Online Electric

     В настоящее время число буровых установок с электрическим приводом в России составляет 46 – 48% общего числа установок. Электропривод для бурения скважин на нефть и газ – самый удобный, дешевый и безопасный [2].

     В буровых установках, предназначенных для работы в электрифицированных районах, в приводах сначала применяли асинхронные электродвигатели переменного трехфазного тока с фазным или короткозамкнутым ротором, а затем и синхронные. Электродвигатели постоянного тока, которые владеют широким диапазоном регуляции, использовали только в установках для бурения скважин глубиной больше 6000 м. Питание электродвигателей постоянного тока осуществляется от дизель-генераторных станций постоянного тока. Такие станции весьма громоздки и экономически целесообразны только при бурении глубоких скважин.

     Нужно иметь в виду, что чем жестче характеристика двигателя, тем более сложные трансмиссии нужны для ее превращения.

     Частота вращения электродвигателя и момент, который развивается им, могут изменяться к определенному пределу автоматически без действия каких-либо внешних регуляторов. В этом случае автоматическим регулятором является сила самого двигателя, которая увеличивается по мере роста нагрузки. Такую характеристику называют естественной. Естественные характеристики электродвигателей можно изменять с помощью регулирующих устройств, на которые влияет оператор; такие характеристики называют искусственными [1].

     Электродвигатели, которые употребляются в буровых установках, работают на открытом воздухе и защищенные от попадания газа, влаги, пыли и грязи, а иногда, например, в морских буровых установках, нужно взрывобезопасное выполнение.

     Асинхронные электродвигатели с фазным ротором улучшают только пусковые характеристики повода, но не могут работать в поводах главных исполнительных механизмов буровых установок без соответствующих средств искусственной приспособляемости в трансмиссиях.

     Большой недостаток синхронных электродвигателей – невозможность работы параллельно двух двигателей на один вал, который не только снижает надежность системы, но и увеличивает динамические нагрузки в трансмиссии, поскольку динамический момент ротора одного двигателя намного больше момента двух двигателей такой, же суммарной мощности. К недостаткам этих двигателей также относится большой динамический момент ротора, что при постоянной частоте вращения вызывает дополнительные динамические нагрузки в трансмиссии и при отсутствии амортизирующих упругих устройств в трансмиссии сильно сокращать срок ее службы. Большая сила пускового тока, который требует мощных промышленных сетей для обеспечения прямого пуска, также является недостатком синхронных двигателей.

     Электродвигатели постоянного тока владеют гибкой характеристикой, которая обеспечивает глубокую и плавную регуляцию частоты вращения и крутящего момента плавность разгона при пусках и торможения при остановках. Благодаря этим свойствам значительно упрощаются трансмиссии и уменьшаются динамические нагрузки в них. Недостаток этих двигателей – необходимость иметь выпрямители переменного тока при питании их от промышленных сетей или иметь на буровой генераторную станцию постоянного тока [1, 4].

     Частоту вращения двигателей постоянного тока регулируют изменением напряжения в якоре или силы тока возбуждения двигателя. Поскольку для изменения напряжения на зажимах якоря электродвигателя необходимо изменять силу тока возбуждения, управления двигателем постоянного тока осуществляется в цепях возбуждения, то есть в цепях сравнительно малой мощности, которая упрощает пусковую аппаратуру и повышает надежность системы.

     Характеристики двигателей постоянного тока зависят от способа возбуждения. Различают три основных способа возбуждения: параллельное, последовательное и комбинированное (смешанное).

     Мощность электродвигателя лимитируется степенью его нагрева и зависит от длительности работы под нагрузкой и остановок, потому один и тот же двигатель постоянного тока в поводе лебедки может нагружаться на 25% больше, чем в поводе насосов и ротора при полном токе возбуждения. При низких окружающих температурах периоды нагрузки увеличиваются, а при высоких сокращаются.

     Используя систему транзисторных выпрямителей, можно значительно
проще решать задачу употребления двигателей постоянного тока, которые
обеспечивают более простую конструкцию трансмиссий, чем при электродвигателях переменного тока и двигателей внутреннего сгорания, дают лучшие качества приводу, причем отпадает необходимость подвоза топлива [1].

     Улучшение рабочих и пусковых характеристик, то есть увеличение диапазона регуляции частоты вращения асинхронных электродвигателей переменного тока с фазным ротором, является сложной технической задачей и требует включения в цепь ротора сложной регулирующей аппаратуры, которая увеличивает цену привода и снижает его надежность. Отечественная и зарубежная практика эксплуатации электродвигателей постоянного тока в буровых установках показала высокую надежность и безотказность их работы [5].

     При модернизации буровых установок нередко возникает вопрос о замене двигателей переменного тока и ДВЗ из-за следующих специфических особенностей работы буровой установки: переменный характер нагрузок режимов бурения; значительные изменения уровня максимальных нагрузок в зависимости от текущей глубины скважины; зависимость длины питательной линии от места нахождения буровой установки; изменение числа параллельно работающих синхронных генераторов при автономном электроснабжении [4].

     При указанных особенностях работы буровых установок для получения необходимых энергетических показателей необходимо применение комплекта повода постоянного тока, который позволит регулировать величину реактивной генерирующей мощности.

     Список использованной литературы:

     1. Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода.– М.: Недра, 1981. – 528 с.

     2. Колчерин В.Г., Ильиных А.И., Грамолин В.Н. Новое поколение буровых установок “Уралмаш” в западной Сибири. Справочное пособие. – Сургут: Рекламно-издательский информационный центр “Нефть Приобья”, 2002. – 285 с.

     3. Комплект привода постоянного тока. БМ-КПСС.00.00.000. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. – НИЦ“Нефтегазбурмаш”. – 22 с.

     4. Крец В.Г., Саруев Л.А., Лукьянов В.Г., Шадрина А.В., Шмурыгин В.А., Саруев А.Л. Буровое оборудование. Учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 121 с.

     5. Муравенко В.А., Муравенко А.Д., Муравенко В.А. Буровые машины и механизмы. Том 1. – Москва-Ижевск: Институт компьютерных иследований, 2002. – 520 с.