power system
0

ژنراتورها یا مولدهای اولیه نیرو (Prime Movers)

امروزه استفاده از بخار به عنوان منبع تولید نیرو یا مولد نیرو در دستگاه های حفاری دورانی منسوخ شده است. برای چندین دهه بخار تقریبا تنها منبع تولید نیرو بود. حتی تا سال های ۱۹۴۰ دستگاه های حفاری برای استفاده از نیروی بخار ساخته می شدند و دیگ های بخار مرتبا تکامل می یافتند تا دستگاه های حفاری آن زمان بتوانند چاه های عمیق را حفاری کنند. یکی از دلایل عمده منسوخ شدن بخار، افزایش روز افزون هزینه گاز بود که برای سوخت دیگ های بخار به کار می رفت. اوایل بهای گاز اندک و بازار مصرف آن بی نهایت محدود بود لذا، سوزاندن مقادیر زیاد آن برای راه اندازی دستگاه حفاری، کم هزینه یا تقریبا بدون هزینه بود.

بیش تر دستگاه های حفاری امروزی از موتورهای درون سوز که اغلب دیزلی هستند به عنوان مولد نیرو استفاده می کنند. با این وجود بعضی از آنها هنوز از گاز طبیعی یا گاز مایع به عنوان سوخت استفاده می کنند. قدرت موتورهای دستگاه های حفاری معمولا بین ۵۰۰ تا ۵۰۰۰ اسب بخار تغییر می کند.

دو راه برای انتقال نیرو از مولدهای نیرو به اجزاء دستگاه حفاری وجود دارد، مکانیکی و الکتریکی تا همین اواخر، اکثر دستگاه های حفاری، مکانیکی (Mechanical Drive Rig) بودند و نیروی موتورها به طرق مکانیکی به اجزاء منتقل می گردید. امروزه، دستگاه های حفاری دیزل- الکتریکی به سرعت جایگزین دستگاه های مکانیکی می شوند.

در یک دستگاه حفاری رانش مکانیکی، نیرو به وسیله مجموعه ای که به Compound معروف است به گردونه، پمپ ها و سایر ماشین آلات دستگاه حفاری منتقل می گردد. این مجموعه شامل کلاچ ها، اتصالات زنجیر، چرخ زنجیرها، تسمه ها، قرقره ها، محورها و تمام وسایلی که برای انتقال نیرو لازم است، می باشد.

اما در یک دستگاه حفاری دیزل۔ الکتریکی، موتورهای دیزلی که در دستگاه های حفاری خشکی معمولا روی زمین و دور از سکوی دستگاه حفاری قرار دارند، باعث رانش ژنراتورهای بزرگ برق می شوند. الکتریسیته حاصل از ژنراتورهای برق به وسیله کابل به کلیدهای برق و لوازم کنترل منتقل می شود. سپس الکتریسیته به کمک تعدادی کابل به موتورهای الکتریکی منتقل می شود که مستقیما به ماشین های حفاری یعنی گردونه، پمپ های گل و میز دوار متصل هستند.

سیستم دیزل – الکتریکی مزیت های متعددی بر سیستم مکانیکی دارد. یکی از مزیت های اولیه، حذف Compound سنگین و نسبتا مشکل ساز و رانش زنجیری (Chain Drive) است که در نتیجه نیازی به هم ردیف کردن موتورها، Compound و گردونه نمی باشد. مزیت دیگر این است که موتورها را می توان دور از سوی دستگاه حفاری قرار داد که باعث کاهش صدای موتورها برای کارکنان می شود.

ترتیب چیدن دستگاه حفاری را نمی توان به صورت استاندارد درآورد، مولدهای نیرو، گردونه پمپ ها و میز، بنا به سلیقه پیمان کار، ممکن است به صورت های مختلف چیده شوند. هر پیمانکار در مورد ترتیب چیدن، سلیقه متفاوتی دارد و دستگاه حفاری خویش را بر آن اساس ردیف می کند، برای انتخاب ترتیب چیدن دستگاه حفاری، توان مورد نیاز سیستم های اصلی در نظر گرفته می شود. سیستم بالابری، موقع لوله بالا (Trip Out) یا راندن لوله جداری به بیش ترین توان احتیاج دارد. مقدار کار انجام شده به هنگام لوله بالا و لوله پایین که به اصطلاح یک پیمایش کامل (Round Trip) اطلاق می گردد، از رابطه زیر قابل محاسبه است:

power consumption formula

power consumption formula

که:

D: عمق چاه (ft )

 : وزن واحد طول لوله های حفاری ( lb/ft)

 : طول سه شاخه لوله (ft)

M: وزن قرقره متحرک و بالابر (lb)

C: وزن لوله های وزنه منهای وزن لوله های حفاری به ازای طول معادلی از آن ها

 : مقدار تن – مایل برای پیمایش کامل لوله های حفاری

بزرگ ترین مصرف کننده بعدی توان، سیستم گردش گل می باشد. پمپ های گل ممکن است دارای موتورهای مستقل باشند یا همراه با میز دوار که به کمترین نیرو احتیاج دارد از یک موتور استفاده کنند.

موتور(Engine): ایجاد توان لازم جهت بلند کردن اجسام (بار) با استفاده از قرقره های ثابت بدون این که اصطکاک تولید کند.

power consumption formula

power consumption formula

که:

N: سرعت دوران موتور (rpm)

P: قدرت شفت یا توان خروجی موتورهای دیزل (HP)

 : میزان یا شدت سوخت مصرفی در یک سرعت خاص ( lbm/min)

 : توان مصرفی موتور (HP)

H: ارزش حرارتی سوخت ( Btu/lbm)

 : راندمان کلی سیستم

 : گشتاور خروجی ( ft-lbf)

 : سرعت زاویه ای موتور ( rad/min )

r: شعاع استوانه (Drum) موتور

F : نیروی وارد به موتور از طرف بار (lbf)

V: سرعت (lbf)

جدول ذیل ارزش حرارتی برخی از سوخت های مصرفی را نشان می دهد:

نوع سوخت چگالی (ppg) ارزش گرمایی ( Btu/lbm)
دیزل ۲/۷ ۱۹۰۰۰
بنزین ۶/۶ ۲۰۰۰
بوتان ۷/۴ ۲۱۰۰
متان ۲۴۰۰

ژنراتور یک دکل حفاری متشکل از اجزا و زیر سیستم های فراوانی است که شاید بعد ها به تشریح هر یک از قسمت ها در این سایت پرداختیم . ولی در حال حاضر صرفا جهت آشنایی خوانندگان یک نمونه از Spec مربوط به ژنراتور یک دکل حفاری خشکی و اجزای مربوطه را در قسمت پایانی مطلب قرار میدهیم:

Main Generator 

Complete sets Diesel engine Caterpillar 3512 B (or 4 sets 3516 B), SCR duty, with 1476 hp ea @ 1200 rpm, coupled with 1750 KVA, 0.7 pf, 1101 KW, 60 Hz, 3 phase, 600 volts, SR4B Generators, c/w all std accessories and protection systems, Gen set houses and skids, exhaust and mufflers and exhaust spark arrestors, according to the following details:

Model: CAT 3512B LAND ELECTRIC SCR Power Module. Power and
rotary speed: 1476hp(1101 KW) W/O, Fan 1200rpm.
Generator model: SR4B
Capacity of generator sets :1750KVA
Voltage ,frequency, and power factor of generator set: 600V/60 Hz/0.7 Pf/1200 rpm

Engine data
type: water cooled
Aspiration: Turbo charged and jacket water, after cooled.
No. of stroke: four(4)
No. of cylinder: V-12
Rotation: CCW(SAE standard)
Speed: 1200 rpm

Engine configurations
Single stage, dry panel type Engine & generator three- point mounted into
oil field walk around skid, oil drain extension, tail boarding provisions.
Governor control
Caterpillar ADEM Electronic engine
Control, LH , Requires 24V DC 10Amp continuous, 20 AMP intermittent, clean electrical powers.

ENGINE GOVERNOR CONTROL CONVERSION
For use with 0-200mA External Speed and load sharing control (controlled by SCR system)
Cooling system
Outlet controlled Thermostat and housing
Jacket water pump gear driven
Dual outlet
After cooler fresh water cooling pump (SCAC) , gear driven centrifugal SCAC pump circuit contains a thermostat to keep the after cooler coolant from falling below 30 deg C (85F).
RADIATOR 46/CVS STACED
including mounting group, fuel cooler, water connections , coolant level switch gauge .
Fan Drive Blower Fan 72 In Fan Pulley
Coolant Level Sensor. Shipped loose cooling system suitable for 60 -65ambient temp with blower fan, fan pulley. Inlet pulley, V-belt fan guard forinstallation on skid.

Air & exhaust system
Dry unshielded exhaust manifold crankcase breather flexible exhaust.
Fuel system
Fuel injection pump.
Fuel transfer pump.
Fuel priming pump.
Fuel filter.(single).
Flexible fuel line.
Electronically control unit injection Lubrication oil system
Oil pan with gear-driven.
Lube oil sump pump.
Oil filer and dipstick.
Lubrication oil cooler.
(shell -and tube type).
Lubrication oil filter (single).
Air driven pre oil lube pump.
Instrument panel
The engine includes an Electronic instrument panel(LH) with analog gage
with digital display for:
Lubrication oil pressure
Water temperature
Fuel pressure
Lubrication oil filter
differential pressure
system DC voltage gage
Exhaust pressure (dual)
Exhaust temperature
Service meter
Tachometer (digital rpm meter)
Air inlet restriction gage
Engine start-stop
Total fuel consumption
Miscellaneous
SAE standard heavy duty dual tachometer drive (half engine speed)
Crankcase breather
Flywheel with flywheel housing SAE NO.00 Lifting eyes
Torsion vibration damper
Paint Cat yellow

Muffler model MSAI (USA) complete with spark arrester suitable for above gen sets.
Elbow (12) suitable for above mufflers.
Protection system
Safety shutoff protection
Alarms
Starting system

Generator specs:
Brushless revolving field gen. SCR controllers with the following specs:
Double bearings.
Drilling rating: 1750KVA, 0.7 PF 1225KW
Voltage: 347/600 volts.
Frequency: 60Hz.
Speed: 1200 rpm.
Including 1200 watt space heater
Class H insulation

SET-EMERGENCY GEN

Model: CAT C15
Emergency diesel generator set
Standby output: 400kVA
output: 320kW @ 1800 rpm
Altitude: up to 500 m ASL
Ambient temp: 50

Diesel engine: optional
Number of cylinders: 6
Combustion system: direct injection electronic governor full technical and service support for at least 6 years cooling method; fan cooled full engine protection including Low oil, High temperature, Over speed Generator Three phase alternator . Self regulating, self exciting, brush less, Drip proof, self ventilated, A.V.R.
Rating capacity: 400kVA
Altitude; up to 500 m AS: L
Ambient temp: 50
PF: 0.8
L-L Voltage: 480V L-N Voltage: 277V
Frequency: 60Hz
Insulating class: (rotor/stator) F/F
Range of voltage setting: ±۵%

Control panel :
Micro processor controlled with emergency power switch board complete with:
Digital voltmeter: 0-600V
Phase selector switch,volt/phase(L-L & L-N )
Digital frequency meter
Digital ampere meter : 0-800A
Hour meter
Changing ampere meter
Set of automatic cut-outs for measuring and control circuits
Generator air circuit breaker: 3 poles, 800 amps
With motor drive 24 V, DC . With tripping coil 24 V, DC
Thermal over current relay 3-poles
Independent over current time relay type,3 poles
Fully automatic star/stop control unit
Remote start signal input
۳phase voltage sensing functions for monitoring of the following fault signals: (each with separate adinsting points for response/ Reset values and delay time.)

Generator under voltage /wrong phase sequence.
Generator over frequency
Fault identification by lighting LED &horn signal
Speed sensing &evaluation for ignition & overspend control. engine
star/stop program. free parameter setting for following function.
Start delay unit. adjustable 2-250s
Starting program unit. for 6 (1-20s) cranking attempts
Cranking & break periods each approx. 7s (2-250s)
Monitoring activating delay
Monitoring activating delay approx.10s (2-250s)
Change-over from mains to generator supply
With a change-over breaker of approx. 2s (2-250s)
Reconnection delay 60s (20-250s)
Idle-run time 180s (20-250s)
Duration of shut-down pulse 30s (2-250s)
Indication of the additional 14 faults signal: visual signals for (by LED’s)
Generator overload: Alarm only
Generator short circuit: Shutdown
Generator over temp: Alarm only
Generator voltage failure: alarm only
Low lube oil pressure: Alarm only
Too low lube oil: Shutdown
High cooling water temp: Alarm only
Too high cooling water temp.: Shutdown
Over speed : Shutdown
Low cooling water level : Shutdown
Too high lube oil temp.; Shutdown
Low fuel level: Delay Shutdown
Battery under voltage :alarm only

Camp Diesel Generator
diesel generator sets, Caterpillar C-15( or 3406), 230 / 380 Vac, 3 phase, 50 Hz, 400 kw , complete with utility house, exhaust and muffler, distribution panels, circuit breakers, safety and control systems, electric start, control panel, etc.
Diesel generator sets skid mounted to be used for drilling rig camping according to the following general spec: Engine specs:
Model: CAT C15 Gen set Power rating @ 0.8 pf:400kVA, Gen set Power rating with fan: 320eKW, 50HZ at 1500 rpm, 230/480 Volts with 10% overload capability for 1 hour in 12 hours, prime power, with no duration up to 2000 meter ASL altitude, ambient temp. max. 55 . C15 ATAAC, L-6, 4-stroke water-cooled diesel Bore: 137.20 mm (5.4 in)
Stroke:. 171.40 mm (6.75 in)
Displacement.:.15.20 L (927.56 in3)
Compression Ratio: 16.1:1
Aspiration: ATAAC Fuel System: MEUI Governor Type: Caterpillar ADEM control system LUBE SYSTEM Crankcase breather Oil filter and dipstick, rh Oil drain lines Oil pump, gear type, engine mounted Oil cooler MOUNTING SYSTEM Base structural steel PROTECTION SYSTEM Shut-off, solenoid, 24v energized to run STARTING SYSTEM 2X12 volts high capacity lead acid batteries. 150 Amperes hour, single 24V. Electric starting motor. Battery cables charging Alternator belt driven 24 volt, 35amp
AIR INLET SYSTEM Air cleaner with service indicator Turbocharger After cooler Air pre cleaner
CONTROL SYSTEM Governor Hydro mechanical (3% speed regulation) governor vernier control
COOLING SYSTEM Heavy duty radiator, 52 deg, c engine base name mounted Drain lines Engine driven blower fan iv drive and fan guard Thermostats and housing Jacket water pump, centrifugal, engine gear driven Engine rpm System DC volts System diagnostic code ALARM & INDICATION FOR FOLLOWING: High coolant temp Low coolant temp Low oil press Low DC volts MISCELLANEOUS Three sets of operation, maintenance and spare parts manual. Triple pole MCCB for generator protection-630 amps mounted in generator terminal box. Oil-field box Single point lifting arch EXHAUST SYSTEM Exhaust manifold Dry Industrial grade vertical Muffler-8″ (engine mounted) with rain cap. Exhaust flexible joint Spark arrestor FLYWHEEL & FLYWHEEL HOUSING Fly wheel, SAE no.0136 teeth. Fly wheel housing, SAE NO.0 SEA standard rotation FUEL SYSTEM Fuel pressure gauge, Rh Fuel filter, spin on Rh with service indicator Fuel priming pump, Rh(manual) Fuel transfer pump, engine driven Primary fuel filter Flexible fuel lines 610 mm long connected to base fuel tank GENERATOR SPEC: 292 KW, 365 KVA, 3-phase, 50HZ, 1500rpm 400/230 volts, prime power diesel generating set. Single bearing PF=0.8 revolving field, solid state excitation, regulation type volts per hertz type vr3, equipped with and anti-condensation heater- 1-Phase, 230 volts, 600 watt, insulation class=f The units should be equipped with a control panel according to following specs: Digital ammeter

Digital volt meter Digital frequency meter Phase selector switch for ammeter and voltmeter Voltage adjust rheostat Auto/manual start stop control Engine control switch for off/reset, auto start, manual start & stop. Cycle cranking Cool down timer Emergency stop push button Safety shut-down protection and led indication Low oil pressure High coolant temp Over-crank Over-speed DIGITAL DISPLAY FOR Coolant temp Oil pressure Service hours Separate running, no need synchronization operation each unit Heat shield for exhaust manifold, exhaust below and turbochargers House for generator set Two sets CAT C15 engine generator sets installing in one house.

روش‌ تولید لوله

مقاله قبلی

لوله های پایه فلزی

مقاله بعدی

شما همچنین ممکن است دوست داشته باشید

نظرات

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.