Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

(РОБОТА)

 

 

з дисципліни „Електротехніка та електропостачання”

(назва дисципліни)

на тему: „ Розрахунок електрообладнання та електропостачання

об’єктів НГП”

 

 

ЕЕП.301.0ХХ.000 КР

 

Зразковий варіант

 

Студента 3 курсу 301 групи

напряму підготовки 6.050304

„Нафтогазова справа”

спеціальності________________________

 

(з.кн. № 000ХХ)

(прізвище та ініціали)

Керівник: доцент, к.т.н. Єрмілова Н.В.

____________________________________

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

 

Національна шкала _______________________

Кількість балів: _____Оцінка: ECTS ______

 

Члени комісії ________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ __________________________

(підпис) (прізвище та ініціали

 

м. Полтава - 2015 рік

 

 

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

 

Кафедра автоматики і електропривода

 

 

Завдання до курсової роботи з дисципліни

“Електротехніка та електропостачання”

 

Студенту _________________ групи 301 НГ

 

Завдання № ХХ

 

Розробити електропривод бурового насосу, верстату –качалки та

систему електропостачання бурової установки за наступними даними:

 

1. Буровий насос 2. Верстат-качалка

 

№	Параметр	Поз.	Величина
	Продуктивність	Q	15 л/с
	Тиск	H	22 Н
	Синхр. шв. двиг.	no	750 об/хв
	Клас ізоляції двиг.		В
	Коефіц. запасу	К	1,03
	Об’ємний ККД	hо	0,97
	Гідравлічн. ККД	hг	0,92
	Механічний ККД	hм	0,95
	ККД передачі	hп	0,90
	Коеф.зниж.струму	a	0,6

№	Параметр	Поз.	Величина
	Тип В-К	СКД 8-3-4000
	Макс. кр. мом.роб	Мmaxo	26 кН*м
	Макс. кр. мом.хол	М’maxo	20,8 кН*м
	Середн. крутний момент	Мсерo	11,44 кН*м
	Кількість коливань	nк
	Синхр. швидкість двигуна	no	1500 об/хв
	ККД передачі	hп	0,9
	Коефіцієнт запасу	К	1,4

 

3. Система електропостачання бурової установки

 

Параметр	Р1	h1	cosj 1	К01	L1	L01	Р3	h3	cosj 3
Величина	800 кВт	95%	0,8	0,8	90м		100 кВт	92%	0,86

 

Параметр	К03	L3	Р4	h4	cosj 4	К04	L4	Р5
Величина	0,7	95м	250 кВт	92%	0,8	0,3	90м	48 кВт

 

Параметр	h5	cosj 5	К05	L5	Р6	h6	cosj6	К06	L6
Величина	93%	0,9	0,4	85м	4,6 кВт	100%	1,0	0,9	92м

Завдання видав: _____________

Дата видачі: _______________

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ЕЕП.301.0ХХ.000 КР

Розроб.

Перевір.

Єрмілова Н.В

Реценз.

Н. Контр.

Затверд.

Зміст

Літ.

Акрушів

ПолтНТУ, гр.301 НГ

Зміст

І. Теоретична частина

Технічні дані завдання

1. Розрахунок електропривода бурового насоса……………………………………....3

Вступ………………….................................................................................................3

1.1. Визначення необхідної потужності електродвигуна бурового насоса………………………………………………………………………………4

1.2. Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність та можливість запуску…………………………………………..……………................................4

1.3. Розрахунок пускових резисторів у колі статора…………………………….....6

1.4. Розроблення електричної схеми…………………………………………..……7

2. Розрахунок електропривода верстата-качалки………….…………………………9

Вступ……………………………………………..……………………………………9

2.1. Визначення необхідної потужності електродвигуна балансирного верстата-качалки…………………………………………………………………….……......10

2.2. Перевірка електродвигуна за еквівалентним моментом………………...........10

2.3. Перевірка двигуна на можливість запуску……………………………............12

2.4. Побудова механічної характеристики електродвигуна……………………....13

2.5. Розроблення електричної схеми електропривода верстата-качалки……………………………………………………………………………..15

2.6. Вибір елементів схеми………………………………..………………………….16

3. Розрахунок системи електропостачання бурової установки………..……….…..19

3.1. Побудова системи електропостачання бурової установки…………….........19

3.2. Визначення потрібної потужності, вибір конденсаторної батареї і трансформаторів……………………………………………………………..........20

3.3. Визначення площі перерізу жил кабелів……………………………………...22

3.4. Перевірка обраних кабелів за падінням напруги………………………..........23

3.5. Вибір плавких вставок запобіжників………………………………….............24

3.6. Перевірка захисту дротів електричних ліній від струмів короткого замикання……………..………………………………………..............................26

ІІ. Графічна частина

1. Схема електрична силової частини електропривода бурового насоса

2. Схема керування електроприводом бурового насоса

3. Навантажувальна діаграма електропривода верстата-качалки

4. Механічна характеристика електродвигуна верстата-качалки

5. Схема електрична електропривода верстата-качалки

6. Система електропостачання бурової установки

1.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ЕЕП.301.0ХХ.000 КР

РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОПРИВОДА БУРОВОГО НАСОСА

Вступ

Буровий насос призначений для нагнітання бурового розчину в бурильну колону і створення циркуляції бурового розчину в свердловині у процесі буріння.

Бурові насоси – основні споживачі електроенергії (70-80% установленої потужності двигунів бурової установки). Потужність сучасних бурових насосів коливається від 300 до 3000 кВт. Для кожного класу бурової установки насос повинен мати визначену потужність, подачу й тиск.

Насоси можуть працювати при температурі навколишнього середовища ±50°С. При цьому температура бурового розчину коливається від –1 до 80°С. Буровий насос має бути пристосований до ступінчастої зміни подачі в процесі буріння в 2–3 рази. До того ж він повинен мати здатність короткочасно розвивати необхідний тиск для продавлення частинок вибуреної породи, які осіли в затрубному просторі.

Час роботи насоса – від 30 хвилин до 200 годин і більше залежно від терміну роботи долота. Термін періодичних технологічних зупинок може складати 3–15 хвилин для нарощування бурильної колони, близько 10 годин при спуску й підйомі долота з великої глибини.

Аналіз конструктивних особливостей різних типів насосів показує, що вимоги технології продавлення найбільше задовольняють поршневі горизонтальні насоси. Поршневі насоси мають потужність 32, 50, 80, 125, 190, 235, 300, 345, 475, 600, 750, 950, 1180, 1840 кВт при максимальній подачі 40–50 л/с бурового розчину й розвивають максимальний тиск 90–105 МПа при мінімальних подачах. Регулювання подачі насоса від 5–20 л/с до максимальної здійснюється ступінчасто заміною поршнів і втулок різних діаметрів. В сучасних схемах регулювання подачі здійснюють регулюванням швидкості обертання двигунів за допомогою потужних частотних перетворювачів. У якості привідних двигунів використовуються потужні синхронні та асинхронні двигуни з короткозамкненим та фазним ротором, які живляться напругою 6000 В.

При обертовому бурінні з безперервною циркуляцією розчину застосовуються поршневі насоси з різними структурними схемами:

- прямодіючі,

- привідні.

Ефективність різних структурних схем насосів визначається простотою конструкції, технологічністю, кількістю швидкозношуваних деталей, вірогідністю безвідмовної роботи, масою, ККД і т. ін.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ЕЕП.301.0ХХ.000 КР

1.1. Визначення необхідної потужності електродвигуна

Бурового насоса

Потужність привідного електродвигуна для усталеного руху визначаемо за формулою:

 

кВт,

де К - коефіцієнт, що враховує можливість тривалого перевантаження насоса;

Q_сер - середня продуктивність насоса, ;

Н - найбільший тиск, який насос повинен розвивати на виході, або Па;

h - загальний коефіцієнт корисної дії технічної системи:

h=h₀· h_г· h_м· h_п=0,97·0,92·0,95·0,90=0,763

де h₀- об’ємний ККД бурового насоса, із завдання h₀=0,97;

h_г – гідравлічний ККД бурового насоса, h_{г =} 0,92;

h_м – механічний ККД насосного агрегату, h_м = 0,95;

h_п – ККД передачі між двигуном і насосом,. .

Після визначення необхідної потужності з додатку обираю найближчий, більший за потужністю двигун заданої швидкості обертання 750 об/хв.

Обираю двигун типу ДА 304-450У-8У1 з таким характеристиками:

Р_н=500кВт, n₀=750об/хв., S=1,2%, h=94,3%, cosj=0,82,

І =62,0А, М_мах/М_мін=2,4, М_пуск/М_ном=1,2, І_пуск/І_ном=6,0, J_р=50кг*м², J_м=2000кг*м².

 

Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність

Та можливість запуску

Для перевірки спочатку визначаю номінальний момент двигуна

де - номінальні потужність та кутова швидкість обертання двигуна, що обрано, .

Так як у довідникових даних на двигун не задана швидкість обертання , то її визначаю через ковзання:

 

.

 

Максимальний момент двигуна:

 

,

де - коефіцієнт кратності максимального й номінального моментів двигуна, що обрано: .

Для перевірки двигуна розраховуємо також максимальний статичний момент (момент, коли статична потужність на валу більша за номінальну на 7%):

 

,

 

,

 

.

 

Перевантажувальній здатності двигун задовольняє, якщо виконується умова:

Умова виконується.

Для перевірки двигуна на можливість запуску при максимальному статичному навантаженні й мінімальній напрузі визначаємо пусковий момент:

 

,

 

де - коефіцієнт кратності пускового й номінального моментів двигуна, що обрано: .

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ЕЕП.301.0ХХ.000 КР

Умові пуску двигун задовольняє, коли:

 

Умова виконується.

Перевірку двигуна на температуру перегріву при його пуску здійснюємо згідно з виразом:

,

де - щільність струму, для потужних двигунів піймають ;

- коефіцієнт кратності пускового й номінального струмів двигуна, ,

- час пуску привода.

Необхідний для розрахунку температури перегріву час пуску привода до номінальної швидкості обертання розраховуємо за формулою:

 

,

 

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

ЕЕП.301.0ХХ.000 КР

де - приведений динамічний момент інерції системи. Як відомо, найбільша частка цього моменту припадає на ротор двигуна, тому у розрахунках наближено приймаю:

 

,

 

де - динамічний момент інерції ротора електродвигуна, він береться з довідникових даних на двигун, .

Двигун класу В витримує температуру перегріву 90 , у мене 20,78 - отже, цей двигун не перегріється під час пуску.