Файл: Описание технологического процесса 5 Описание технологического процесса 5.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 82
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Глава 2
Расчетно-техническая часть
Расчет мощности и выбор электродвигателя буровой лебедки
Режим работы электродвигателей буровой лебедки в процессе подъемных операций является повторно-кратковременным, так как после каждого подъема колонны на одну свечу выполняются вспомогательные операции – отвинчивание, перенос и установка свечи, и опускание ненагруженного элеватора. Время подъема колонны на одну свечу называют рабочим периодом двигателя tр.
Во время вспомогательных операций tв двигатель лебедки, либо отключается от сети, либо работает с небольшой нагрузкой.
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 Qн. При этом мощность электродвигателя в кВт, необходимая для подъема колонны весом Qн в кН со скоростью V в м/с, можно определить по формуле:
где Qh - к.п.д. подъемной системы от вала электродвигателя до
крюка;
V – установившаяся скорость подъема при номинальной нагрузке.
Если выбрать номинальную мощность двигателя Pн по формуле, т.е. Рн = Рпод,, то в рабочие периоды при Q=Qн двигатель будет нагружен до номинальной мощности.
Однако при Q < Qн 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.
где с – коэффициент, учитывающий уменьшение веса труб при
подъеме (0,9)
мех – механический к.п.д. передачи от двигателя до крюка
(0,7¸0,75)
tп – время подъема 1 свечи, сек
tв – время вспомогательной операции за цикл подъема
полной свечи tв = 40 с, если имеется АСП, без АСП –tв =100 с.
- 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 Рэкв £ Рн.
На буровой установке БУ-2500ЭУ применяется буровая лебедка типа БУ-125Э. Выбираем электродвигатель для приведения ее в движение.
Предварительно рассчитаем мощность двигателя по формуле:
Из условия Рдл £ Рн, выбираем двигатель постоянного тока АКБ 550-13-62-8, Рн
= 550 кВт, Uн = 6 кВ, h = 93 %, и двигатель постоянного тока СДН14-44-12У3 Рн = 500 кВт, Uн = 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
tn = l/Vпро ;
tn = 25/0,2 = 125 с
Так как буровая установка БУ-2500ЭУ не снабжена механизмами АСП, то tв = 100 с.
= 425 кВт
Выбранный двигатель удовлетворяет условию Рэкв £ Рн
425 кВт < 550 кВт.
Технико-экономическое обоснование выбранного двигателя лебедки
Сравниваем по технико-экономическим показателям асинхронный и синхронный двигатели для применения их.
Таблица 1 Технические характеристики асинхронного двигателя
| 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:
где Р – среднегодовая нагрузка на валу двигателя, кВт;
- к.п.д. двигателя
Определяем потери активной мощности второго двигателя Ра, кВт:
Внесем результаты полученных расчетов в таблицу и определим степень экономичности выбранного электродвигателя.
Таблица 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 |
| 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 | |
По технико-экономическим показателям выбираем для привода буровой лебедки двигатель АКБ-13-62-8
DЗ = З2 – З1
DЗ = 265818 – 186376,5 = 79441,5 р.