Рагинов Николай Михайлович (г. Набережные Челны, ООО «РАБИКА-энергосбережение»)

Для любой буровой компании весьма актуальны вопросы энергосбережения. Эта проблема осложняется полевым характером работы буровых установок и необходимостью передачи большой заявленной мощности на большие расстояния.

Пожалуй, самые энергоемкие объекты на буровых станциях – двигатели СДБМ, используемые в качестве электроприводов буровых насосов. Эти двигатели показывают приемлемую работу, однако, есть и существенные недостатки – это, прежде всего, высокий пусковой ток. Ежегодно в России из-за последствий высоких пусковых токов выходят из строя сотни двигателей СДБМ. Кроме того, большой пусковой ток способствует резкому скачку тока нагрузки и падению напряжения сети энергоснабжающей организации, которое может вызвать выход из строя электрооборудования, подключенного к той же сети (например, электродвигателя станка-качалки).

Работа вхолостую?

Для минимизации рисков, связанных с негативными последствиями пусков, электродвигатель насоса запускается в начале при пусконаладочных работах и отключается только после окончания бурения скважины. Иными словами, при любом технологическом процессе бурения скважины, электродвигатель насоса находится в постоянном вращении, независимо от того работает насос или нет. В среднем продолжительность непроизводительной работы электродвигателя насоса составляет 58%.
Если же двигатель бурового насоса был остановлен, его повторный запуск связан с большими проблемами. Из-за протяжённости питающей сети, запустить электродвигатель СДБМ прямым пуском с первого раза не всегда удается. Приходится постепенно разгонять СДБМ, запуская его 3-4 раза подряд прямым пуском, что негативно сказывается на сроке его эксплуатации. 
Проблема запуска двигателей СДБМ может быть решена внедрением тиристорных устройств плавного пуска или частотных преобразователей, однако, эти устройства вряд ли могут удовлетворить потребителей из-за длительных сроков окупаемости и технических характеристик (громоздкость, невозможность работы при низких температурах), что очень важно при работе в полевых условиях.

Решение проблемы

Компанией «РАБИКА-энергосбережение» разработано Устройство плавного запуска (УПЗ-1), которое полностью решает проблему запуска двигателя СДБМ. Устройство компактно и высокоэффективно, так как использует совершенно иные физические принципы, по сравнению с тиристорными УПП и частотными преобразователями. 
УПЗ-1 состоит из установленного на металлическом основании разгонного асинхронного электродвигателя-разгонника, шкафа управления (с программируемым промышленным контроллером и электрооборудованием), узла сцепления с высоковольтным двигателем. В основе работы устройства плавного запуска лежит принцип предварительного разгона электродвигателя большой мощности до заданных оборотов перед подачей рабочего напряжения на обмотки статора (идеально-теоретический пуск). При пуске УПЗ-1 происходит сцепление вала разгонного электродвигателя с валом ЭД большой мощности через муфту сцепления. После разгона ротора до заданных оборотов происходит разъединение муфты сцепления, и автоматически подается напряжение на обмотки ЭД большой мощности.
УПЗ-1 устанавливается индивидуально на каждый электродвигатель (по аналогии со стартером двигателя в автомобиле). Устройство работает полностью в автоматическом режиме. При этом в любых ситуациях сохраняется существующая система прямого пуска электродвигателя СДБМ.

Характеристики и свойства

Применение УПЗ-1 для щадящего, плавного запуска электродвигателя СДБМ позволит:
• снизить величину пусковых токов электродвигателя до 2 номиналов.
• сократить время действия пусковых токов электродвигателя до 1 секунды.
• уменьшить динамические нагрузки на обмотки статора при пуске электродвигателя.
• уменьшить гармоники, передаваемые в сеть в момент запуска электродвигателя.
• исключить опасное падение напряжения в сети во время пуска электродвигателя.
• в несколько раз снизить значение первоначального ударного пускового момента, приходящегося на вал привода.
• В несколько раз снизить тепловое воздействие на обмотки статора электродвигателя по отношению к воздействию, возникающему при прямом пуске, что позволит безопасно запускать электродвигатель даже из «горячего» состояния. 
Для повышения надежности работы УПЗ-1  в систему управления заложены специальные функции защиты: 
• Токовая и тепловая защита электродвигателя разгонника УПЗ-1;
• Контроль обрыва, перекоса и  чередования (исключение перефазировки) фаз сети питания УПЗ-1;
• Контроль перенапряжения  и снижения напряжения сети питания УПЗ-1;
• Контроль положения муфты;
• Контроль времени разгона;
• Счетчик количества запусков.
• Обогрев шкафа управления устройства (для работы в условиях до -60 гр.С)

Мобильное исполнение

УПЗ-1 может также быть изготовлено в мобильном исполнении, что актуально для компаний с большим числом буровых установок. Такая компоновка УПЗ позволит использовать их на нескольких буровых установках. Каждое УПЗ может комплектоваться несколькими площадками для установки УПЗ и несколькими полумуфтами для установки на вал электродвигателя СДБМ с кожухом. Таким образом, появляется возможность просто и быстро снять УПЗ и шкаф его управления, перевезти их на другую буровую установку и быстро установить на уже готовую площадку для установки УПЗ. С этой операцией может справиться обслуживающий персонал буровой станции

КНС поддержания пластового давления

Компанией «РАБИКА-энергосбережение» также разработаны устройства плавного запуска для насосов поддержания пластового давления кустовых насосных станций. 
УПЗ позволяет многократно запускать электродвигатель даже из горячего состояния практически без пусковых токов, тем самым, снижая риск пробоя изоляции обмоток и многократно увеличивая срок службы электродвигателей и пусковой аппаратуры.
При внедрении УПЗ не требуется реконструкции существующего оборудования буровых установок и насосных станций, закупки дополнительного оборудования и последующего дорогостоящего сервисного обслуживания. Применение нового подхода к запуску электродвигателей обусловило высокую эффективность и оптимальную стоимость УПЗ. 
Разработка  защищена патентом на полезную модель №55048 и одобрена заводом- изготовителем электродвигателей СДБМ.
Имеется сертификат соответствия № РОСС RU.ТН02.Н01178.