Расчёт и выбор кабельной линии
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 1. Рассчитать параметры и выбрать кабельную линию и промысловый трансформатор установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) для откачки нефти из скважины; 2. Рассчитать преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока для станции управления ЭТКС УЭЦН.
Графическая часть: 1. Структурная схема ЭТКС УЭЦН; 2. Схема замещения кабельной линии с распределенными параметрами; 3. Функциональная электрическая схема преобразователя частоты (ПЧ); 4. Таблица алгоритма переключения IGBT транзисторов, схемы замещения состояний автономного инвертора на интервалах 0…360 эл. Град.; 5. Графики (временные диаграммы) работы ШИМ; 6. Временные диаграммы выходных трехфазных ступенчатых напряжений ПЧ.
Исходные данные: Таблица №1
Обозначения принятые в таблице №1: lМ – глубина спуска погружного электродвигателя (ПЭД); РН – номинальная мощность на валу ПЭД; UН – номинальное напряжение ПЭД; η – коэффициент полезного действия ПЭД; cos φ – коэффициент мощности ПЭД; T – температура пластовой жидкости в скважине; DК – диаметр корпуса ПЭД; DВН.ОБ – внутренний диаметр обсадной колонны; U1 – напряжение промысловой сети; fМIN, fMAX – минимальная и максимальная частота выходного напряжения преобразователя частоты. АННОТАЦИЯ Данная курсовая работа посвящена проектированию и выбору элементов электрооборудования ЭТКС УЭЦН: кабельной линии и промысловому трансформатору, расчету двухзвенного преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения. В работе использовано: страниц 54, таблиц 10, рисунков 14.
ВВЕДЕНИЕ Значительную часть добываемой в России нефти получают из скважин, оборудованных для механизированной добычи, которую осуществляют насосным и компрессорным способами. Для насосной добычи используют штанговые плунжерные насосы или бесштанговые погружные центробежные электронасосы. Область экономически целесообразного применения того или другого вида насосной установки определяется сочетанием суточной производительности скважины и глубины подвески насоса. Бесштанговые погружные насосы используют на скважинах с форсированным отбором жидкости при значениях 400 – 500 м3/сут и на скважинах и на скважинах с меньшей производительностью 40 – 300 м3/сут при глубине скважины от 400 до 2800 м. Промышленностью выпускаются центробежные насосы ЭЦН около 30 типоразмеров с подачей от 40 до 500 м3/сут и номинальным напором 445 – 1480 м. Для работы в сильнообводненных скважинах с содержанием в жидкости повышенных количеств песка разработаны и внедрены в эксплуатацию износостойкие насосы ЭЦН с некоторыми конструктивными изменениями (применены резина, пластмасса, хромистые стали), повышающими стойкость насоса против износа и коррозии.
РАСЧЁТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СКВАЖИННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ Выбор подходящей марки погружного электродвигателя На основании исходных данных выбираем марку погружного электродвигателя из каталожных данных, и занесём их в таблицу №2. Таблица №2
Расчёт и выбор кабельной линии Выбор сечения кабельной жилы производим с учетом механических характеристик, условий нагрева, допустимых потерь напряжения и мощности в нормальном режиме, механической прочности и термической устойчивости к токам короткого замыкания. Из всех значений, полученных условий, выбирается наибольшее сечение. Сечение жил выбираем таким образом, чтобы они соответствовали минимальным приведенным годовым затратам на эксплуатацию кабельной линии, которые в существенной степени определяются потерями энергии в линии. При упрощенном подходе это требование сводится к применению нормативной экономической плотности тока и определению расчетного экономического сечения токопроводящей жилы F1 по формуле: (мм²) (1.1) Где, Iм.р. – максимальный расчетный ток в кабельной линии при нормальном режиме работы; jэкв. =2,5 А/мм2 экономическая плотность тока, принимается на основе опыта эксплуатации. Для упрощения расчетов принимаем режим работы электродвигателя номинальным. Тогда величина тока Iм.р определяется из выражения: (А) (1.2) Где, – активная, реактивная и полная мощности, потребляемые УЭЦН из промысловой сети. Рассчитываем активную мощность потребляемую УЭЦН: (кВт) (1.3) Где, – необходимая мощность на валу приводного электродвигателя, потребляемая центробежным насосом; η – КПД электродвигателя, взятое из таблицы №2. (кВт) Рассчитываем реактивную мощность потребляемую УЭЦН: (кВАр) (1.4) Где, = 0,67 (кВАр) Рассчитываем полную мощность потребляемую УЭЦН: (кВА) (1.5) (кВА) Подставляя, рассчитанные величины в формулу 1.2 получим максимальный рабочий ток электродвигателя. (А) Рассчитываем сечение жилы основного кабеля питания УЭЦН, подставим известные значения в формулу 1.1. (мм²) Выбираем ближайшее стандартное значение мм2 и сечение кабеля удлинителя мм2 . Данные для основного и удлинительного силового кабеля марки КПБП занесём в таблицу №3. Таблица №3
Проверяем возможность размещения погружного агрегата (кабель + центробежный насос) в скважине: (мм) (1.6) Условия размещения выполняются. Проверяем выбранные сечения по длительно допустимому току Iдл.доп. Согласно ПУЭ допустимый длительный ток Iдл.р для кабелей с медными жилами, с резиновой или пластмассовой изоляцией, бронированных, трехжильных, находящихся в земле составляет 90 А для сечения токопроводящей жилы 10 мм2. Этот ток принят для температуры жилы + 65 ˚С и земли + 15 ˚С. Длительно допустимый ток при другой температуре окружающей среды можно определить с помощью поправочного коэффициента К(t) который, если считать коэффициент теплоотдачи неизменным, выражается формулой: (1.7) Где, tдл.доп – длительно-допустимая температура для кабеля КПБП, равная + 95˚С; tо.р – расчетная температура окружающей среды равная +15°С; tо.с – температура среды, окружающей кабель, которую условно можно принять равной температуре пластовой жидкости, окружающей кабельную линию в скважине. Длительно допустимый ток погружного кабеля КПБП: (А) (1.8) Произведём проверку соблюдения условия, при котором : (А) 51,41 (А)>27,46 (А), значит , условие соблюдается. Потери напряжения в кабельной линии Потери напряжения ΔUкл в номинальном режиме работы установки ЭЦН равны (В) (1.9) и не должны превышать в нормальном режиме 10 % от номинального расчетного напряжения. (1.10) В качестве последнего используем номинальное напряжение погружного электродвигателя. Это напряжение зависит от мощности, диаметральных размеров, рода изоляции и других условий и поэтому не бывает одинаковым у всех типов двигателей. Одинаковое напряжение для всех типоразмеров погружных электродвигателей нецелесообразно, т.к. это ухудшает их характеристики и усложняет их производство. Рассчитываем активное сопротивление кабеля, которое равное: (Ом) (1.11) Где, λ – удельная проводимость меди равная 59 См.м/мм2; α – температурный коэффициент сопротивления для меди равный 0,004 град –1; tкаб – температура жилы кабеля в ˚С, принимаемая, как температура пластовой жидкости. (Ом) Рассчитываем индуктивное сопротивление кабеля, равное (Ом) (1.12) Где, - длина кабельной линии (км); Диаметр жилы (мм); толщина изоляции (мм); (мм). (мм) (1.13) (мм), Тогда, подставим рассчитанные величины в формулу 1.12 и получим следующий результат: (Ом) Рассчитываем потери напряжения ΔUл в номинальном режиме работы установки ЭЦН подставляя рассчитанные величины в формулу 1.9: (В) или в относительных единицах по формуле 1.10 получим: (%), что можно считать допустимым (0,93% < 10 %), т.е. кабельная линия проходит по потерям напряжения.
Потери мощности в кабельной линии Величина активной ΔРкл, реактивной ΔQкл и полной ΔSкл потери мощности в кабельной линии зависит от активного Rл и реактивного Хл сопротивлений фаз токопроводящего кабеля. Приближенно нагрузочные потери мощности в линии можно определить по номинальному напряжению погружного электродвигателя (Вт) (1.14) (Вт) Произведём проверку при этом должно соблюдаться условие: , следовательно, 511,1<32000·0,18, условие соблюдается. Произведём расчёт активной мощности подводимой к кабельной линии в начале участка сети (кВт) (1.15) (кВт) Рассчитываем потери реактивной мощности в кабельной линии (кВАр) (1.16) Напряжение в начале кабельной линии, которое должно обеспечивать трансформатор промысловой станции управления для получения номинального напряжения на погружном электродвигателе составляет: (В) (1.17) (В) Реактивная емкостная мощность рассчитывается по формуле: (кВАр) (1.18) Где, ток зарядный (А); (1.19) [См/км]; (1.20) (См/км), подставим значение Вл в формулу 1.19 и получим следующее: (А) Подставим известные величины в формулу 1.18 и получим результат: (кВАр) Рассчитываем потери реактивной мощности, в кабельной линии подставляя известные значения в формулу 1.16 (кВАр) Полная реактивная мощность установки ЭЦН с учетом зарада-разряда (кВАр) (1.21) (кВАр) Полная мощность на входе кабельной линии (кВА) (1.22) (кВА)
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2601)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |