КДФТ принцип работы

Концевой делитель фаз КДФК (ТУ 3615-007-79172827-2013)

Назначение

Концевой делитель фаз КДФК применяется для сепарации нефтяной эмульсии и предварительного сброса свободной воды в составе УПСВ и УПН.

Преимущества

— Позволяет снизить металлоемкость оборудования (объектов) и количество вспомогательного оборудования за счет совмещения технологических процессов в одном аппарате;
— Обладает простой конструкцией внутренних устройств, что упрощает возможность проведение ремонтных и профилактических работ;
— Обеспечивает выполнение процесса без предварительного подогрева.

Комплектация

По желанию заказчика концевой делитель фаз КДФК может комплектоваться площадкой обслуживания и лестницей.

КДФТ принцип работы

Дугогосящие реакторы

Одно из основных достоинств сетей с изолированной нейтралью – возможность сохранения их в работе при наиболее частом виде повреждения в линиях электропередачи – однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Главным критерием, вынуждающим отключать потребителей в режиме ОЗЗ, является величина тока в месте замыкания, обусловленная емкостью фаз сети относительно земли, приводящая к возникновению устойчивой дуги и, как следствие, тяжелым авариям.
Постоянное развитие сетей ведет к росту этого емкостного тока, который может быть компенсирован специальными индуктивными (дугогасящими) аппаратами, вопрос правильного выбора и подключения которых каждый раз встает перед проектировщиками. Рассмотрению этого вопроса посвящена статья чебоксарских специалистов.

ДУГОГАСЯЩИЕ РЕАКТОРЫ В СЕТЯХ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Владимир Козлов, к.т.н., главный конструктор
Михаил Петров, к.т.н., главный специалист по режимам нейтрали
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары

Один из вариантов решения проблем ликвидации ОЗЗ был предложен в 1916 году Петерсеном [1] и заключается в компенсации емкостных токов от места замыкания посредством специальных индуктивностей – дугогасящих катушек (ДГК) или дугогасящих реакторов (ДГР). Включение ДГР, кроме снижения тока в месте замыкания, приводит к увеличению времени восстановления напряжения на поврежденной фазе, что способствует восстановлению диэлектрических свойств изоляции в месте повреждения.

Одним из главных преимуществ сетей с компенсацией емкостных токов также является снижение кратности перенапряжений в случае дуговых замыканий до 2,4–2,6 U ф ( U ф – фазное напряжение сети) при резонансной настройке контура нулевой последовательности сети. В условиях развития сетей и изменения их конфигурации поддержание резонансной настройки требует новых подходов к автоматике управления ДГР [2].

Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация, и условия выбора дугогасящих аппаратов приведены в [3]. В настоящее время с целью повышения эффективности эксплуатации электрических сетей компенсацию применяют при токах, существенно меньших рекомендованных ПУЭ и ПТЭ.

В условиях современной тенденции замены кабелей с маслонаполненной изоляцией на кабели со СПЭ-изоляцией, увеличиваются емкости относительно земли и актуальность задачи компенсации емкостных токов постоянно нарастает. В частности, этот факт отражен в Положении о технической политике ФСК ЕЭС [4], в котором определено, что «при новом строительстве, расширении и реконструкции сетей напряжением 6–35 кВ необходимо рассматривать варианты проектных решений сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор с автоматической компенсацией емкостных токов».

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДГР

Принципиально ДГР должны быть установлены в каждой фазе сети (рис. 1). При таком техническом решении катушка, подключенная к конкретной фазе, компенсирует емкостный ток замыкания на землю этой фазы.

Рис. 1. Эквивалентная схема трехфазной сети 6–35 кВ с пофазной компенсацией емкостных токов

Высокая стоимость трехфазной системы компенсации емкостных токов, ее громоздкость и технические сложности в пофазной настройке ДГР привели к тому, что наибольшее распространение получило решение с установкой одного ДГР в нейтраль сети (рис. 2). Но оно требует наличия явно выраженной нейтрали сети, которая не всегда имеется. На рис. 2 ДГР подключен к сети посредством специального нейтралеобразующего трансформатора TN.

Рис. 2. Эквивалентная схема сети с одним компенсирующим устройством

Принципиально добиться компенсации емкостного тока сети можно как изменением индуктивности ДГР, так и изменением добавочной емкости С Д , установленной параллельно ДГР. Недостатком последнего варианта является наличие последовательного контура «емкость С Д – индуктивность рассеяния трансформатора TN», который может создать значительные перенапряжения на ДГР, а также сложности в управлении высоковольтными конденсаторными установками. Поэтому в настоящее время в основном применяются только управляемые дугогасящие реакторы.

Мощность ДГР в схеме рис. 2 должна быть не меньше суммарной реактивной мощности фазных емкостей С А , С В , С С сети.

Как правило, мощность ДГР выбирается с учетом перспективного развития сетей и возможности компенсации емкостных токов одним реактором при объединении секций шин (СШ) и выводе в ремонт реактора другой СШ. В [5] приводятся расчет мощности и выбор дугогасящих аппаратов. Многие положения этого документа устарели.

НЕЙТРАЛЕОБРАЗУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Трансформаторы, использующиеся для создания искусственной нейтрали с целью присоединения к ней ДГР, принято называть нейтралеобразующими, подземляющими, присоединительными или фильтрами нулевой последовательности. Последнее название подчеркивает тот факт, что реактор при ОЗЗ создает контур для протекания токов нулевой последовательности сети.

В качестве таких присоединительных трансформаторов могут применяться любые трехфазные трансформаторы соответствующей мощности. Первичные обмотки трансформатора должны быть соединены в звезду с выведенной нейтралью, к которой и подсоединяется ДГР. Кроме того, необходимо наличие вторичных обмоток, соединяемых в замкнутый треугольник, что обеспечивает малое сопротивление трансформатора токам нулевой последовательности сети.

Малого сопротивления токам нулевой последовательности сети можно также добиться соединением обмоток трансформатора в зигзаг [6]. Первичная обмотка такого трансформатора разбита на две равные части, которые соединяются последовательно, встречно с половинкой обмотки другой фазы (рис. 3). В результате такого соединения суммарное количество витков, приходящихся на одну фазу, в 1,15 раза больше, чем в аналогичной обмотке при соединении просто в звезду. Однако отсутствие необходимости во вторичной обмотке, соединяемой в замкнутый треугольник, делает такое решение экономически оправданным для задачи искусственного создания нейтрали. Такие трансформаторы получили название – фильтры нулевой последовательности (ФМЗО).

Рис. 3. Схема подключения ДГР посредством ФМЗО

Если силовые трансформаторы (T на рис. 4) или трансформаторы собственных нужд сети имеют подходящее соединение вторичных обмоток, ДГР может быть подключен непосредственно к их нейтрали. В этом случае мощность реактора не должна превышать 7–10% номинальной мощности трансформатора. В качестве нейтралеобразующих трансформаторов могут применяться силовые масляные трансформаторы серий ТМ, ТМА, ТМГ с выведенной нейтралью и соединенной в треугольник вторичной обмоткой (TN на рис. 4).

Рис. 4. Схема подключения ДГР к нейтрали сети 35 кВ и 6–10 кВ с помощью TN

При проектировании системы компенсации емкостных токов необходимо обратить внимание на влияние сопротивления TN на выбор величины тока ДГР [5]. Истинное значение тока реактора можно рассчитать по формуле:

где I_L – максимальное паспортное значение тока реактора;
X_L – минимальное значение индуктивного сопротивления ДГР в заданном диапазоне регулирования;
X_TN – эквивалентное сопротивление TN токам нулевой последовательности.
Последнее рассчитывается по формуле:

где U_K, U_НОМ и S_НОМ – соответственно напряжение КЗ трансформатора (паспортное значение в %) TN, номинальные напряжение и мощность трансформатора.

ДУГОГАСЯЩИЕ РЕАКТОРЫ

Дугогасящие реакторы выпускаются регулируемого и нерегулируемого исполнения.

Регулируемые ДГР нашли широкое применение в распределительных сетях 6–35 кВ. По принципу регулирования ДГР подразделяются на ступенчато- и плавнорегулируемые. К первому типу относятся катушки типа ЗРОМ, РЗДСОМ и эксплуатировавшиеся в СССР с 1950–60 гг. реакторы типа CEUF (ГДР). В настоящее время данный тип реакторов практически не выпускается.

Плавнорегулируемые ДГР представлены плунжерными реакторами, в которых регулирование индуктивности производится изменением немагнитного зазора сердечника, и ДГР с подмагничиванием сердечника, за счет которого изменяется рабочие точки на нелинейной характеристике магнитопровода, а следовательно, и индуктивность реактора.

Попытки избавиться от основного недостатка плунжерных реакторов – наличия механического привода – привели к появлению разнообразных ДГР с подмагничиванием от внешнего источника продольного, поперечного и смешанного возбуждения. Однако большая потребляемая мощность, малый диапазон регулирования тока компенсации, наличие высших гармонических в токе рабочей обмотки, сложность автоматического управления сделали этот тип ДГР неконкурентоспособным на рынке электрооборудования. Большая часть этих реакторов демонтирована, а остальные постепенно выводятся из эксплуатации.

К дугогасящим реакторам с плавным регулированием индуктивности предъявляются следующие основные требования:

• линейность регулировочной характеристики;
• линейность ВАХ, отклонение не более 2%;
• процент высших гармонических составляющих в токе реактора не более 2;
• добротность аппарата Q не менее 50;
• глубина регулирования не менее 3;
• возможность дистанционного управления без отключения от сети.

КОНСТРУКЦИЯ ДГР

Большинство ДГР, эксплуатируемых в электрических сетях России, выпускаются в двух- и трехстержневом исполнении. Двухстержневая конструкция характерна для ступенчато-регулируемых реакторов и реакторов серии РУОМ. Обе половинки рабочей обмотки реакторов соединяются параллельно. На стержнях дополнительно наматываются сигнальная обмотка и обмотка управления. Последняя рассчитывается на подключение активного сопротивления для снижения добротности контура нулевой последовательности сети.

Плунжерные дугогасящие реакторы в основном имеют трехстержневую конструкцию магнитопровода. Регулирование индуктивного тока осуществляется изменением высоты немагнитного зазора в центральном стержне. Для этого центральный стержень разрезается на 2 части. Возможны два варианта регулирования индуктивности катушки: симметричное, когда зазор изменяется одновременно в обе стороны относительно центральной оси сердечника, и несимметричное, когда подвижной является лишь одна часть сердечника. В первом случае характеристика регулирования ДГР более плавная, чем во втором.

Для снижения потерь в катушке и магнитопроводе мощные ДГР серии РЗДПОМ выполняются пятистержневыми (четырехлучевая звезда). Самые совершенные реакторы ASR и ZTC фирмы EGE выполняются по схеме – симметричная шестилучевая звезда. Такое конструктивное исполнение магнитопровода позволило минимизировать потери в стали, в том числе за счет упорядочения потоков рассеяния в немагнитных зазорах.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ДГР

Плунжерные катушки, за исключением России и стран СНГ, выпускают в пяти странах мира: Чехии, Австрии, Канаде, Китае и Индии.

В СНГ ДГР плунжерного типа производят «Белэнергоремналадка» (Белоруссия), «ЭЛИЗ» (г. Запорожье, Украина), «Электрозавод» (г. Москва), филиал «Мосэнерго» ЦРМЗ (г. Москва), ВП «НТБЭ» (г. Екатеринбург) и «Свердловэлектроремонт» (г. Екатеринбург).

В табл. 1 приведен список изготовителей и поставщиков плавнорегулируемых ДГР для электроэнергетики России. Отметим, что единственным предприятием, поставляющим ДГР сухого исполнения для закрытых подстанций, является фирма TRENCH.

Табл. 1. Производители дугогасящих реакторов

EGE и TRENCH также предлагают потребителям дугогасящие аппараты комбинированного исполнения, представляющие собой нейтралеобразующий трансформатор (ФМЗО) и дугогасящий реактор, установленные в одном маслонаполненном баке. Однако их применение в отечественной практике не соответствует нормативным документам, поскольку в п. 6.1 Инструкции [5] говорится, что «включение или отключение трансформаторов, предназначенных для подключения дугогасящих реакторов, допускается производить только при отключенном дугогасящем реакторе (разъединитель в цепи реактора должен быть отключен)».

ВЫВОД

В настоящее время наиболее перспективным типом дугогасящих аппаратов в сетях 6–35 кВ являются плунжерные реакторы.

ЛИТЕРАТУРА

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Делительная автоматика для электростанции небольшой мощности

Назначение и основные требования к автоматике

Часто параллельно с энергосистемами работают электростанции небольшой мощности, к шинам которых подключена нагрузка, превышающая их мощность, если при этом электростанция имеет с энергосистемой слабую связь, то при ее отключении возникает опасность аварии с полным остановом электростанции.

На рисунке приведена в качестве примера схема электрической связи электростанции ЭС с энергосистемой С. Из схемы видно, что при отключении линии Л1 на электростанцию выделяется суммарная нагрузка, разная Р1+Р2+Р3+Р4+Р5 которая может значительно превышать ее мощность. При отключении линии Л2 на электростанцию выделяется нагрузка Р3+Р4+Р5 и в отделившейся части также может возникнуть дефицит мощности.

Для предотвращения развития аварии при отделении от энергосистемы электростанции с нагрузкой, превышающей ее мощность, правила устройства электроустановок и директивная документация предусматривают установку специальной делительной автоматики. Место установки автоматики зависит от баланса мощности электростанции и нагрузки. Так если мощность электростанции балансируется нагрузкой Р3+Р4+Р5, то делительная автоматика должна действовать на отключение выключателя В1. Если же мощность электростанции балансируется только с нагрузкой Р3, то делительная автоматика должна действовать на отключение выключателя В2 или В3.

Возможны также случаи, когда мощность электростанции не балансируются даже с нагрузкой Р3. В этих случаях делительная автоматика должна действовать на отключение выключателя В2 или В3 и одновременно на отключение части нагрузки, подключенной к шинам электростанции.

Разгрузка электростанции в последнем случае может производиться также с помощью устройств АЧР.
Вторым назначением делительной автоматики является предотвращение несинхронного включения генераторов электростанции при АПВ линий Л1 или Л2. В тех случаях, когда несинхронное АПВ недопустимо, делительная автоматика должна до АПВ отделить электростанцию отключением выключателей В2 или В3.

В зависимости от назначения делительной автоматики могут использоваться различные принципы ее включения. Как правило, для автоматического отделения электросетей малой мощности применяются устройства, реагирующие на снижение частоты или напряжения в отделившейся части и устройства, действующие при КЗ.

Индуктивный датчик: принцип работы, схемы подключения, характеристики

В современных станках и высокоточном оборудовании, где важно контролировать положение конструктивных элементов устанавливается индуктивный датчик. Для чего применяется данное устройство, какие разновидности и способы подключения существуют, как оно работает, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Индуктивный датчик предназначен для контроля перемещения рабочего органа без непосредственного контакта с ним. Основной сферой применения для него является станочное оборудование, точные медицинские приборы, системы автоматизации технологических процессов, измерения и контроля формы изделия. В соответствии с положениями п.2.1.1.1 ГОСТ Р 50030.5.2-99 это датчик, который создает электромагнитное поле в области чувствительности и обладает полупроводниковым коммутатором.

Сфера применения индуктивных датчиков во многом определяется их высокой надежностью и устойчивостью к воздействию внешних факторов. На их показания и работу не влияют многие факторы окружающей среды: влага, оседание конденсата, скопление пыли и грязи, попадание твердых частиц. Такие особенности обеспечиваются их устройством и конструктивными данными.

Устройство

Развитие сегмента радиоэлектроники привело не только к совершенствованию первоначальных механизмов, но и к возникновению принципиально новых индуктивных датчиков. В качестве примера рассмотрим один из простейших вариантов (рисунок 1):

Рис. 1. Устройство индуктивного датчика

Как видите на рисунке, в его состав входят:

• магнитопровод или ярмо (1) – предназначен для передачи электромагнитного поля от генератора в зону чувствительности;
• катушка индуктивности (2) – создает переменное электромагнитное поле при протекании электрического тока по виткам;
• объект измерения (3) – металлический якорь, вводимый или перемещаемый в области чувствительности, неметаллические предметы не способные влиять на состояние электромагнитного поля, поэтому они не используются в качестве детектора;
• зазор между объектом измерения и основным магнитопроводом (4) – обеспечивает меру взаимодействия в качестве магнитного диэлектрика, в зависимости от модели датчика и способа перемещения может оставаться неизменным или колебаться в заданном диапазоне;
• генератор (5) — предназначен для генерации электрического напряжения заданной частоты, которое будет создавать переменное магнитное поле в заданной области.

Принцип работы

Принцип действия индуктивного датчика заключается в способности электромагнитного поля изменять свои параметры, в зависимости от значения магнитной проводимости на пути протекания потока. В основе его работы лежит классический вариант катушки, намотанной на сердечник.

Рис. 2. Магнитное поле в состоянии покоя

При протекании электрического тока I по виткам этой катушки генерируется магнитное поле (см. рисунок 2), результирующий вектор магнитной индукции B которого определяется по правилу Правой руки. При движении магнитного поля по сердечнику, ферромагнитный материал обеспечивает максимальную пропускную способность. Но, как только линии магнитной индукции попадают в воздушное пространство, магнитная проводимость существенно ухудшается и часть поля рассеивается.

Рис. 3. Магнитное поле при введении объекта срабатывания

При внесении в область действия поля индуктивного датчика объекта срабатывания (рисунок 3), изготовленного из металла, напряженность линий индукции резко изменяется. В результате чего усиливается поток и меняется его значение, а это, в свою очередь, приводит к изменению электрической величины в цепи катушки за счет явления взаимоиндукции. На практике этот сигнал слишком мал, поэтому для расширения предела измерения индуктивного датчика в их схему включается усилитель.

Расстояние срабатывания и объект воздействия

В зависимости от конструкции и принципа действия индуктивного датчика объект воздействия может иметь вертикальное или горизонтальное перемещение относительно самого измерителя. Однако реакция сенсора на начало движения контролируемого объекта может начинаться не сразу, что обуславливается номинальным расстоянием, при котором обеспечивается зона чувствительности датчика и техническими параметрами объекта.

Рис. 4. Область и объект срабатывания

Как видите на рисунке 4, в первом положении контролируемый объект находится на таком удалении, где электромагнитные линии не достигают его поверхности. В таком случае с индуктивного датчика сигнал сниматься не будет, так как он не фиксирует перемещения в зоне чувствительности. Во втором положении контролируемый объект уже пересек расстояние срабатывания и вошел в чувствительную зону. В результате взаимодействия с объектом на выходе датчика появится соответствующий сигнал.

Также расстояние срабатывания будет зависеть от геометрических размеров, формы и материала. Следует заметить, что в качестве объекта срабатывания индуктивного датчика применяются только металлические предметы, но от конкретного типа будет отличаться и момент перехода датчика в противоположное состояние, что изображено на диаграмме:

Рис. 5. Зависимость расстояния срабатывания от материала

На практике существует огромное разнообразие индуктивных датчиков, всех их можно разделить на две большие категории, в зависимости от рода питающего тока – переменного и постоянного. В зависимости от состояния контактов в соответствии с таблицей 1 р.3 ГОСТ Р 50030.5.2-99 индуктивные датчики бывают:

• замыкающий – при перемещении контролируемого объекта происходит перевод во включенное положение;
• размыкающий – в случае воздействия индуктивный датчик переводит контакты в отключенное положение;
• переключающий – одновременно объединяет оба предыдущих варианта, за одну коммутацию переводит один вывод во включенное, второй, в отключенное положение.

По количеству измерительных цепей индуктивные датчики подразделяются на одинарные и дифференциальные. Первый из них обладает одной катушкой и одной цепью измерения. Второй тип подразумевает наличие двух сенсоров, измерительные цепи которых включаются в противофазу для сравнения показаний.

Рис. 6. Одинарый и дифференциальный датчик

По способу передачи данных индуктивные датчики подразделяются на аналоговые, электронные и цифровые. В первом случае применяются те же катушки и ферромагнитные сердечники. Электронные используют триггер Шмидта вместо ферромагнетиков для получения гистерезисной составляющей. Цифровые выполняются в формате печатных плат на микросхемах. Помимо этого виды подразделяются по количеству выводов датчика: два, три, четыре или пять.

Характеристики (параметры)

При выборе индуктивного датчика для решения конкретной задачи руководствуются параметрами цепи, в которых он будет функционировать и основной логикой схемы. Поэтому обязательно проверяется соответствие их параметров:

• напряжение питания – определяет допустимый минимум и максимум разности потенциалов, при которой индуктивный датчик нормально работает;
• минимальный ток срабатывания – наименьшее значение нагрузки, при котором произойдет переключение;
• расстояние срабатывания – допустимый промежуток удаления, при котором будет происходить коммутация;
• индуктивное и магнитное сопротивление – определяет проводимость электрического тока и линий магнитной индукции для конкретной модели;
• поправочный коэффициент – применяется для внесения поправки, в зависимости от дополнительных факторов;
• частота переключений – максимально возможное количество раз коммутации в течении секунды;
• габаритные размеры и способ установки.

Примеры подключения на схемах

Конструктивные особенности индуктивных датчиков определяют количество их выводов и способ дальнейшего подключения. В виду того, что существует четыре наиболее распространенных типа, рассмотрим примеры схем их подключения.

Двухпроводных датчиков индуктивности

Как видите на схеме выше, двухпроводные индуктивные датчики применяются исключительно для непосредственной коммутации нагрузки: контакторов, пускателей, катушек реле в качестве электронного выключателя. Это наиболее простая схема и модель, но работа конкретной модели сильно зависит от параметров подключаемой нагрузки.

Трехпроводных датчиков индуктивности

В трехпроводной схеме присутствует два вывода на питание самого индуктивного датчика, а третий, предназначен для подключения нагрузки к нему. По способу коммутации их подразделяют на PNP и NPN, первый вид коммутирует положительный вывод, откуда и происходит название, второй тип коммутирует отрицательный вывод.

Четырехпроводных датчиков индуктивности

По аналогии с предыдущим датчиком, четырехпроводный также использует два вывода 1 и 3 для получения питания. А вот 2 и 4 вывод используется для подключения нагрузки с той разницей, что коммутация для обеих нагрузок будет противоположной.

Пятипроводных датчиков индуктивности

В пятипроводном индуктивном датчике два вывода применяются для подачи напряжения на чувствительный элемент датчика, в рассматриваемом примере это 1 и 3. Два вывода 2 и 4 подают питание на разные нагрузки, а управляющий вывод 5 позволяет выбирать различные режимы работы и менять логику переключений.

Преимущества и недостатки

В сравнении с другими типами сенсорных устройств индуктивные датчики продолжают занимать весомую нишу, наращивая темпы внедрения в различные сферы промышленности и отрасли народного хозяйства. Такое частое применение объясняется рядом весомых преимуществ:

• высокая надежность за счет простой конструкции и отсутствия подвижных контактов;
• может функционировать как от бытовой сети, так и от специальных генераторов, преобразователей и прочих источников питания;
• способны обеспечивать значительную мощность на выходе — порядка нескольких десятков Ватт;
• характеризуются высокой чувствительностью в зоне измерения.

Но, вместе с тем, существуют и недостатки индуктивных датчиков, которые не позволяют использовать их повсеместно. Среди наиболее существенных минусов являются громоздкие размеры, не позволяющие монтировать их в любых устройствах. Также к недостаткам относится зависимость параметров работы от температурных и других факторов, вносящих поправку на точность.

Комплектация

Трубные концевые делители фаз (КДФТ)

Трубные концевые делители фаз (КДФТ)

Концевые делители фаз трубные автоматизированные (КДФТ-А) предназначены для предварительного обезвоживания нефти до содержания в ней воды не более 0,5÷5,0% и могут входить в состав УПСВ или поставляться отдельно в качестве входной ступени обезвоживания УПН.

Общий вид

Характеристики

Расчетная производительность, м 3 /сут:

— по жидкости, м 3 /сут

— по нефти, м 3 /сут

— по газу, млн.нм з /сут

Расчетное давление, МПа

Содержание воды в нефти, % масс.:

Содержание в подготовленной воде, мг/л:

Температура рабочей среды, 0 С

Температура окружающей среды, 0 С

Технические данные

В состав концевых делителей фаз трубных (КДФТ-А) входят следующие узлы и оборудование:

• узел предварительного отбора газа (УПОГ), предназначенный для отбора отделившегося свободного газа в подводящем коллекторе;
• наклонные трубные секции (1, 2 или 4) в зависимости от производительности, предназ-наченные для отделения воды от нефти и ее дегазации;
• внутренние полочные коалесцеры-осадители в нижней части секции, предназначенные для доочистки воды от механических примесей и нефти.
• Система автоматизации КДФТ-А состоит из двух уровней:
• нижний уровень – контрольно-измерительные приборы (КИП) и контроллеры, объединенные в распределенную сеть локального контроля и управления;
• верхний уровень – автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора (контроллер), расположенное в операторной.

Номенклатурный ряд выпускаемых КДФТ-А приведен в таблице 2.

Размеры КДФТ-А и их технологический объем определяются в зависимости от производительности по жидкости, физико-химических свойств нефти, пластовой воды, режима работы и требований к качеству конечной продукции на основании проведенных иссле-дований агрегатированной устойчивости водо-нефтяной эмульсии.

Обозначение

Концевые делители фаз трубные автоматизированные изготавливаются по ТУ 3683-003-56562997-2003.

Пример записи при заказе изделия:

КДФТ-А 1400-50-2-П-ХЛ1 по

где 1400 – условный диаметр корпуса, мм;

50 – длина корпуса, м;

2 – количество секций;

П – внутреннее антикоррозионное покрытие;

ХЛ1 – климатическое исполнение.

Номенклатурный ряд выпускаемых КДФТ-А по ТУ 3683-003-56562997-2003

* размеры определяются при разработке рабочих чертежей

КДФТ-А с 2-мя корпусами производительность по жидкости до 15000 м 3 /сут

* Экспликация штуцеров – табл. 3

КДФТ-А с 4-мя корпусами производительность по жидкости до 30000 м 3 /сут

* Экспликация штуцеров – табл. 4

Экспликация патрубков для КДФТ-А с 2-мя секциями

Экспликация патрубков для КДФТ-А с 4-мя секциями

Примечание: диаметры патрубков и их количество принимаются согласно ТУ 3683-003-56562997-2003 по производительности.

Концевой делитель фаз трубный КДФТ

Произведена поставка четырех комплектов концевых делителей фаз трубных КДФТ, предназначенных для разделения продукции скважин и подготовки пластовой воды до требуемых норм.

Устройство и работа КДФТ:

Представленный на фото комплект установки КДФТ-1400-60-4 представляет собой четыре наклонных под углом 6° к горизонту цилиндрических аппарата с лестницами и площадками обслуживания, обвязанные трубопроводами исходного сырья, подготовленной воды, нефти и газа с запорно-регулирующей арматурой, а также снабженные приборами КИПиА, необходимыми для ведения технологического процесса.

В установке используются принципы гидродинамического и гидростатического разделения поступающей газожидкостной смеси. В аппаратах одновременно протекают процессы дегазации, обезвоживания и очистки воды. С этой целью на входе применены устройства предварительного отбора газа, а в нижней части секции аппаратов — многополочные коалесцеры-осадители для доочистки воды от механических примесей и нефти. Размеры и объем аппаратов подобраны для заданной производительности по жидкости, физико-химических свойств нефти, пластовой воды и требований к качеству конечной продукции.

Нефтегазоводяная эмульсия, пройдя через узел предварительного отбора газа, поступает в 4 аппарата через штуцеры входа, где происходит дополнительное разделение жидкой и газовой фаз. При этом вода направляется в нижнюю часть аппарата, где посредством секций коалесценции проходит по узким каналам, изменяющим направление движения воды, и освобождая ее от нефти. После секций коалесценции вода поступает в отсек сбора и выводится из аппаратов через коллектор выхода воды. Процесс разделения эмульсии осуществляется с добавлением в нее деэмульгатора перед установкой.

Нефтяная эмульсия, благодаря меньшей плотности, поднимается на верхний уровень аппаратов, освобождается от газа и перетекает в секцию сбора нефтяной эмульсии.

Газ выводится с верхней части аппаратов, соединяясь с газом из УПОГ, а затем объединяется с потоком обезвоженной нефти.

Расчет, подбор параметров и полный комплект конструкторской документации был выполнен собственными силами специалистами нашего научно-технического центра (НТЦ) в городе Саратов.

Наша команда готова реализовать проект любой сложности.
Если у вас есть задачи или вопросы, оставьте заявку и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Внедрение КДФ на месторождении Набиль

Теоретические основы применения КДФ

Развитие новых теоретических представлений об оптимальных условиях сепарации нефтяного газа и разработка технологии и аппаратов новых конструкций неизбежно связаны со следующими основными тенденциями:

• — отходом от традиционных принципов осуществления операций по сбору нефти и сепарации газа как технологически автономных процессов;
• — штуцированием потока на дальних подступах к сепараторам;
• — увеличением единичной производительности сепараторов за счет совмещения различных элементов этих операций в промысловых системах сбора и значительной завершенностью процессов сепарации и расслоения потока на нефть, газ и воду перед поступлением продукции скважин в аппараты окончательной обработки на концевых участках трубопроводов расчетных параметров;
• — разрушением пены в ТГК и раздельным отбором из них и концевых делителей фаз многопоточным отведением хорошо отсепарированных нефти, газа и воды в функциональные аппараты или их секции без значительных перепадов давления и перевод сепараторов нефть — газ на режим работы сепараторов газ — нефть;
• — использованием элементов и конструкций, исключающих повторное взаимное диспергирование нефти, газа и воды в сепараторах;
• — применением принципа линейности и формированием объектов сепарации такими элементами, как трехфазные концевые делители фаз (конечные участки подводящих трубопроводов расчетных параметров), блоки буферных емкостей для отбора разделенных флюидов в промышленных объемах, автономные блоки тонкой очистки выделившегося газа, блоки регулирования уровней, КИП и А;
• — значительным увеличением на этой основе удельной производительности сепараторов, уменьшением их числа, созданием сборных пунктов высокой производительности на технологических площадках небольших размеров и резким улучшением технико-экономических показателей сбора продукции скважин и сепарации газа.

Исследования показали, что применение метода дифференцирования процессов на отдельные операции и осуществление каждой из них при оптимальных гидродинамических режимных параметрах позволяют повысить производительность сепараторов в 3 — 4 , а отстойной аппаратуры в 5 — 10 раз против сложившейся. В частности, эффективная технология сепарации предусматривает необходимость расчленения процесса сепарации на следующие стадии, осуществляемые при автономно-оптимальных режимных параметрах: возникновение газовых зародышей; коалесценция газовых пузырьков; подъем пузырьков в зону границы раздела фаз жидкость — газ; образование, разрушение пены; улавливание капель жидкости, увлекаемой газом; сначала потоком нефти и только затем с помощью специальных устройств.

Наиболее резкое увеличение производительности сепараторов достигается в тех случаях, когда первые шесть операций завершаются еще до поступления газонефтяной смеси в сепаратор. В этом случае сепаратор выполняет функции буферной емкости или устройства по очистке газа. Конструкции сепараторов должны отвечать этим требованиям, имея в виду, что указанные выше операции могут быть завершены в промысловой системе сбора и концевых делителях фаз расчетных параметров. Ввод жидкости в аппараты необходимо осуществлять при минимально возможных перепадах давления. Конструкции сепараторов, работающие в блоке с промысловой системой сбора, с предварительным отбором выделившегося в трубопроводах газа непосредственно в газовое пространство сепаратора и вводом жидкости в аппарат при минимальном давлении, широко применяются на месторождениях.

Однако проблема резкого увеличения производительности сепараторов не может быть решена, если при этом ограничиться только отбором самопроизвольно выделившегося в промысловых трубопроводах газа. Для успешного решения этой проблемы необходимо рассчитывать длину и диаметр концевых участков трубопроводов с целевым назначением таким образом, чтобы на этих участках выделялось заданное количество газа и успели произойти все перечисленные выше стадии сепарации нефти.

Расчет концевых участков трубопроводов (концевые делители фаз) и ТГК, выполняющих одновременно функции деэмульсаторов и делителей потока, осуществляется по специально разработанным номограммам. Использование концевых делителей фаз (КДФ) намного упрощает объекты первой ступени сепарации, и полностью отвечают перспективной технологии обработки продукции скважин под давлением, создаваемым погружными насосами, устанавливаемыми на ДНС. В ряде случаев применение КДФ исключает и необходимость строительства первой ступени сепарации.

Впервые в промышленных условиях при производительности объекта 5 — 8 тыс. м3/сут. по жидкости в КДФ были получены чистый газ, пригодный для транспорта потребителю без дополнительной очистки, нефть с содержанием воды 30 % и чистая пластовая вода с содержанием примесей около 60 мг/л. Процесс характеризуется высоким качеством сепарации и отсутствием окклюдированного газа в нефти уже на длине КДФ всего лишь 50 м.

Многофункциональность и эффективность работы КДФ ставят под сомнение целесообразность использования дорогостоящих установок предварительного сброса пластовых вод (УПС) традиционного типа, делителей потока, сепаратора первой ступени в традиционном исполнении и установок очистки пластовых вод, которые могут быть заменены КДФ и буферной емкостью для отбора нефти, газа и воды в промышленных объемах, контролируемых КИП и А. При работе с КДФ в блоке с сепараторами традиционного типа их производительность может быть повышена в 5 — 6 раз и существенно улучшено качество сепарации, исключается необходимость в использовании депульсаторов известных конструкций.

Для повышения эффективности процесса сепарации и уменьшения количества окклюдированного газа в нефти целесообразно также использование различного рода гидродинамических турбулизаторов, устанавливаемых на пути движения потока до его поступления в сепараторы всех ступеней, особенно второй и третьей.

При установке этих элементов внутри аппарата наибольший эффект создает распределение потока нефти в секции, заполненной элементами с развитой поверхностью типа колец Рашига. Перспективным также является ввод отсепарированной в КДФ нефти под ее слой в одной из секций аппарата для создания эффекта «кипения» и выноса к поверхности потоками жидкости мельчайших пузырьков газа.

Так как длина сепаратора в меньшей степени влияет на качество отсепарированного в нем газа, чем его сечение и площадь осаждения, целесообразно отказаться от традиционной системы ввода в сепаратор продукции скважин с одного торца и перейти на систему центрального ввода с двумя отводами отсепарированного газа от каждого из его торцов или на систему двухторцевого ввода с центральным отбором.

В конструкции сепараторов и системы их обвязки не должны включаться никакие элементы или отдельные узлы, сводящие не нет технологические эффекты, достигнутые на предыдущих участках или секциях, а связывающие их коммуникации должны выполнять технологические функции по улучшению процесса сепарации.

Рассмотрим, что же собой представляет КДФ, предлагаемый мной для внедрения на месторождении Набиль.

КДФ (Рисунок 6) включает трубопровод 1, где эмульсия расслаивается на газ, нефть и воду, расширяющуюся головку 2, в которой смонтирован лоток 4. Нефть с оставшейся в ней водой из лотка подается по трубопроводу 6 на дальнейшую подготовку. Для предотвращения образования воронки трубопровод 6 снабжен диском 5. Отделившаяся вода по трубопроводу 8, имеющему отстойный диск 7, подается на очистные сооружения. Остаточный газ поступает в газовый коллектор по газопроводу через отсекатель 3 и регулирующий клапан, работающий от датчика. Имеется также система запорной и регулирующей арматуры.

Рисунок 6 Концевой делитель фаз (КДФ)

1 — трубопровод; 2 — расширяющая головка; 3 — отсекатель; 4 — лоток; 5 — диск; 6 — трубопровод; 7 — отстойный диск; 8 — трубопровод