Автоматическое управление приводом погружного насоса нефтяной скважины в условиях Красноленинского месторождения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переменный ток напряжением 380 В подается через разъединитель QS, автоматический выключатель QF и контактор K на первичную обмотку силового трансформатора Тр. К вторичной обмотке трансформатора  подключен погружной электродвигатель АД, который механически связан с погружным центробежным насосом. Для определения тока трехфазного КЗ. в точках  1 и 2 необходимо знать параметры сети и сопротивление участковой трансформаторной подстанции.

Ток короткого замыкания ГПП  ;

Сопротивление системы                                    (5.1)

 

 

Рис.5.2 Схема замещения

 

 

Номинальный ток двигателя:

;                       (5.2)

Рекомендуемая марка кабеля для данного двигателя  [25] КПБК (кабель с полиэтиленовой изоляцией, бронированный плоский) с параметрами:

S_к..м.= 25 мм²,

I_доп = 150 А

число жил=3

По эмпирическим формулам, приведенным в [25,3], найдем индуктивное и активное  сопротивления кабеля:

;                                            (5.3)

                   (5.4)

 

где L- длина кабеля в метрах,

Θ-средняя  температура кабеля по всей длине;

q- площадь сечения жилы кабеля, мм².

Потери напряжения в кабеле:

                    (5.5)

                           (5.6)

Трансформатор выбирается таким образом, чтобы  номинальный ток его вторичной  обмотки был не менее рабочего тока двигателя, а его напряжение при холостом ходе равнялось номинальному напряжению двигателя, сложенному с потерей напряжения в кабеле и трансформаторе [25,3].

В соответствие с выше сказанным выбираем трансформатор  ТМП-100/844, имеющий отпайки напряжением  до 958В.

Номинальная мощность 100 кВА

Номинальное напряжение первичной обмотки  380 В

Номинальное напряжение вторичной обмотки 633-958 В

Потери холостого  хода 0.365 кВт

Потери короткого  замыкания 1.97 кВт

Ток холостого  хода в % от номинального 2.6

Напряжение  короткого замыкания 5.5%

Сопротивления трансформатора, приведенное к верхней обмотке трансформатора:

                        (5.7)

                         (5.8)

                                        (5.9)

Коэффициент трансформации и ток первичной обмотки трансформатора равны:

                                           (5.10)

                                        (5.11)

Выберем сечение  жил кабеля, подводящего напряжение к первичной обмотке трансформатора, из условия : четырехжильный кабель марки ОСБ: R₀=1,12Ом/км, X₀=0,0865 Ом/км.

                                       (5.12)

                                 (5.13)

Суммарные сопротивления  системы до точки кз 2:

                         (5.14)

                 (5.15)

                                      (5.16)

 

 

Суммарные сопротивления  системы до точки кз 1:

                                         (5.17)

                        (5.18)

                                   (5.19)

 Ток короткого замыкания в точке 2, приведенный к U=380В, равен:

                               (5.20)

Ток короткого  замыкания в точке 2:

                                (5.21)

Ток короткого  замыкания в точке 1:

                                    (5.22)

Мощность  короткого замыкания  в точке 1:

                                    (5.23)

Автоматический  выключатель, контактор и разъединитель  системы до 1000 В  выбираются по  номинальному току и напряжению [1]. Аппаратура приведена в табл.5.1.

Таблица5.1

Наименование	Тип	Номинальный ток, А	Напряжение, В	Число полюсов
Автоматический  выключатель	АЗ110	100	380	3
Контактор	КТ6000	100	380	3
Разъединитель	Р2126/2	120	380	3

 

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1  ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЧАСТОТНО УПРАВЛЯЕМОГО ПРИВОДА ДЛЯ РАБОТЫ ПОГРУЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

В данном проекте рассматривается  модернизация электропривода установки  электроцентробежного насоса для добычи нефти, путем постановки преобразователя  частоты, для регулирования параметров насоса.

В предлагаемом варианте экономический  эффект достигается за счет сокращения простоев оборудования из-за отказа системы  электропривода,  экономии электроэнергии, а также уменьшения годового фонда заработной платы. Простои оборудования сокращаются за счет повышения надежности установки из-за отсутствия холостых режимов работы насоса, в свою очередь это позволяет сократить  количество бригад по ремонту УЭЦН, т.е. уменьшить затраты на зарплату рабочим. Применение преобразователя частоты позволяет экономить электроэнергию на 20 %. 

Простои из-за ремонта в базовом  варианте составляют 864 часа в год, а  в предлагаемом варианте по данным, полученным при эксплуатации подобного  оборудования, они будут равны 288 часам в год [6]. Соответственно, затраты на ремонт и обслуживание снизятся приблизительно на 67%.

Капитальные затраты по базовому и  проектируемому  вариантам приведены в табл.6.1.1.

 

 

 

Таблица 6.1.1.

Затраты	Расчетные значения
	Для базовой  техники	Для новой техники
Оптово-отпускная цена оборудования, руб.: -преобразователя  частоты - УЭЦН - датчики	- 300000 -	60000 300000 20000
Стоимость зап. частей, руб.	60000	78000
Монтаж, доставка, наладка, руб.	70000	75000
Суммарная тарифная ставка бригады,  руб/мес.	150000	50000
Прочие расходы, руб.	20000	20000
Итого	600000	603000

 

6.2 РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ БАЗОВОГО ВАРИАНТА

,                                 (6.2.1)

где С_збаз — расходы на заработную плату ремонтному персоналу за год, руб.;

С_рембаз — расходы на запасные части, руб.;

С_элбаз — расходы на электроэнергию, руб.;

С_рбаз — расходы на амортизационные отчисления, руб.;

Расчет годового фонда заработной платы ремонтного персонала:

С_3баз = (Т·k₁+T·k₂)·k₃·12,                                               (6.2.2)

где  Т  -  суммарный тариф бригады обслуживания УЭЦН в месяц, руб.;

k₁-  районный коэффициент (k₁ = 1,5);

k₂ - полярные надбавки за работу в районах Крайнего Севера (k₂ = 0,8);

k₃ - коэффициент, учитывающий премию за основные результаты хозяйственной деятельности (k₃ = 1,37);

12 - количество месяцев.

Каждая бригада обслуживает  в месяц  10 скважин, поэтому доля зарплаты, приходящаяся на одну скважину рассчитывается:

С_3баз = (150000·1,5+150000·0,8)·1,37·12·0,1=567180 руб         (6.2.3)

Расходы на запасные части:

С_рембаз = Ц∙N_баз=60000∙12=720000 руб.                      (6.2.4)

Где Ц- стоимость запасных частей на один ремонт;

N_пр – количество отказов в год по базовому варианту.

Затраты на электроэнергиюв рублях:

                                            (6.2.5)

где а – стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии (0,94 руб/ кВт∙ч);

b – цена  1 кВт установленной мощности (90руб/кВт);

W – расход активной мощности.

                                              (6.2.6)

где Т_м – число часов работы насоса в месяц (648 часов); Р_у – мощность двигателя привода насоса.

кВт

 кВт;

Годовая плата за электроэнергию составит:

  руб/год

Расходы на амортизационные отчисления:

Амортизационные отчисления составят:

                                                     (6.2.7)

где к – капитальные затраты  по базовому варианту; 0,05 – норма  амортизационных отчислений.

 руб.;

Общие затраты по базовому варианту составят:

 руб.

6.3 РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОЕКТНОГО ВАРАНТА

                                    (6.3.1)

Расчет годового фонда заработной платы ремонтного персонала:

С_3баз = (Т·k₁+T·k₂)·k₃·12,

где  Т  -  суммарный тариф бригады обслуживания УЭЦН в месяц, руб.;

k₁-  районный коэффициент (k₁ = 1,5);

k₂ - полярные надбавки за работу в районах Крайнего Севера (k₂ = 0,8);

k₃ - коэффициент, учитывающий премию за основные результаты хозяйственной деятельности (k₃ = 1,37);

12 - количество месяцев.

С_3баз = (50000·1,5+50000·0,8)·1,37·12·0,1=189060 руб                               (6.3.2)

Расходы на запасные части:

С_ремпр = Ц∙N_пр=78000∙4=312000 руб,                               (6.3.3)

Где Ц- стоимость запасных частей на один ремонт;

N_пр – количество отказов в год по проекту.

Внедрение частотно управляемого электропривода «Триол» позволит снизить потребление  электроэнергии на 20% ежемесячно. Таким  образом:

Стоимость потреблённой электроэнергии рассчитывается по формуле:

                               (6.3.4)

где а – стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии (0,94 руб/ кВт∙ч); b – цена  1 кВт установленной мощности (90руб/кВт); W – расход активной мощности.

                               (6.3.5)

где Т_м – число часов работы насоса в месяц (704 часов); Р_у – мощность двигателя привода насоса.

кВт

 кВт∙ч;

,

Годовая плата за электроэнергию составит:

  руб/год

Амортизационные отчисления составят:

                                                            (6.3.1)

где к – капитальные затраты  по базовому варианту; 0,05 – норма  амортизационных отчислений.

 руб.;

Общие затраты по базовому варианту составят:

Результаты расчета сведены  в табл. 6.3.1

Таблица 6.3.1

Показатели	Базовый вариант	Проектный вариант
Зарплата рабочим	567180	189060
Затраты на запчасти	720000	312000
Затраты на эл энергия	234912	202074
Амортизация	30000	30150
Всего затрат	1552092	733284

 

6.4 ГОДОВОЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И СРОК ОКУПАЕМОСТИ

Годовой экономический эффект равен:

, где                                (6.4.1)

С_б и С_пр – годовые эксплуатационные издержки (себестоимость) по базовому и проектному вариантам, руб.,

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений в новую технику, Е_н =0,15. 

ΔК- капитальные затраты по новому варианту.

Э_г = (1552092 - 733284) — 603000 · 0,15 =728358 руб.                               (6.4.2)

 

Срок окупаемости Т:

Т =                                (6.4.3)

Данные для расчета прибыли  приведены в табл.6.3.1

Таблица 6.3.1

Параметры	Базовый вариант	Проектный вариант
Q1 , дебит по нефти, м3/сут	7	7
Ц, оптовая цена нефти, руб/т	1680	1680
T2 , продолжительность раскачки скважины после ремонта, сут	2	2
T1 , продолжительность ремонта скважины, сут	3	3
Q1, дебит по нефти во время раскачки скважины, м3/сут	5	5
N, отказы оборудования, 1/год	12	4