Структура электротехнического комплекса УЭЦН

В современном производстве, вне зависимости от характера работ, можно выделить несколько рабочих процессов, выполняемых с помощью машин и механизмов. Все существующие рабочие процессы могут быть классифицированы, в зависимости от рода выполняемых задач, следующим способом:

- технологические;

- транспортные;

- энергетические;

- информационные.

В соответствии с данной классификацией, основным процессом добычи нефти является транспортный рабочий процесс, то есть рабочий процесс, в результате которого происходит перемещение сырья, полуфабрикатов или готовых изделий к месту их обработки, хранения, потребления или утилизации.

Значительная часть процессов для реализации возложенных на них функций использует электрическую энергию. Такого рода процессы называются электротехнологическими, и они реализуются с помощью различного рода электротехнологических систем (ЭТС). Согласно классификации, различают следующие разновидности основных ЭТС:

- электротермические ЭТС;

- сварочные ЭТС;

- пьезоэлектрические ЭТС;

- электротехнологические ЭТС;

- электромеханические ЭТС;

- специализированные ЭТС.

ЭТК

УУР

ИЭ

ПЭ

ЭТУ

ПУ

РМ

ТО

Рисунок 1.9 – Структура электротехнологических систем:   ИЭ – источник электрической энергии; ПЭ – преобразователь электрической энергии; ЭТУ – электротехнологическое устройство; ПУ – преобразовательное устройство; РМ – рабочая машина; ТО – технологический объект; УУР – устройство управления и регулирования; ЭТК – электротехнический комплекс.

Согласно данной классификации, установка ЭЦН относится к электромеханическим электротехнологическим системам, то есть системам, обеспечивающим превращение электрической энергии в механическую и наоборот.

Все используемые электротехнологические системы, вне зависимости от своего назначения имеют общую структуру (рисунок 1.9).

Элементы, входящие в состав электротехнологических систем, имеют следующее назначение:

ИЭ – источник электрической энергии, в качестве которого может выступать любой преобразователь какого-либо вида энергии в электрическую энергию (автономные источники электропитания, вторичные источники электропитания, аккумуляторные и солнечные батареи, фотоэлементы, термопары). Кроме этого, ИЭ может являться промышленная сеть, энергосистема, электросети транспортных средств и подвижных объектов;

ПЭ – преобразователь электрической энергии. Это устройства, преобразующие электрическую энергию с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами (трансформаторы, полупроводниковые преобразователи, высокочастотные электрические машины, управляемые вентильные преобразователи с автоматическим регулированием внешней характеристики, электронные пушки и т.д.);

ЭТУ – электротехнологическое устройство, представляющее собой преобразователь электрической энергии в энергию другого вида (механическую, тепловую, химическую, гидравлическую, акустическую, световую) называемую “технологической”. В качестве примера здесь могут выступать электрические машины и электрические аппараты индуктивного и емкостного типов и т.п.;

ПУ – преобразовательные устройства, предназначенные для преобразования “технологической” энергии с одними параметрами в “технологическую” энергию с другими параметрами (редукторы, мультипликаторы, гидроусилители,пневмоусилители, устройства канализации тепловой энергии, системы охлаждения, футеровка, теплоизоляция);

РМ – рабочий механизм. К нему относится часть вышеперечисленного электрооборудования, непосредственно обеспечивающая реализацию необходимых рабочих процессов в конкретном технологическом процессе (высокотемпературные и низкотемпературные камеры для термохимической обработки изделий из черных и цветных металлов, узлы, механизмы и машины, приводимые в движение электрическими или пьезоэлектрическими двигателями и т.д.);

ТО – технологический объект. Это объект, который подвергается преобразованиям в результате выполнения технологических операций. Для данного объекта и создается рассматриваемая технологическая система.

УУР – устройство управления и регулирования. Сюда относятся различного рода информационные системы, обеспечивающие управление и регулирование параметров преобразования энергии в ходе выполнения технологического процесса.

Из рассмотрения структуры ЭТС (рисунок 1.9) следует, что элементы ПЭ, ЭТУ, ПУ, РМ, УУР в совокупности выполняют определяющую роль в процессе энергопреобразования и выполнения полезной работы. Указанное обстоятельство, в соответствии с действующими российскими и международными стандартами, в том числе стандартами Международной электротехнической комиссии (МЭК) на термины и определения позволяет ввести следующее определение:

Рисунок 1.10 – Структура электротехнологической системы УЭЦН ЭС – электрическая сеть; КТУ – комплектное трансформаторное устройство (с преобразователем частоты); КЛ – кабельная линия; ПЭД – погружной электродвигатель; ГЗ – гидрозащита; ЭЦН – электроцентробежный насос; ПЖ – пластовая жидкость; НКТ – колонна насосно-компрессорных труб; СУ – станция управления

ЭС

КТУ

КЛ

ПЭД

ГЗ

ЭЦН

ПЖ

СУ УЭЦН

ЭТК УЭЦН

НКТ

Электротехнический комплекс (ЭТК) – подсистема электротехнологической системы, состоящая из преобразователя электрической энергии, электротехнологического устройства, преобразовательного устройства, рабочего механизма, устройства управления и регулирования, и предназначенная для функционирования электротехнологической системы в заданном технологическом процессе.

Применительно к проектируемой системе УЭЦН общая структурная схема (рисунок 1.9) принимает следующий вид (рисунок 1.10)