Выбор и проектирование электрооборудования УЭЦН для откачки нефти из скважин
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
плуатации кабельной линии в установках ЭЦН для добычи нефти принимаем j(эк) = 2,5 А/мм2 и определяем расчетное экономическое сечение жил кабельной линии:
Выбираем ближайшее стандартное значение Sст = 25 мм2 и марку кабеля на 2300 В КПБК с данными, приведенными в табл. №1.
Таблица №1
Число и сечение жил, мм2Конструкция жилыТолщина изоляции, ммТолщина оболочки ммДиаметр кабеля, ммМасса, кг/км3257*2,111,82,032,12140Кабель с полиэтиленовой изоляцией круглый для погружных ЭЦН, с гибкой ленточной броней, с разрывным усилием 156,8 кН, напряжением 2300 В при температуре окружающего воздуха от - 60 до + 45?С и пластовой жидкости при температуре до + 95?С, давлении 20 МПа, газовом факторе до 180 м3/т, местном перепаде давления до 4 МПа и спуско-подъемных операций не ниже - 50?С. Минимальный радиус изгиба не менее 300 мм. ТУ 16.505.129-75.
Круглый кабель КПБК является основным и служит для подвода электроэнергии трехфазного тока к погружному электродвигателю на участке от питающего трансформатора до нижней насосно-компрессорной трубы. На участке между электродвигателем и первыми насосными трубами применяется плоский кабель - удлинитель, соединенный с основным кабелем неразъемной соединительной муфтой (сросткой). В качестве кабеля-удлинителя выбираем плоский кабель марки КПБП с данными, приведенными в табл. №2.
Таблица №2
Число и сечение жил, мм2Конструкция жилыТолщина изоляции, ммТолщина оболочки ммРазмеры кабеля, мм Н хВМасса, кг/км3161*4,451,40,913,1*32,21170
Проверяем возможность размещения погружного агрегата (кабель+ центробежный насос) в скважине:
;
Условия размещения выполняются. Проверяем выбранные сечения по длительно допустимому току Iдл.доп. Согласно ПУЭ допустимый длительный ток Iдл.р для кабелей с медными жилами, с резиновой или пластмассовой изоляцией, бронированных, трехжильных, находящихся в земле составляет 150 А для сечения токопроводящей жилы 25 мм2. Этот ток принят для температуры жилы + 65 ?С и земли + 15 ?С. Длительно допустимый ток при другой температуре окружающей среды можно определить с помощью поправочного коэффициента k(t) который, если считать коэффициент теплоотдачи неизменным, выражается формулой:
где tдл.доп - длительно-допустимая температура для кабеля КПБК,
равная + 95?С;
tо.р - расчетная температура окружающей среды;
tо.с - температура среды, окружающей кабель, которую условно можно принять равной температуре пластовой жидкости, окружающей кабельную линию в скважине.
Длительно допустимый ток погружного кабеля КПБП:
Выбранный кабель проходит по нагреву, т.к. соблюдается условие:
Потери напряжения и мощности в кабельной линии
Потери напряжения и мощности в кабельной линии создаются собственной распределенной индуктивностью LA, LB, LC его фаз, сопротивлениями фаз RA, RB, RC, собственной распределенной емкостью СА, СВ, СС относительно экрана (приложение), а также межфазными взаимными индуктивностями МАВ, МВС, МАС и взаимными емкостями САВ, СВС, САС. При длине кабельной линии не более 20 км можно воспользоваться для расчета потерь напряжения и мощности упрощенной Г - образной схемы замещения (рис. 2.2) с сосредоточенными параметрами.
UA; Uad - комплексные фазные напряжения питающей сети и двигателя;
IВ - комплексный ток проводимости кабельной линии;
Gl - активное сопротивление жилы кабеля;
Rл - активное сопротивление линии, определяемое по формуле:
где l - длина кабеля в км;
R0 - активное сопротивление кабеля, равное
где ? - удельная проводимость при 20 ?С, принимаемая для меди с учетом отбавки на скрутку и нагартовку жил, равной 51,2 МСм/мм2;
? - температурный коэф. сопротивления для меди равный 0,004 град -1;
tкаб - температура жилы кабеля в ?С.
В скважинах кабели КПБК и КПБП работают в крайне сложных температурных условиях. Некоторая часть его длины, иногда значительная, погружена в жидкость с высокой температурой (до 60 - 90) ?С, а часть кабеля находится в скважине вне жидкости. При этом весь кабель касается насосно-компрессорных труб, которые нагреваются потоком восходящей жидкости. Часть кабеля может оказаться прижатой к обсадной колонне, температура которой соответствует температуре почвы на данной глубине. Наконец часть кабеля находится на поверхности земли при температуре окружающего воздуха. Вследствие изложенного условно принято считать, что температура жилы кабеля соответствует температуре жидкости в скважине.
Индуктивное сопротивление линии вычисляется по формуле
где Х0 - индуктивное сопротивление на единицу длины кабельной линии.
Для определения Х0 воспользуемся известной из теоретических основ электротехники формулой
где - среднегеометрическое расстояние между фазными проводниками кабеля (рис. 2.3);
r - приведенный (с учетом формы сечения и поверхностного эффекта) радиус фазного проводника.
Принимаем отношение Dср / r равным 4,69 с учетом наличия у кабеля изоляции.
Тогда
Потери напряжения ?Uл в номинальном режиме работы установки ЭЦН равны
и не должны превышать в нормальном режиме (5…7)% от номинального расчетного напряжения. В качестве последнего используем номинальное напряжение погружного электродвигателя. Это напряжение зависит от мощности, диаметральных размеров, рода изоляции и других условий и ?/p>