнал, и наземного прибора, осуществляющего функции блока питания, усилителя-формирователя сигналов и устройства управления режимом работы погружным электронасосом по давлению и температуре.
Скважинный преобразователь давления и температуры (ПДТ) выполнен в виде цилиндрического герметичного контейнера, размещаемого в нижней части электродвигателя и подключенного к нулевой точке его статорной обмотки.
Наземный прибор, устанавливаемый в комплектное устройство ШГС, обеспечивает формирование сигналов на ее отключение и выключение насоса по давлению и температуре.
В качестве линии связи и энергопитания ПДТ используется силовая сеть питания погружного электродвигателя.
Техническая характеристика термоманометрической системы приведена ниже.
Диапазон контролируемого давления, МПа ……....... 0 — 20
Диапазон рабочих температур ПДТ, °С .............. 25 — 105
Предельная температура погружного электродвигателя, °С 100
Диапазон рабочих температур наземного блока, °С ...... — 45 — +50
Отклонение значения давления, формирующего сигнал управления на отключение или запуск УЭЦН, от заданной уставки, МПа, не более ................... ±1
Средняя наработка на отказ, ч ...................................... 12 000
Установленный срок службы, лет, ..................................... 5
Диаметр скважинного преобразователя, мм .................... 87
Длина скважинного преобразователя, мм ........................ 305
Габаритные размеры, мм: блока управления ......... 180X161X119
устройства питания .................................................... 241X121X105
Масса, кг:
скважинного преобразователя ................................................ 4
блока управления ................................................................... 2
устройства питания ................................................................ 4,2
ГИДРОЗАЩИТА ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Гидрозащита предназначена для предотвращения проникновения пластовой жидкости во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации изменения объема масла во внутренней полости от температуры электродвигателя и передачи крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса.
Разработано два варианта конструкций гидрозащит для двигателей унифицированной серии: открытого типа — П92; ПК92; П114; ПКН4 и закрытого типа — П92Д; ПК92Д; (с диафрагмой) П114Д; ПКН4Д.
Гидрозащиту выпускают обычного и коррозионностойкого (буква К — в обозначении) исполнений. В обычном исполнении гидрозащита покрыта грунтовкой ФЛ - ОЗ-К ГОСТ 9109 — 81. В коррозионностойком исполнении гидрозащита имеет вал из К-монеля и покрыта эмалью ЭП-525, IV, 7/2 110 °С.
Основным типом гидрозащиты для комплектации ПЭД принята гидрозащита открытого типа. Гидрозащита открытого типа требует применения специальной барьерной жидкости плотностью до 2 г/см3, обладающей физико-химическими свойствами, которые исключают ее перемешивание с пластовой жидкостью
скважины и маслом в полости электродвигателя.
Конструкция гидрозащиты открытого типа представлена на (рис. 29, а), а, закрытого типа — на (рис. 29, б).
Верхняя камера заполнена барьерной жидкостью, нижняя — диэлектрическим маслом. Камеры сообщены трубкой. Изменения объемов жидкого диэлектрика в двигателе компенсируются за счет перетока барьерной жидкости в гидрозащите из одной камеры в другую.
В гидрозащитах закрытого типа применяются резиновые диафрагмы, их эластичность компенсирует изменение объема жидкого диэлектрика в двигателе.
Рис. 29. Гидрозащита открытого (а) и закрытого (б) типов: А — верхняя камера; Б — нижняя камера; 1 — головка; 2 — верхний ниппель,; 3 — корпус; 4 — средний ниппель; 5 — нижний ниппель; 6 — основание; 7 — вал; 8 — торцовое уплотнение; 9 — соединительная трубка; 10 — диафрагма.
УСТРОЙСТВА КОМПЛЕКТНЫЕ СЕРИИ ШГС 5805
Устройства предназначены для управления и защиты погружных электронасосов добычи нефти с двигателями серии ПЭД (в том числе со встроенной гермоманометрической системой) по ГОСТ 18058 — 80 мощностью 14 — 100 кВт и напряжением до 230 В переменного тока.
В шифре устройства комплектного ШГС5805-49АЗУ1 приняты следующие обозначения: ШГС5805 — обозначение серии (класс, группа, порядковый номер устройства); 4 — номинальный ток силовой цепи до 250 А; 9 — напряжение силовой цепи до 2300 В; А — модификация для наружной установки (Б — для встраивания в КТППН, Т — с термоманометрической системой); 3 — напряжение цепи управления 380 В; У — климатическое исполнение для умеренного климата (ХЛ — для холодного климата); 1 — категория размещения для наружной установки (3.1—для встраивания в КТППН).
Техническая характеристика устройства приведена ниже.
Номинальный ток силовой цепи (первичный), А ..................... 250
Номинальное напряжение силовой цепи (первичное), В .... 380
Номинальный ток силовой цепи (вторичный), А, не более ..... 50
Номинальное напряжение силовой цепи (вторичное), В, не более 2300
Номинальное напряжение цепей управления, В ...................... 380
Номинальный ток цепей управления, А ................................. 6
Потребляемая мощность устройств ШГС5805-59АЗУ1 и ШГС5805-49БЗХЛ3.1, ВА, не более .............. 300
Потребляемая мощность устройства ШГС5805-49ТЗУ1, В • А, не более 400
Габаритные размеры, мм: высота ................................. 1900±10
ширина .............................................................................. 1056±3
глубина ............................................................................. 750±10
Масса, кг: ШГС5805-49АЗУ1 ..................................... 255±15
ШГС5805-59ТЗУ1 ........................................................ 265±15
Устройства обеспечивают:
1. Включение и отключение электродвигателя насосной установки.
2. Работу электродвигателя насосной установки в режимах «ручной» и «автоматической».
3. Работу в режиме «автоматический», при этом обеспечивается:
а) автоматическое включение электродвигателя с регулируемой выдержкой времени от 2,5 до 60 мин при подаче напряжения питания;
б) автоматическое повторное включение электродвигателя после его отключения защитой от недогрузки с регулируемой выдержкой времени от 3 до 1200 мин;
в) возможность выбора режима работы с автоматическим повторным включением после срабатывания защиты от недогрузки или без автоматического повторного включения;
г) возможность выбора режима работы с защитой от турбинного вращения двигателя и без защиты;
д) блокировка запоминания срабатывания защиты от перегрузки при отклонении напряжения питающей сети выше 10 % или ниже 15 % от номинального с автоматическим самозапуском при восстановлении напряжения питания;
е) разновременность пуска установок, которые подключены к одному фидеру, определенная уставкой времени автоматического включения по п. За;
ж) автоматическое повторное включение электродвигателя после его отключения защитой от превышения температуры с выдержкой времени, определяемой временем появления сигнала на включение от термоманометрической системы в соответствии с ТУ 39-944-87 и выдержкой времени по п. За (только для ШГС5805-49ТЗУ1);
з) автоматическое повторное включение электродвигателя с регулируемой выдержкой времени по п. За, при появлении от термоманометрической системы сигнала на включение при достижении средой, окружающей электродвигатель, давления, соответствующего заданному максимальному значению (только для IlirC5805-49T3VI).
4. Управление установкой с диспетчерского пункта.
5. Управление установкой от программного устройства.
6. Управление установкой в зависимости от давления в трубопроводе по сигналам контактного манометра.
Устройства обеспечивают функции защиты, сигнализации и измерения:
1. Защиту от короткого замыкания в силовой цепи напряжением 380 В.
2. Защиту от перегрузки любой из фаз электродвигателя с выбором максимального тока фазы.
Время срабатывания защиты от значения перегрузки должно иметь обратнозависимую амперсекундную характеристику. Уставка срабатывания защиты должна иметь регулировку от 1 до 5 А.
3. Защиту от недогрузки при срыве подачи по сигналу, характеризующему загрузку установки, с выдержкой времени на срабатывание защиты не более 45 с. Уставка срабатывания защиты должна иметь регулировку от 1 до 5 А.
4. Защиту от снижения напряжения питающей сети. Уставка срабатывания защиты должна быть менее 0,75 f/ном.
5. Защиту от турбинного вращения погружного электродвигателя при включении установки.
6. Возможность защиты от порыва нефтепровода по сигналам контактного манометра.
7. Запрещение включения установки после срабатывания защиты от перегрузки, кроме случая, указанного в п. 5.
8. Непрерывный контроль сопротивления изоляции системы «погружной электродвигатель — кабель» с уставкой сопротивления 30 кОм на отключение без дополнительной выдержки времени.
9. Контроль тока электродвигателя в одной из фаз.
10. Возможность регистрации тока электродвигателя в одной из фаз самопишущим амперметром, поставляемым по особому заказу (кроме ШГС5805-49ТЗУ1).
11. Сигнализацию состояния установки с расшифровкой причины отключения.
12. Наружную световую сигнализацию об аварийном отключении установки (кроме ШГС5805-49БЗХЛ3.1), при этом лампа в светильнике должна быть мощностью 40 или 60 Вт.
13. Отключение установки при появлении от термоманометрической системы сигнала на отключение в результате превышения температуры электродвигателя (только для ШГС5805-49T3VI).
14. Отключение электродвигателя при появлении от термоманометрической системы сигнала на отключение в результате достижения средой, окружающей электродвигатель, давления, соответствующего заданному минимальному значению (только для ШГС5805-49ТЗУ1).
15. Индикацию текущего значения давления среды, окружающей электродвигатель (только для ШГС5805-49ТЗУ1).
16. Индикацию числа отключений установки по температуре и давлению (только для ШГС5805-49ТЗУ1).
Устройства обеспечивают:
1. Ручную деблокировку защит.
2. Возможность настройки на месте эксплуатации защиты от перегрузки и недогрузки, от превышения и снижения напряжения сети (выбор рабочей зоны), а также (только для ШГС5805-49ТЗУ1) выбор (задание) рабочей зоны по давлению среды, окружающей электродвигатель.
3. Возможность выдачи электрического сигнала в систему диспетчеризации.
4. Подключение с помощью штепсельного разъема переносных токоприемников с током фазы до 60 А (для ШГС5805-49АЗУ1) и ШГС5805-49ТЗУ1.
5. Подключение с помощью розетки, рассчитанной на напряжение 220 В, геофизических приборов с током до 6 А.
Устройства ШГС5805-49АЗУ1 и ШГС5805-49ТЗУ1 монтируют в металлическом шкафу двухстороннего обслуживания.
ПОДСТАНЦИИ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ СЕРИИ КТППН
Подстанции трансформаторные комплектные серии КТППН (в дальнейшем именуемые «КТППН») предназначены для питания электроэнергией, управления и защиты электродвигателей погружных насосов добычи нефти из одиночных скважин мощностью 16 — 125 кВт включительно.
КТППН могут использоваться также для питания электродвигателя станков-качалок.
В шифре подстанции КТППН250/10—82УХЛ1, 6 кВ приняты следующие обозначения: К — комплектные; Т — трансформаторные; П — подстанции; П — погружных; Н — насосов; 250 — мощность трансформатора, кВ-А; 10 — наибольший класс напряжения, кВ; 82 — год разработки; УХЛ1 — климатическое исполнение и категория размещения; 6 кВ — для питания от сети 6 кВ.
Схемой управления КТППН предусмотрены:
1. Включение и отключение электронасосной установки.
2. Работа электронасосной установки в режимах «ручной» и «автоматический».
3. Управление электронасосной установкой дистанционно с диспетчерского пункта и от программного устройства.
4. Управление обогревом в КТППН.
5. Самозапуск электродвигателя с выдержкой времени от 2,5 до 60 мин при появлении напряжения после его исчезновения.
6. Отключение схемы управления без дополнительной выдержки времени при токах короткого замыкания в цепи управления 220 В.
7. Отключение электродвигателей защитой от перегрузки любой из фаз управляемого электродвигателя с выбором максимального тока фазы по обратнозависимой амперсекундной характеристике.
8. Отключение электродвигателя защитой от недогрузки по сигналу, характеризующему загрузку управляемого электродвигателя, с выдержкой времени на срабатывание защиты не более 45 с.
9. Автоматическое включение электродвигателя после его отключения защитой от недогрузки с регулируемой выдержкой времени от 3 до 1200 мин.
10. Отключение электродвигателя при отклонении напряжения питающей сети выше 10 или ниже 15 % от номинального, если это отключение приводит к недопустимой перегрузке электродвигателя по току, и автоматический самозапуск его после восстановления напряжения.
11. Возможность отключения электродвигателя при снижении давления в трубопроводе.
12. Непрерывный контроль сопротивления изоляции с действием на отключение установки при снижении сопротивления изоляции системы «погружной электродвигатель — кабель» ниже (30±3) кОм.
13. Контроль тока электродвигателя и контроль напряжения сети.
14. Возможность регистрации тока электродвигателя регистрирующим амперметром Н3005, который поставляется по отдельному заказу.
15. Запрет повторного включения электродвигателя после срабатывания защиты от перегрузки, кроме случая, когда отключение произошло по причине отклонения напряжения питающей сети выше 10 или ниже 15 % от номинального значения.
16. Включение установленных в КТППН освещения и наружной световой сигнализации об аварийном отключении электродвигателя.
17. Возможность настройки на месте эксплуатации защит от перегрузки, недогрузки и выбора рабочей зоны по напряжению питающей сети.
18. Отключение электродвигателя при снижении напряжения питающей сети ниже 0,75 UHOM.
19. Запрет включения электродвигателя при восстановлении напряжения питающей сети с нарушением порядка чередования фаз.
20. Запрет включения электродвигателя при турбинном вращении.
21. Подключение геофизических приборов на напряжение 220 В с током до 6 А.
22. Подключение переносных токоприемников на напряжение 36 В с током до 6 А.
23. Подключение трехфазных токоприемников на напряжение 380 В с током фазы до 60 А.
24. Подключение однофазных токоприемников на напряжение 220 В с током фазы до 40 А.
ПОДСТАНЦИИ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ СЕРИИ КТППНКС
КТППНКС предназначены для электроснабжения, управления и защиты четырех центробежных электронасосов (ЭЦН) с электродвигателями мощностью 16—125 кВт для добычи нефти из кустов скважин, питания до четырех электродвигателей станков-качалок и передвижных токоприемников при выполнении ремонтных работ.
КТППНКС рассчитаны на применение в условиях Крайнего Севера и Западной Сибири.
Климатическое исполнение УХЛ, категория размещения 1, группа условий эксплуатации М4.
В шифре 5КТППНКС-650/10/1.6-85УХЛ1, ВН-6 кВ приняты следующие обозначения: 5 — число применяемых трансформаторов; КТППНКС — буквенное обозначение изделия; 650 — суммарная мощность силовых трансформаторов в кВА; 10 — класс напряжения силовых трансформаторов в кВ; 1,6 — номинальное напряжение, на стороне низшего напряжения, кВ; 85 — год разработки; УХЛ1 — климатическое исполнение и категория размещения.
Требования к электрической прочности изоляции цепи 36В указаны в ГОСТах.
КТППНКС обеспечивает для каждого из четырех ЭЦН в кусте:
1..Включение и отключение электронасосной установки.
2. Работу электронасосной установки в режимах «ручной» и «автоматический».
3. Возможность управления электронасосной установкой дистанционно с диспетчерского пункта.
4. Автоматическое включение электродвигателя ПЭД с регулируемой выдержкой времени от 2,5 до 60 мин при подаче напряжения питания.
5. Автоматическое повторное включение электродвигателя ПЭД после его отключения защитой от недогрузки с регулируемой выдержкой времени от 3 до 1200 мин.
6. Возможность выбора режима работы с автоматическим повторным включением после срабатывания защиты от недогрузки или без автоматического повторного включения.
7. Возможность выбора режима работы ЭЦН с защитой от турбинного вращения или без защиты.
8. Отключение электродвигателя ПЭД и блокировку запоминания срабатывания защиты от перегрузки при отклонении напряжения питающей сети выше 10 или ниже 15 % от номинального, если это отклонение приводит к недопустимой перегрузке по току, и автоматическое повторное включение электродвигателя ПЭД после восстановления напряжения питания.
9. Разновременность пуска ЭЦН, подключенных к одному фидеру, определяемую выдержкой времени по п. 4.
10. Возможность управления ЭЦН от программного устройства.
11. Возможность управления ЭЦН в зависимости от давления в трубопроводе по сигналам контактного манометра.
12. Отключение блока управления (БУ) без дополнительной выдержки времени при токах короткого замыкания в цепи управления 220 В.
13. Отключение ЭЦН без дополнительной выдержки времени при коротком замыкании в силовой цепи.
14. Отключение электродвигателя ПЭД при перегрузке любой из фаз электродвигателя с выбором максимального тока фазы по амперсекундной характеристике. Минимальный ток срабатывания защиты от перегрузки должен составлять (1,1± ±0,05) от номинального тока электродвигателя ПЭД.
15. Отключение электродвигателя ПЭД с выдержкой времени на срабатывание защиты не более 45 с при изменении сигнала, характеризующего уменьшение загрузки ЭЦН на 15 % от рабочей загрузки электродвигателя. Уставка срабатывания защиты должна иметь регулировку изменения сигнала от 1 до 5 А.
16. Отключение электродвигателя ПЭД при снижении напряжения питающей сети до 0,75 UHOM.
17. Возможность отключения ПЭД по сигналам контактного манометра о порыве нефтепровода.
18. Запрещение включения ЭЦН после срабатывания защиты от перегрузки, кроме случаев, когда перегрузка была вызвана отклонением напряжения питающей сети выше 10 % или ниже 15 % от номинального.
19. Запрещение включения ЭЦН в турбинном вращении погружного электродвигателя.
20. Ручную деблокировку защит при отключенном ЭЦН.
21. Непрерывный контроль сопротивления изоляции системы «погружной электродвигатель — кабель» с регулируемой устав-кой сопротивления срабатывания 10 и 30 кОм на отключение без дополнительной выдержки времени.
2. Контроль тока электродвигателя ПЭД в одной из фаз.
23. Возможность выдачи электрического сигнала в систему диспетчеризации.
24. Возможность регистрации тока одного электродвигателя ПЭД в одной из фаз самопишущим амперметром, поставляемым по отдельному заказу.
25. Возможность подключения не -менее четырех входов технологических блокировок.
26. Возможность настройки на месте эксплуатации защиты от перегрузки и недогрузки, а также от превышения и снижения напряжения сети (выбор рабочей зоны).
27. Сигнализацию состояния любого ЭЦН с расшифровкой причины его отключения.
28. Подключение с помощью штепсельного разъема трехфазных передвижных токоприемников на напряжение 380 В с током фазы до 60 А.
29. Подключение геофизических приборов на напряжение 220В с током до 6 А.
30. Подключение переносных токоприемников на напряжение 36В с током до 6 А.
31. Возможность выбора режима работы ЭЦН с запретом включения на самозапуск при превышении напряжения питания 1,1 t/ном и без запрета.
32. Функционирование при колебаниях напряжения питающей сети от 0,85 до 1,1 номинального напряжения.
Рисунок 30. Макеты погружных насосов
КТППНКС обеспечивает:
1. Контроль напряжений 6 или 10 кВ и общего тока, потребляемого из сети, в одной фазе.
2. Учет потребляемой активной и реактивной электроэнергий.
3. Защиту от атмосферных перенапряжений в питающей сети 6 или 10 кВ (грозозащиту).
4. Управление обогревом.
5. Освещение коридора обслуживания.
6. Наружную световую мигающую сигнализацию об аварийном отключении любого ЭЦН.
7. Подключение четырех устройств управления электродвигателями станков-качалок.
8. Подключение замерных установок и блока местной автоматики на напряжение 380 В с токами фаз до 25 А.
9. Подключение других потребителей трехфазного тока напряжением 380 В с током фазы до 60 А (резерв).
10. Возможность подключения к трансформаторам ТМПН трехфазных токоприемников на напряжение 380 В с током фазы до 60 А.
Конструкция КТППНКС предусматривает:
воздушный ввод на напряжение 6 или 10 кВ;
шинные выводы к силовым трансформаторам, кабельные выводы на погружные электродвигатели;
транспортные и подъемные проушины для подъема кабины краном с установленным электрооборудованием и транспортирования ее волоком на собственных салазках на небольшие расстояния (в пределах монтажной площадки);
место для размещения средств индивидуальной защиты;
не менее двух болтов заземления для подсоединения к общему контуру заземления;
сальниковые уплотнения на кабельных вводах;
установку счетчиков электрической энергии с возможностью регулирования угла наклона от вертикали до 10°.
Все шкафы с электрооборудованием встраиваются в утепленную контейнерную кабину серии ККМ23, 5ХЛ1 ТУ 16-739.048—76 и должны иметь одностороннее обслуживание. Силовые трансформаторы устанавливаются рядом с кабиной.
КАБЕЛЬ
Для подвода электроэнергии к электродвигателю установки погружного насоса применяется кабельная линия, состоящая из основного питающего кабеля и срощенного с ним удлинителя с муфтой кабельного ввода, обеспечивающей герметическое присоединение кабельной линии к электродвигателю.
В зависимости от назначения в кабельную линию могут входить:
в качестве основного кабеля — круглые кабели марок КПБК, КТЭБК, КФСБК или плоские кабели марок КПБП, КТЭБ, КФСБ; в качестве удлинителя — плоские кабели марок КПБП или КФСБ; муфта кабельного ввода круглого типа.
Кабели марок КПБК и КПБП с полиэтиленовой изоляцией предназначены для эксплуатации при температурах окружающей среды до +90 °С.
Кабели КПБК и КПБП состоят из медных токопроводящих жил, изолированных в два слоя полиэтиленом высокой плотности и скрученных между собой (в кабелях КПБК) или уложенных в одной плоскости (в кабелях КПБП), а также из подушки и брони.
Кабели марок КТЭБК и КТЭБ с изоляцией из термоэласто-пласта предназначены для эксплуатации при температурах окружающей среды до +110 °С.
Кабели КТЭБК и КТЭБ состоят из медных, изолированных полиамидно-фторопластовой пленкой токопроводящих жил в изоляции и оболочках из термоэластопласта и скрученных между собой (в кабелях КТЭБК) или уложенных в одной плоскости (в кабелях КТЭБ), а также из подушки и брони.
Кабели марок КФСКБ и КФСБ с фторопластовой изоляцией предназначены для эксплуатации при температурах окружающей среды до +160 °С.
Кабели КФСБК и КФСБ состоят из медных, изолированных полиамидно-фторопластовой пленкой токопроводящих жил в изоляции из фторопласта и оболочках из свинца и скрученных между собой (в кабелях КФСБК) или уложенных в одной плоскости (в кабелях КФСБ), а также из подушки и брони.
В промежутках между изолированными и ошлангованными основными жилами круглых и плоских кабелей могут располагаться изолированные контрольные жилы меньшего сечения.
Задание: Ознакомившись с данным теоретическим материалом, выполните письменно задание, указанное в приложении 4.
|
