Электроснабжение и электроборудование буровой установки (стр. 2 из 12)

Для выполнения подъемных операций электродвигатель лебедки должен обеспечивать подъем максимально возможного груза на крюке. Максимальную ввозную нагрузку на крюке от массы всей колонны бурильных труб называют номинальной грузоподъемностью буровой установки и обозначают Q_н. При этом мощность электродвигателя в кВт, необходимая для подъема колонны весом Q_н в кН со скоростью V в м/с, можно определить по формуле:

(2.1)

где h - к.п.д. подъемной системы от вала электродвигателя до

крюка;

V – установившаяся скорость подъема при номинальной

нагрузке.

Если выбрать номинальную мощность двигателя P_н по формуле, т.е. Р_н = Р_под,, то в рабочие периоды при Q=Q_н двигатель будет нагружен до номинальной мощности.

Однако при Q < Q_н или при выполнении вспомогательных операций двигатель будет недогружен.

При этом средняя нагрузка на

двигатель будет значительно ниже номинальной мощности электродвигателя, и двигатель будет недоиспользован по мощности.

Для полного использования мощности электродвигателя в процессе подъемных операций необходимо учесть повторно-кратковременный характер нагрузки на крюке. Для этого вычисляют эффективную (среднеквадратичную) мощность нагрузки по выражению.

, (2.2)

где с – коэффициент, учитывающий уменьшение веса труб при

подъеме (0,9)

h_мех – механический к.п.д. передачи от двигателя до крюка

(0,7¸0,75)

t_п – время подъема 1 свечи, сек

t_в – время вспомогательной операции за цикл подъема

полной свечи t_в = 40 с, если имеется АСП, без АСП –t_в =100 с.

b - коэффициент, учитывающий ухудшения условий

охлаждения двигателя при его остановках (0,5).

Если двигатель имеет принудительное охлаждение или вращается во время цикла, а включение нагрузки осуществляется муфтами, то a = 1.

Выбранный двигатель должен удовлетворять условию Р_экв £ Р_н.

На буровой установке БУ-2500ЭУ применяется буровая лебедка типа БУ-125Э. Выбираем электродвигатель для приведения ее в движение.

Предварительно рассчитаем мощность двигателя по формуле:

, (2.3)

Из условия Р_дл £ Р_н, выбираем двигатель постоянного тока АКБ 550-13-62-8, Р_н = 550 кВт, U_н = 6 кВ, h = 93 %, и двигатель постоянного тока СДН14-44-12У3 Р_н = 500 кВт, U_н = 6 кВ, h = 0,92,

Делаем проверку выбранного двигателя методом эквивалентной мощности:

;

Зная длину свечи и скорости подъема, определяем время подъема на высоту одной свечи

l = 25 м

t_n = l/V_про ; (2.4)

t_n = 25/0,2 = 125 с

Так как буровая установка БУ-2500ЭУ не снабжена механизмами АСП, то t_в = 100 с.

= 425 кВт

Выбранный двигатель удовлетворяет условию Р_экв £ Р_н

425 кВт < 550 кВт.

2.2 Технико-экономическое обоснование выбранного двигателя лебедки

Сравниваем по технико-экономическим показателям асинхронный и синхронный двигатели для применения их.

Таблица 2.1 Технические характеристики АД.

Тип	Рн, кВт	Uн, кВ	h	cos j
АКБ-13-62-8	550	6	0,93	0,87
СДН14-44-12У3	500	6	0,92	0,9

Среднегодовая нагрузка на валу двигателя Р = 385 кВт

Рассчитываем потери активной мощности АД DР_а, кВт:

, (2.5)

где Р – среднегодовая нагрузка на валу двигателя, кВт;

h - к.п.д. двигателя

кВт

Определяем потери активной мощности второго двигателя Р_а, кВт:

(2.6)

кВт

Внесем результаты полученных расчетов в таблицу и определим степень экономичности выбранного электродвигателя.

Таблица 2.2

Показатели	Ед. изм.	Обозначение	Источник	АКБ-13-62-8	СДН14-44-12У3
1	2	3	4	5	6
Номинальная мощность	кВт	Рном	Исх.данные	550	500
Нагрузка на валу	кВт	Р	Исх.данные	385	385
Коэф.нагр-ки дв-ля	Кз	Р/Рном	0,7	0,77
Капитальн. вложен.	руб.	К	Каталог	117300	139400
Суммарный коэф. отчислений	-	р	Исходные данные	0,225	0,21
КПД	%	h	Каталог	0,93	0,92
Коэф. мощности	cosj	Каталог	0,87	0,9
Продолжение таблицы 2.3.
1	2	3	4	5	6
Потери акт. мощности	кВт	DР	Каталог	30	33,5
Стоимость 1кВт/год	руб.	g	Каталог	5280	5280
Стоимость год-ых потерь эн-ии	руб/год	Сэ		159984	236544
Годовые затраты	руб/год	З	+	186376,5	265818
Разность год. затрат	руб/год	DЗ	З2-З1	-	79441,5
Нормальн. коэф. эффективности		Исх. данные	0,15	0,15
Степень экономичности	%	d	100	66,7

З₁ = рК + DРg; (2.7)

З₁ =

З₂ =

По технико-экономическим показателям выбираем для привода буровой лебедки двигатель АКБ-13-62-8

DЗ = З₂ – З₁ (2.8)

DЗ = 265818 – 186376,5 = 79441,5 р.

(2.9)

=66,7 %

2.3 Расчет электрического освещения

Тип светильников выбирают по исполнению – должно соответствовать условиям окружающей среды. Для взрывоопасных помещений применяют светильники взрывозащищенные типа ВЗГ, ВЧА, ВЗВ, а также НЗБ,НЧБ,НОБ и т.д.

Рисунок 2.1

Расчет освещения роторного стола выполним точечным методом.

Определяем расстояние d, мм

d₁ = d₂ = 2250 мм;

d₃ = d₄ = d₅ = d₆ =

мм

Определяем tq a.

, (2.10)

Находим a и cos³a

a₁ = 14

a₂ = 24

cos³a₁ = 0,913

cos³a₂ = 0,762

Находим силу тока I_а, кд

I_а1 = 259 кд

I_а2 = 237 кд

Определяем горизонтальную освещенность Е_г, лк от условной лампы

, (2.11)

лк

лк

Определяем сумму освещенности

(2.12)

лк

Определяем световой поток одной лампы

, (2.13)

где k_з – коэффициент запаса;

m - коэффициент отражения.

лм

Определяем мощность одной лампы из условия

F_л £ F_н (2.14)

1737 лм £ 1845 лм

Р_лн = 150 Вт

Определяем установленную мощность Р_уст, Вт

Р_уст = Р_лн п, (2.15)

где п – количество светильников

Вт.