Энергоэффективный электропривод буровой лебедки

1. Содержание
Ведение 5
1 Анализ привода буровых установок и задачи по повышению его эффективности 8
1.1 Анализ привода буровых установок 8
1.2 Исследование систем плавно-регулируемого привода буровых установок… 11
2 Применение математических моделей для частотно-регулируемых приводов переменного тока 25
2.1 Разбор работы системы управления частотой в асинхронном двигателе.25
2.2 Преобразование энергии в электромеханическом двигателе при использовании полигармонического напряжения 31
2.3 Исследование методики замещения регулируемого давления для i-ой гармоники в выходном напряжении АИН 35
2.4 Оптимизация энергопотребления и КПД переменного асинхронного двигателя с частотным управлением 41
2.5 Разработка компьютерной модели в среде MATLAB (Simulink) 42
2.6 Исследование энергопотребления привода в процессе бурения 45
3 Анализ эффективности буровых установок УКБ-4 и ЗИФ-650 с применением частотно-регулируемого электропривода 48
3.1 Цели, задачи и техническое оснащение естественного исследования 48
3.2 Исследования электропривода УКБ – 4 50
3.3 Исследования электропривода ЗИФ-650 56
Заключения 61
Список использованных источников 62

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время основной объем геологоразведочных работ реализуется путем использования бурения. Без данной технологической процедуры невозможно провести разведку почти любого вида полезных ископаемых, будь то твердые, жидкие или газообразные. Существует несколько методов бурения, выбор которых зависит от поставленных задач, однако наибольшее распространение получил вращательный метод, способный применяться для скважин различных типов.
Техническими средствами, используемыми при вращательном бурении на различных этапах геологоразведочных работ, являются разнообразные буровые установки:
На этапе предварительной разведки месторождений полезных ископаемых, из-за недостаточной освоенности районов и разрозненности коммуникаций, применяются в основном самоходные или передвижные буровые установки с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), иногда с гидроприводом (УРБ 2А2, УРБ 3АМ, УРБ-5АГ, БА15, ПБУ-1200ПГП и другие) [15].
На стадии детальной или эксплуатационной разведки месторождений полезных ископаемых в большинстве случаев (примерно 70%) используются буровые установки с электроприводом (УКБ-4, УКБ-5, ЗИФ-1200МР и др.).

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ привода буровых установок и задачи по повышению его эффективности
1.1 Анализ привода буровых установок
В отрасли бурения твердых полезных ископаемых (ТПИ) используются различные типы приводов для буровых установок, включая электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания и гидравлические двигатели.
Привод вращателя буровой установки подвержен противоречивым требованиям. Для предотвращения обрыва колонны при возможных прихватах необходима мягкая характеристика привода, обеспечивающая существенное снижение частоты вращения в аварийных ситуациях. Однако технология бурения требует постоянства скорости вращения породоразрушающего инструмента при изменяющемся моменте для обеспечения оптимального режима работы и высокой производительности. Регулирование частоты вращения двигателя осуществляется с учетом условий постоянства крутящего момента.
Ввиду высокой мобильности, привод от дизеля или другого двигателя внутреннего сгорания широко применяется на этапах предварительной разведки и поиска месторождений полезных ископаемых, особенно в условиях города и малоосвоенных районов с ограниченной инфраструктурой.
Однако такой привод сопровождается рядом существенных недостатков: низким моторесурсом по сравнению с электроприводом, что приводит к увеличению затрат на обслуживание и ремонт буровых установок; низкой экономичностью из-за высокого удельного потребления топлива на единицу мощности; ступенчатым регулированием скорости вращения, что затрудняет соблюдение технологического режима бурения и оптимальное использование мощности двигателя; загрязнением окружающей среды вредными выбросами; ограниченными динамическими характеристиками при изменяющихся режимах работы; высоким уровнем шума, превышающим допустимые нормы и снижающим производительность бригады; а также повышенной пожароопасностью. Отмечается, что количество пожаров на буровых установках с дизельным приводом значительно превышает аналогичные случаи с электроприводом [3].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абрамович Б.Н., Жуковский Ю.Л., Сычев Ю.А., Устинов Д.А. Электроснабжение предприятий: учебное пособие // Спб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2005, 299с.
2. Абрамович Б.Н., Устинов Д. А. Электропривод и электроснабжение горных предприятий // СПб.: Санкт-Петербургский государственный горный институт, 2004, 84 c.
3. Алексеев В.В., Акимов В.Д., Пинчук И.П. Двигатели внутреннего сгорания для производства геологоразведочных работ и основы технической термодинамики. – М., ЗАО «Геоинформмарк», 2002, 371 с.: ил.
4. Алексеев В.В., Гланц А.А, Чайкин А.С. Передвижные и стационарные электростанции в геологоразведочных организациях. М. Недра, 1984. 176 с.
5. Алексеев В.В., Гланц А.А., Алексеева Т.В. Энергоснабжение геологоразведочных организаций. М. 1980. 234 с.
6. Антонов М.В. Технология производства электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1993. 592 с
7. Арифулин Б. А. Методика определения мощности на шпинделе вращателя буровых станков // в кн. Методика и техника разведки. – Л.: ОНТИ ВИТР, 1979, №30.
8. Бабаев С.Г. Надежность и долговечность бурового оборудования. М.: Недра, 1974, 184с.
9. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах т 1 (статика и кинематика) // М., 1971, 512 с. с ил.
10. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 392 с., ил.
11. Васильев В.В., Симак Л.А., Рыбникова А.М. Математическое и компьютерное моделирование процессов и систем в среде MATLAB/SIMULINK. Учебное пособие для студентов и аспирантов // К.: НАН Украины, 2008, – 91 с.

Весь текст будет доступен после покупки