Дипломная (вкр): Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

Токовая отсечка без выдержки времени (50/51). Предназначена для защиты от многофазных коротких замыканий, которые всегда сопровождаются значительным возрастанием тока в поврежденном электродвигателе и понижением напряжения в питающей сети. Такие повреждения опасны не только для электродвигателя, но и для других неповреждённых электроприемников. Ток срабатывания первой ступени токовой защиты отстраивается от пускового тока двигателя:

сз = Котс·Iпуск ,

Где  - пусковой ток двигателя М-1, .

.

Время срабатывания защиты tсз = 0,06 с - определяется собственным временем срабатывания защиты и промежуточных реле. Оценка чувствительности ТО (чувствительность оценивается относительно 3-х фазного короткого замыкания на выводах электродвигателя):

Согласно ПУЭ, чувствительность достаточна.

Максимальная токовая защита (50/51). Предназначена для защиты от сверхтоков технологической перегрузки. В условиях эксплуатации некоторые электродвигатели могут перегружаться приводимыми в движение механизмами. При недопустимой длительности перегрузки электродвигатель должен быть разгружен. Технологические перегрузки могут устраняться автоматически или обслуживающим персоналом без останова механизма или только после его останова (например, завал угля в дробилке). Поэтому защита от перегрузки имеет выдержку времени и может выполняться с действием на автоматическую разгрузку механизма, на сигнал или на отключение электродвигателя. Ток срабатывания максимальной токовой защиты отстраивается от номинального тока, протекающего по линии:

Выдержка времени срабатывания защиты: tСЗ = 10 с. По ПУЭ, проверка чувствительности не производится.

Защита от замыканий на землю (50N/51N). Ток срабатывания защиты от замыканий на землю отстраивается от суммарного емкостного тока защищаемых объектов.

0сз=Котс·Кбр·IС ,

где Котс = 1,3 - коэффициент отстройки,

Кбр = 5 - коэффициент, учитывающий возрастание емкостного тока при дуговых перемежающихся ОЗЗ.

IС = (IСД+ IСЛ) - суммарный емкостной ток двигателя и кабельной линии;

Найдём емкостной ток двигателя:

Д = C0·ω·Uн ,

где ω = 2·π·50 = 314 рад/с.

Собственная емкость двигателя:

;

номинальные параметры двигателя:

Sн = 941 МВА; Uн = 6,3 кВ.

ICД = 4,05·10-6·314·6300 = 8 А.

Поскольку ёмкостной ток линии много меньше, чем ёмкостной ток двигателя, учитывать его не будем.

Защита действует на отключение; tсз >tсамозап - время срабатывания защиты отстраивается от времени самозапуска. Выполним проверку чувствительности:

,

где IC пов = 0,035+0,004 = 0,04 А - емкостной ток защищаемого объекта;

ICΣmin = ICЛ(от ГРП) = 0,13 А - минимальное значение суммарного емкостного тока сети;

Кч = 1,25 - минимальный коэффициент чувствительности;

.

Чувствительность недостаточна.

Защита от тепловой перегрузки (49RMS). На двигателях установлены термодатчики, сигнал от которых идёт в АСУ ТП. Поэтому проблемы с непосредственным контролем температуры не возникает. Если бы термодатчики отсутствовали, можно было бы использовать тепловую защиту, реализованную с помощью математической модели нагрева и охлаждения обмоток.

Минимальная токовая защита (37). ПУЭ не предусматривает установку данной защита, но её использование может продлить срок службы двигателя.

Для двигателя М-1:

Принимаем Iсз = 20% от Iн.

Выдержку времени примем tсз = 10 с.

Защита от небаланса (46). Для двигателя небаланс вреден из-за того что он снижает срок его службы, приводит к более быстрому старению изоляции, к выходу двигателя из строя.

Принимаем Iсз = 10% от Iн.

Выдержку времени примем tсз = 0,3 с.

Затянутый пуск и блокировка ротора (48-51LR). Выбор параметров данной защиты зависит от типа двигателя и технологического процесса.

Примем: Icз =115 % от Iн

Выдержка времени затянутого пуска: t = 40 с

Выдержка времени блокировки ротора: t =10 с

Количество пусков в час (66). Для двигателя привода ротора М-1 примем следующие значения:

Период времени - 1 час

Кол-во пусков в час - 3

Кол-во послед. холодных пусков - 3

Кол-во послед. горячих пусков - 3

Время между пусками - 10 мин.

Расчёт уставок защит других двигателей выполняется аналогично.

12. Тепловой расчёт теплосистемы буровой установки

.1 Выбор и обоснование системы теплообеспечения

Выполнение буровых работ связано с потреблением не только электрической энергии, но и тепловой. Тепловая энергия расходуется на обогрев здания буровой, поддержания необходимой температуры бурильного раствора, при выполнении технологических операций в ходе бурения скважин.

Обеспечение микроклимата в помещении буровых установок при бурении скважин, одна из основных проблем рационального ведения буровых работ в холодный период года.

На буровых установках ООО БК Нарьян-Марского филиала «Евразия» источниками тепловой энергии при теплоснабжении служат блочные котельные установки с котлами типа Е-1-9 и теплогенераторы ТГ-3,5 обеспечивающие тёплым воздухом помещения буровой установки.

Тепло, вырабатываемое котлами в виде пара расходуется в основном для обогрева водяных трубопроводов, при подогреве запаса воды для технологических нужд и для котельной; для подогрева воды при опрессовке труб в зимний период и для других мелких производственных нужд.

Пар для обогрева помещений не используется из-за трудоёмкости монтажа калориферов, разветвлённой сети паропроводов, конденсатоотводов и сборников при кратковременном характере буровых работ. Поэтому использование котельных установок только для этих целей не оправданно в современных условиях. Так, например, все трубопроводы можно обогревать электронагревательными элементами типа ЭНГхл, проложив их под теплоизоляцию труб, а для обеспечения

паром процесс опрессовки труб и другие мелкие работы можно использовать передвижную паровую установку (ППУ) на автошасси.

Теплогенераторы обеспечивают горячим воздухом помещения МНО и устье скважины, где оборудована противофонтанная арматура. Состав и состояние воздушной среды в помещениях буровой зимой, характеризуется высокой динамичностью, в результате чего создаются дискомфортные условия для работы, и осложняется технология буровых работ.

Обеспечение микроклимата в помещении буровой установки одна из основных проблем рационального проведения буровых работ в холодный период года. Используемые теплофикационные оборудования на буровых далеко не совершенны и не позволяют обеспечить в помещениях буровых требуемых норм микроклимата, параметры которых регламентированы ГОСТ 12.1.005-76 и санитарными нормами СН245-71. По этим требованиям в помещениях буровых зданий параметры воздуха должны быть  ,  ,

Использование электронагревательных приборов для этих целей экономически не оправдано, так как дизельных агрегатов не превышает 45%, в то время коэффициент полезного действия (КПД) котлоагрегатов и теплогенераторов 1,5 раза выше при использовании менее качественного топлива.

Расчёт теплопотерь в помещениях даёт очень, приближённые данные расхода теплоты необходимой для поддерживания микроклимата. Выбор рациональной системы теплоснабжения здания буровой и теплофикационного оборудования для его отопления и подогрева бурового раствора и процесса бурения актуальная задача, от решения которой во многом зависит технология буровых работ в условиях сурового климата.

К системам теплоснабжения помещений буровых установок предъявляются следующие требования;

) Экономичность расхода энергоносителя;

) Необходимая теплопроизводительность для обогрева помещений;

) Обеспечение регулируемого подвода теплоты к рабочему месту;

) Минимальная загрязнённость воздуха вредными выделениями и неприятными запахами;

) Безопасность в отношении пожара, взрыва и травматизма;

) Хорошая компоновка с основным оборудованием буровой установки, простота и надёжность в эксплуатации.

В связи с переводом на электропривод основного оборудования буровой установки возрастает мощность ДЭС при индивидуальной системе электроснабжения. При этом часть теплоты сгорания в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) используется на полезную работу, а остальное её количество расходуется при охлаждении самого двигателя и с выхлопными газами.

Утилизация теплоты сгорания ДЭС позволила бы получить не только существенную экономию средств, но и пересмотреть вопрос экономичности дозагрузки электростанции нагревательными приборами, так как в этом случае возрастает КПД установки. Это в принципе позволяет полностью решить проблему отопления буровых установок.

Воздушная система отопления буровой ДЭС является более мобильной. В этом случае ДЭС можно расположить рядом с машинонасосным отделением (МНО). Тёплый воздух из радиатора дизеля забирается вентилятором и по трубопроводу подаётся в обогреваемое помещение. В МНО тёплый воздух по трубам системы отопления подаётся непосредственно к объектам обогрева и рабочим местам.

Выхлопные газы по гибкому металлическому трубопроводу поступает в теплообменник, где выхлопные газы отдают теплоту воздуху, подаваемого вентилятором в теплообменник. Далее по воздухопроводу на обогрев помещений силового оборудования - вышечного блока. То есть предлагается две системы воздушного отопления буровой установки.

) Тёплым воздухом радиатора ДЭС - помещение МНО.

) Тёплым воздухом утилизированным в газовоздушном теплообменнике.

Воздушная схема требует более громоздкое оборудование, так как Воздух как теплоноситель имеет низкие теплотехнические параметры. В тоже время эта схема лишена недостатков водяной схемы утилизации, удобна в эксплуатации. Дешевле особенно в районах крайнего севера.

При перевозках буровой установки быстросъёмные соединения воздушного и газового трубопроводов позволяют быстро отключить ДЭС от МНО и транспортировать их отдельно.

Применение воздушного отопления даёт возможность создания в рабочей зоне необходимой температуры; более равного распределения теплового потока в здании буровой и МНО, что повышает комфортность условий труда буровой бригады, обогрев технологического оборудования и материалов используемых в процессе бурения.

Первичным теплоносителем ДЭС являются выхлопные газы, вода из системы охлаждения дизеля и конвективные потоки воздуха от его корпуса. Вода из системы охлаждения дизеля обладает сравнительно большим водяным эквивалентом (5500-6000), но её температура на входе не превышает 90. Поэтому в некоторых случаях для использования охлаждающей воды дизеля в целях отопления её не необходимо подогревать в утилизаторах за счёт теплоты выхлопных газов.

Основную сложность представляет утилизация теплоты выхлопных газов. К положительным свойствам, этих теплоносителей, относится их высокая температура (400-500 °C) при низком давлении в теплообменном аппарате (0,2-0,18 Мпа).

К недостаткам относится:

громоздкость аппаратуры утилизации, обусловленная низким коэффициентом теплообмена поскольку водяной эквивалент выхлопных газов ДЭС ( W=mc, где m-массовый расход газов, а с- теплоёмкость )не превышает 160-180

Недопустимость больших сопротивлений на выхлопном коллекторе (в теплообменнике), так как это отрицательно влияет на работу двигателя.

Оседание негорючих компонентов топлива на поверхности теплообмена, при охлаждении газов ниже 150, в результате чего снижается эффективность теплообменника.

Токсичность газов.

В качестве вторичного теплоносителя, при воздушной системе отопления, является воздух окружающей среды. Воздух удобен в эксплуатации и дешёв; не требует транспортировки до места применения; не требует монтажа; места хранения и подогрева.

12.2 Расчёт теплопотерь

Технические характеристики МНО.

Габариты здания по внутреннему объёму,

Длина,

Ширина,

Высота,

Площадь дверных проёмов

Проём желобов

Мощность, ;

Насосы,

Перемешиватели,

Вибросита,

Блок приготовления раствора,

Центрифуга,

Гидроциклон,

Блок очистки воды,

Насос обмывания штоков,

Насос центробежный водяной,

Освещение,

Пескоотделитель,

Дегазатор,

Конвейер,

Ёмкости с раствором  - 8 штук

Согласно ГОСТ 12.1.005-76 и в соответствии с санитарными нормами СН-245-71 параметры воздуха в рабочей зоне бурового здания должны составлять

 Скорость воздуха в рабочей зоне

Для районов НАО параметры наружного воздуха  - температура холодной пятидневки.

средняя расчётная скорость ветра