Автоматизированный электропривод механизма дросселирования метаноугольной скважины
Разработка системы управления частотно-регулируемого электропривода процесса дросселирования газа метаноугольной скважины, на основе регулирующего клапана клетчатого типа.
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………. 10
1. Технологический процесс……………………………………………….….12
1.1 Обзор методов регулирования расхода газа………………………..….12
1.2 Схема реализации и их сравнительный анализ……………………..…15
1.3.Обоснование и выбор способа регулирования
дросселированнием…………………………………………………………………………………17
2.Расчет и выбор запорно-регулирующего оборудования. Требования,
предъявляемые к электроприводу запорно-регулирующей
арматуры…………………………………………………………………..…….19
2.1 Механический расчет запорной арматуры.
2.1.1 Расчет основных параметров………………………………………21
2.1.2 Расчет крутящего момента на ходовой гайке………………….…27
2.2 Выбор двигателя………………………………………………………….28
2.3 Схема замещения……………………………………………………..…..29
2.4 Расчет параметров асинхронного двигателя…………………………….33
2.5 Проверка адекватности расчетных параметров двигателя………….….33
2.6 Расчет естественных характеристик электродвигателя…………………35
2.6.1 Расчет естественной механической характеристики………………35
2.6.2 Расчет естественной электромеханической характеристики…..….37
2.7 Выбор и обоснование способа регулированием ЭП.
Системы частотно-регулируемого асинхронного электропривода с
векторным и скалярным управлением…………………………………………39
2.8 Выбор преобразователя частоты ………………………………………..41
2.9 Выбор автоматического выключателя и пускателя ……………………44
2.10 Структурная схема силового канала электропривода…………………46
2.11 Расчет характеристик разомкнутой системы ПЧ-АД
и оценка выполнения заданной области работы электропривода…………50
2.12 Механические и электромеханические характеристики
при законе управления частотно-векторном управлении ………….……..55
3 Структурная схема САР ЭП и настройка контуров регулирования……….56
3.1 Структурная схема линеаризованной САУ
частотно-регулируемого асинхронного двигателя с
векторным управлением……………………………………………………..56
3.2 Оптимизация контура потокосцепления с
ПИ-регулятором, аналоговым датчиком потока ………………………..…58
4 Выбор оборудования системы автоматического
регулирования процесса …………………………………………………….….59
5. Имитационное моделирование процесса нагнетания
при проведении гидродинамических исследований ………………………….64
5.1.Имитационная модель ПЧ-АД (векторный закон управления),
проверка адекватности………………………………………………..………64
5.2.Общая схема из блоков Subsytem…………………………………….….71
5.3 Анализ работы модели газовой скважины, контуров
скорости и положения…………………………………………………….….72
5.4 Динамические исследования процесса поддержания
затрубного давления скважины……………………………………………..76
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
Ресурсосбережение…………………………………………………………..…..78
6.1SWOT-анализ ………………………………………………………….…..78
6.2Планирование научно-исследовательской разработки…………….……82
6.3Определение трудоёмкости выполнения проектировочных работ…….84
6.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ)……………………89
6.5 Полная заработная плата исполнителей темы…………………………..90
6.6 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………….….92
7 Социальная ответственность……………………………………………….…97
7.1Производственная безопасность………………………………………….97
7.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной
среды……………………………………………………………………….……105
7.2.1 Электроопасность………………………………………………….105
7.2.2 Защита от случайного прикосновения …………………………..107
7.2.3 Защитное заземление ……………………………………………..108
7.3 Экологическая безопасность……………………………………………108
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………..…….110
7.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности…………………………………………………………………114
7.6 Организационные вопросы обеспечения безопасности………………114
Заключение ……………………………………………………………………..117
Список использованной литературы………………………………………….118
Приложение А…………………………………………………………………..119
В недрах угольных бассейнов находится большая часть угольных
ресурсов, в частности угольного метана, количество которого можно сравнить с
ресурсами газа традиционных месторождений. Поэтому такие бассейны нужно
изучать как метаноугольные. Концентрация метана в угольном пласте может
достигнуть 98%. Роль таких образований, как больших источников и мест
скопления метана в коре и благодаря научно–обоснованной оценке раскрывает
новые возможности в увеличении добычи углеводородных газов. Метан,
являющийся опасным попутчиком угля, таким образом переходит в разряд
ценных природных ископаемых, который подлежит разработке и попутной
добыче в скважинах газоносных угольных месторождений в процессе
комплексной эксплуатации.
Кузнецкий бассейн, как богатейшая угольная кладовая страны, один из
наиболее изученных, освоенных и перспективных энергетических комплексов
России, обладающий большим потенциалом и возможностью для реализации
добычи метана. Наверняка можно сказать что Кузбасс является крупнейшим
скоплением угольного метана в мире. Объем углей в бассейне оцениваются в
733 млрд. т до глубины 1,9км (–1600 м абс.отм.), разведанные запасы (до
глубины 700 м, абс.отм. – 400м), составляют 87 млрд.т. Главный объем
прогнозируемых запасосв углеводородного метана в Кузбассе (12 трлн.м3 до
глубины 1,9км) связан с залежами метана в пластах, что позволяет говорить о
перспективном для автономной реализации различными добывающими
способами на действующих скважинах для добычи сопутствующего газа.
Объем метана в угольных пластах составляет примерно 14% от мирового и
около 6% от привычных месторождений газа в России. Разработка
метаноугольных бассейнов с целью широкомасштабной добычи метана
определяется геологической моделью и тектоническими особенностями.
Существующая в Кузбассе инфраструктурные особенности благоприятны для
мероприятий в данной отрасли добычи метана из угольных пластов.
Главным технологическим фактором, который требует внимательного
контроля при проведении добычи, является затрубное давление в скважине.
На данный момент имеющиеся методы контроля этого
параметра во время производства работ подразумевают должность оператора,
который на протяжении всего своего рабочего времени обязан
поддерживать определенное давление в затрубном пространстве скважины.
Для автоматизации процесса поддержания давления были
разработаны схемы с применением регулируемого электропривода,
позволяющие существенно автоматизировать данный процесс
с высокой точностью. Целью данной работы является разработка системы
В процессе разработки асу была выбрана оптимальная схема
реализации с установкой дросселя в устье скважины, которая позволила
уменьшить нагрузку на используемое оборудование и увеличить его
срок эксплуатации. Произведен выбор современного оборудования
отечественных производителей, которые в полной мере отвечает всем
требованиям газодобычи. Регулируемый электропривод управления
дросселем реализованный по схеме ПЧ-АД с векторным способом
управления в полной мере удовлетворяет требованиям технологического
процесса. На основании схемы имитационной
модели автоматизации процесса дросселирования метаноугольной
скважины, реализуемой в программной среду Matlab, был реализован
полной цикл процесса поддержания давления, который показал, что
такая система работает в
автоматическом режиме и обеспечивает постоянство давления, даже при
значительных изменении внутренних параметров самой скважины. Из
всего выше изложенного можно сказать, что
система автоматизированного управления в полной мере отвечает всем
требованиям технологии процесса проведения добычи.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (145 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
5 (8 отзывов)
5 (91 отзыв)
4.9 (826 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
4.9 (35 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.5 (330 отзывов)
