Расчёт и выбор двухобмоточного трансформатора
Таблица №1
№
| U1,
В
| fМIN,
Гц
| fMAX,
Гц
| l,
м
| Pн, кВт
| Uн,
В
| η,
%
| Cos φ
| T,
0С
| Dк,
мм
| Dвн.об,
мм
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,82
|
|
|
|
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.
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
Тип, марка
| U1,
В
| Pн, кВт
| Uраб,
В
| η,
%
| Cos φ
| Dк,
мм
| 1ЭД32-117М
|
|
|
|
| 0,84
|
|
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;
jэк =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, = 0,65
(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
Число и сечение жил, мм2
| Конструкция кабеля ВхН
| Толщина изоляции, мм
| Диаметр изолированной жилы, мм
| 3×10
| 29,4х12,2
| 2,0
| 7х1,38
| 3×16
| 32,2х13,1
| 2,0
| 7х1,68
|
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)
42,66 (А)>34,51 (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 (5,39% < 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, 2772,5<37600·0,18, 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)
Расчёт и выбор двухобмоточного трансформатора
Трансформатор выбираем по двум параметрам Sн и Uн при этом коэффициент загрузки должен лежать в пределах Кзагр.=0,7…0,8.
Определяем необходимую мощность силового трансформатора по формуле:
(кВА) (1.23)
(кВА)
Находим марку силового трансформатора с каталожной мощностью и каталожным напряжением ступеней регулирования
Выбираем силовой трансформатор масляный, повышающий марки ТМПН-63/856-73УХЛ1. Параметры трансформатора представлены в таблице №4.
Таблица №4
Номинальная мощность, кВА
| Напряжение х.х. вторичной обмотки, В
| Ступень регулирования, В
| Потери х.х., Вт
| Потери КЗ, Вт
| Ток х.х., %
| Напряжение кз, %
|
| 657 – 698 – 739 – 781 – 824 – 856 – 900 – 941 – 982 – 1023
|
|
|
| 2,2
| 5,5
|
Коэффициент загрузки силового трансформатора составит:
(1.24)
, величина коэффициента загрузки лежит в пределах 0,7…0,8.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|