Буровая лебёдка БУ 4500 (реконструкция электропривода механизма подъёма) - часть 2

Таблица 2 - Скорости, приведенные к валу двигателя при среднем диаметре барабана.

4 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПРИВОДА ЛЕБЕДКИ

Среди различных задач СПО можно выделить 3 основные:

а ) спуск колонны скважины - крюк при спуске нагружен тормозным моментом удержания колонны, а подъем осуществляется порожнем состоянии;

б) подъем колонны - крюк при подъеме нагружен завлечением колонны из скважины, а спуск осуществляется пустом состоянии;

в) аварийный режим - при расхаживании колонны бурильных и обсадных колонн при ликвидации осложнений и аварий, связанных с затяжкой и прихватом бурильных груб; при подъеме колонны груб через закрытые провенторы.

Первая основная задача осуществляется с меньшими нагрузками и меньшей продолжительностью, чем вторая. Третья самая тяжелая по нагрузкам, на случается довольно редко и поэтому для нее лучше ограничивать время нагружения, чем завышать мощность привода для основною режима.

Таким образом для выбора мощности привода лебедки основываться будем на режиме среднего нагружения то есть начального подъема максимально длинной колонны. Средняя механическая скорость подъема всегда меньше скорости, обеспечиваемой при полной (номинальной) частоте вращения двигателя, из за не возможности мгновенною пуска торможения буровой лебедки.

Среднеквадратичный момент компенсируется разницей в режиме торможения статическою и момента торможения :

Каждый цикл подъема или спуска колонны на длину свечи может состоять из двух или трех периодов (смотри рисунок 3):

Так как бурильную колонну спускают при отключенном приводе буровой лебеде, то максимальная скорость спуска устанавливается и контролируется оператором.

5 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ

До недавнего времени современной системой привода буровой лебедки была системы «тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока», так как необходимы сложные сочетания характеристик такие как:

а) частые пуски, для которых не подходят синхронные привода;

б) десятикратный плавный диапазон регулирования частоты оборотов, что сложно было обеспечить приводу переменного тока;

в) многократный запас по максимальному моменту.

В настоящее время благодаря появлению мощных полупроводниковых приборов положение в этой области существенно изменилось. Современные электронные преобразователи дают возможность изменять в широком диапазоне частоту переменного тока, что позволяет плавно регулировать скорость вращающегося магнитного поля, а следовательно эффективно регулировать частоту вращения асинхронного и синхронного двигателей. Развитие в них микропроцессорного управления делает их надежными и постоянно расширяет функциональные возможности.

В виду недавнего развития частотного управления больших мощностей необходимый двигатель можно найти среди новых разработок, таких как электродвигатели серии АН, предназначенных для приводов буровых установок (лебедок, насосов и роторов), компрессоров, вентиляторов и т.д.

Серия AF - эго низковольтные частотно - регулируемые асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, открывающие линейку мощностей от 500 до 1250кВт [13J.

Двигатели данного типа (таблица 3) отличаются высоким удельным энергетическими показателями, большой перегрузочной способностью (3,5хМНОм)-Электродвигатели изготавливаются в стандартном исполнении (AF) и взрывозащищенном (AFD) и могут быть оснащены импульсивным датчиком скорости, термодатчиком обмотки статора и подшипников (РТС или Pt100).

Таблица 3 - Технические характеристики двигателя AFD432LC6

Так же следует учитывать перегрузки двигателя где:

а) 1,5 номинального тока в течении 2 минут в соответствии с ГОСТ 28173;

б) 2,0 момента номинального в течении 30 секунд в горячем состоянии;

в) 1,5 момента номинального в течении 120 секунд в горячем состоянии.

11рсимущества двигателя:

а) экономия электроэнергии благодаря высокому КПД;

б) полная адаптация к работе в системе «двигатель - преобразователь частоты», что обеспечивает высокие параметры регулирования;

в) для исключения протекания подшипниковых токов на двигателях со стороны обратной рабочему концу вала установлен изолированный подшипник SKF;

г) повышение срока эксплуатации, надежности и термической перегрузочной способности благодаря применению изоляции класса нагрев стойкости F (перегрев обмотки двигателя по классу В - 80 °С.

Примечание:

а) для класса изоляции «»Н» мощность двигателя может быть увеличена на 10% по отношению к мощности, указанной в таблицах.

б) по согласованию двигатели могут быть изготовлены с максимальным моментом выше указанных в каталоге значений;

в) мощность двигателя при ПB 60% может быть увеличена до Р2=1,3хР2н.

6 ВЫБОР И ОПИСАНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

6.1 Выбор преобразователя

В главе 2 были рассмотрены достоинства и недостатки двигателей, применяемых в системе подъема буровой лебедки. На основе этого можно сделать вывод, что для механизма буровой лебедки наиболее экономичным и практичным будет выбор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

В настоящее время существует несколько способов регулирования скорости асинхронного двигателя.

Наиболее простым - является реостатное регулирование скорости, однако, оно характеризуется малым диапазоном регулирования и низкими энергетическими показателями.

Также, сравнительно простым способом регулирования скорости асинхронного двигателя является изменение числа пар полюсов. Для него характерно отсутствие потерь (двигатель работает на естественных характеристиках), и как следствие высокие технико - экономические показатели. Основным его недостатком следует считать ограниченное число скоростей в заданном диапазоне регулирования и ступенчатое регулирование скорости.

Наиболее совершенной системой является система управления электроприводами переменного тока с частотным преобразователем и управлением от контроллера . Данная система позволяет изменить трехфазное выходное напряжение до значения напряжения сети с пропорционально увеличивающийся выходной частотой до настраиваемого значения. Что дает возможность управления трехфазным асинхронным двигателем с постоянным моментом до достижения номинальной частоты. Так же реализация системы управления буровой лебедки на базе ПЧ - АД, позволяет обеспечит основные требования предъявляемые к электроприводу в соответствии с технологическим процессом.

содержание .. 1 2 3 ..