Одной из ведущих отраслей страны является нефтегазодобывающая промышленность, перед которой поставлена задача надежного и бесперебойного обеспечения энергоресурсами промышленности, транспорта, и объектов бытового назначения. При этом электрификация и управление электроустановками технологических объектов добычи нефти и газа являются важным звеном, от которого зависит нормальное протекание технологического процесса [1]. В этой связи, осуществление постоянного контроля над процессом функционирования и техническим состоянием электротехнического оборудования буровых установок играет важную роль.
Наряду с вышесказанным, на сегодняшний день, политикой многих организации предусматриваются мероприятия, направленные на улучшения условий труда персонала обслуживающего оборудование. Особенно, это касается тех установок, которые непосредственно обеспечивают требуемые параметры процесса нефтегазодобычи.
К таким установкам, в частности, можно отнести контейнерное тиристорное устройство (КТУ), предназначенное для работы в составе буровых установок в качестве комплектного преобразовательного устройства, с помощью которого осуществляется регулирование режимом работы электропривода таких ключевых элементов буровой установки как: лебёдка, насосы для подачи бурового раствора, ротор буровой колонны, вентиляторы, смесители и т.д. Конструктивно КТУ выполнено в виде теплоизолированного электропомещения – контейнера, внутри которого смонтировано все частотно-преобразовательное оборудование с системами управления механизмами буровой установки, шкафы с коммутационной аппаратурой, шкаф с микропроцессорным программируемым контроллером и другие устройства, входящие в состав КТУ [2].
На сегодняшний день, к производству принято комплектное тиристорное устройство в контейнерном исполнении, содержащее контейнер в виде оболочки с окнами для забора охлаждающего воздуха из атмосферы в ее внутреннюю полость и с окнами для выброса воздуха в атмосферу из ее внутренней полости, установленные во внутренней полости оболочки шкафы тиристорных преобразователей и шкафы с внутренним тепловыделением с проемами в их стенках для входа и выхода охлаждающего воздуха, проемы входа охлаждающего воздуха которых обращены вовнутрь указанной выше полости, и вентиляторы с входными и выходными отверстиями, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, удобства эксплуатации и упрощения конструкции, входные отверстия вентиляторов герметично соединены с окнами для забора охлаждающего воздуха из атмосферы во внутреннюю полость оболочки контейнера, а их выходные отверстия с проемами для входа охлаждающего воздуха шкафов тиристорных преобразователей, причем проемы для выхода охлаждающего воздуха шкафов с внутренним тепловыделением герметично соединены с окнами выброса воздуха в атмосферу из внутренней полости оболочки контейнера [3].
Недостатком данного устройства является то, что при существующей необходимости постоянного нахождения оперативного персонала в КТУ для контроля за работой электрооборудования буровой и поддержания связи с бурильщиком, мастером буровой и персоналом, длительная работа вентиляторов из-за шума невозможна, а кратковременные пуски существенно сокращают срок службы механизма в целом. Кроме того, при открытых клапанах и отключенных вентиляторах происходит попадание снега, дождя на электрооборудование КТУ.
Исходя из указанного недостатка существующего устройства, поставлена задача, которая заключается в осуществлении управления механизмами буровых установок при значительном улучшении условий труда оперативного персонала КТУ и повышении эффективности работы системы вентиляции.
Поставленная задача достигается за счет подключения электродвигателей вентиляторов через частотно-регулируемый привод и установкой вытяжного вентилятора на верхних воздушных клапанах выбрасываемого воздуха, что позволит получить, регулируемый электродвигателями, постоянный проток воздуха через шкафы КТУ.
Модернизированное КТУ содержит контейнер в виде оболочки с окнами для забора охлаждающего воздуха из атмосферы в ее внутреннюю полость. Также в контейнере предусмотрены окна для выброса воздуха в атмосферу из ее внутренней полости. Внутри контейнера установлены шкафы тиристорных преобразователей и шкафы с внутренним тепловыделением с проемами в их стенках для входа и выхода охлаждающего воздуха.
Вентиляторы, работающие на подачу воздуха внутрь контейнера, смонтированы таким образом, что их входные отверстия герметично соединены с окнами для забора охлаждающего воздуха из атмосферы, а выходные отверстия с проемами для входа охлаждающего воздуха шкафов тиристорных преобразователей. Вытяжные вентиляторы, с помощью фланцевого соединения, установлены на верхних воздушных клапанах выбрасываемого воздуха, а их выходные отверстия герметично соединены воздуховодами с окнами выхода охлаждающего воздуха из внутренней оболочки контейнера. Для управления режимом работы вентиляторов, предусматривается установка шкафа с частотно-регулируемым приводом.
На чертежах (рисунок 1, 2) изображено КТУ, вид сверху и разрез А – А, включающее в себя входные отверстия 1 вентиляторов 2, приводом которых служат электродвигатели подключенные через частотно-регулируемый привод с помощью шкафа управления с частотно-регулируемым приводом 3, при этом входные отверстия вентиляторов герметично соединены воздуховодами 4 с окнами забора охлаждающего воздуха 5. Выходные отверстия 6 вентиляторов 2 герметично соединены воздуховодами 7 с проемами 8 для входа охлаждающего воздуха шкафов тиристорных преобразователей 9. Проемы 10 для выхода охлаждающего воздуха из шкафов тиристорных преобразователей 9 обращены во внутренний объем оболочки контейнера 11. Проемы 12 для входа охлаждающего воздуха шкафов со сглаживающими реакторами 13 также обращены во внутренний объем оболочки контейнера 11. Вытяжные вентиляторы 14 смонтированы с помощью фланцевого соединения на стенку шкафов со сглаживающими реакторами 13, а их выходные отверстия герметично соединены воздуховодами 15 с окнами выхода охлаждающего воздуха 16.
Устройство работает следующим образом.
Вентиляторы 2, приводимые во вращение электродвигателями, подключенными через частотно-регулируемый привод с помощью шкафа управления с частотно-регулируемым приводом 3, всасывают атмосферный воздух через окна его забора 5 и продувают шкафы тиристорных преобразователей 9, осуществляя отвод тепла от силовых тиристоров. Воздух, истекающий из проемов 10 во внутренний объем оболочки контейнера 11 проходит через внутреннее пространство контейнера, затем через проемы 12 шкафов со сглаживающими реакторами 13 выбрасывается вытяжными вентиляторами 14 через окна выхода охлаждающего воздуха 16 непосредственно в атмосферу.
Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять управления механизмами буровых установок при значительном улучшении условий труда оперативного персонала КТУ и повышении срока службы и эффективности работы системы вентиляции.
Вентиляция в модернизированном КТУ осуществляется следующим образом.
Вентиляторы приводятся во вращение электродвигателями, которые подключены через частотно-регулируемый привод с помощью шкафа управления с частотно-регулируемым приводом. Вентиляторы всасывают атмосферный воздух через окна его забора и продувают шкафы тиристорных преобразователей, осуществляя отвод тепла от силовых тиристоров.
Воздух, истекающий из проемов во внутренний объем оболочки контейнера проходит через внутреннее пространство контейнера, затем через проемы шкафов со сглаживающими реакторами и выбрасывается вытяжными вентиляторами через окна выхода охлаждающего воздуха непосредственно в атмосферу [2].
По итогам проведения предлагаемой модернизации КТУ возможно получить устройство, позволяющее осуществлять управление механизмами буровых установок при значительном улучшении условий труда оперативного персонала КТУ и повышении срока службы и эффективности работы системы вентиляции.
Список литературы
- Меньшов, Б. Г. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности [Текст]: Учеб. для вузов / Б. Г. Меньшов, М. С. Ершов, А. Д. Яризов – М.: ОАО «Издательство «Недра», 2000. – 487 с.; ил.
- Контейнерное тиристорное устройство: заявка на полезную модель № 2014109174/07(014542); МПК G12B 15/04, H05K 7/20 / З. Х. Ягубов, П. С. Шичёв, Е. В. Тетеревлева; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет»; дата подачи заявки 11.03.2014.
- Комплектное тиристорное устройство в контейнерном исполнении: а.с. 1737774; МПК H 05 K 7/20, H 02 B 13/02 / Б. Л. Аптер, Р. Б. Гарифов, Н. М. Городницкая, М. А. Забелышенский, С. В. Лямпасов, В. Ф. Панов, В. П. Юняев; заявитель и патентообладатель Научно-производственное объединение «Уралэлектротяжмаш» им. В. И. Ленина ‑ № 4790390/21; заявл. 08.02.90; опубл. 30.05.92; Бюл. №20.
- Ягубов, З. Х., Ягубов, Э. З., Шичев, П.С., Тетеревлева, Е. В. Модернизация контейнерного тиристорного устройства для объектов нефтегазодобычи : Академический журнал Западной Сибири : материалы IV научно-практической конференции с международным участием «Естественные науки: достижения нового века» (27-28 августа 2014 г. Рас-аль-Хайма (ОАЭ). № 4 (53). Т. 10. – Тюмень, 2014. – С. 33-35[schema type=»book» name=»Оптимизация работы электроприводов системы вентиляции контейнер-ных тиристорных устройств» author=» Ягубов Зафар Хангусейн оглы, Шичёв Павел Сергеевич, Филиппов Дмитрий Дмитриевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-19″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]