Переход от дизельных-гидравлических к электрическим-тросовым системам представляет собой фундаментальную инженерную задачу для нефтесервисных операторов: поддержание удельной мощности и надежности традиционных дизельных установок при одновременном достижении нулевых выбросов в выхлопные трубы и превосходной точности управления. Традиционные гидравлические канатные погрузчики используют масляные насосы с приводом от двигателя-и пропорциональные электромагнитные клапаны, которые по своей природе страдают медленным временем отклика и точностью натяжения ±3-5 процентов. Каротажные грузовики с электрическим-приводом устраняют эти ограничения благодаря технологии синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM) и интеллектуальному управлению питанием, обеспечивая радикальное улучшение управления лебедкой, воздействие на окружающую среду и эксплуатационную гибкость в различных условиях буровой площадки.
Архитектура силового агрегата и проектирование аккумуляторной системы
Лесовоз с электрическим-приводом построен на сверхмощном-шасси, в котором установлен блок литий--железо-фосфатных-фосфатных аккумуляторов (LFP) емкостью 200-300 кВтч, который обеспечивает достаточную энергию для полного дня работы на кабеле -, обычно от 8 до 10 лесозаготовок на одном заряде. Химический состав LFP выбран из-за его термической стабильности, срока службы, превышающего 5000 циклов зарядки-разрядки, а также свойственных ему характеристик безопасности, которые исключают риски термического выхода из-под контроля, связанные с химическими составами никель-марганец-кобальт (NMC). Система управления батареями (BMS) постоянно контролирует напряжение, температуру и состояние заряда элементов, балансируя отдельные элементы для поддержания емкости и предотвращения чрезмерного-разряда. PMSM, приводящий в движение барабан главной лебедки, обеспечивает номинальный крутящий момент с нуля об/мин, обеспечивая точное управление натяжением и скоростью в пределах ±0,5 процента от заданного значения -, что в пять-–-раз лучше по сравнению с гидравлическими системами, которые обычно достигают точности ±3–5 процентов из-за сжимаемости масла и гистерезиса клапана.
Прецизионное управление лебедкой и рекуперация энергии
Система электрической лебедки заменяет гидравлический пропорциональный клапан и узел автомата перекоса с прямым приводом от двигателя и рекуперативным торможением. Во время спуска инструмента двигатель лебедки действует как генератор, улавливая до 15 процентов потенциальной энергии, которая в противном случае рассеивалась бы в виде тепла в гидравлической системе. Эта регенеративная функция продлевает срок службы аккумулятора между зарядками и снижает износ тормозных колодок механического стояночного тормоза. Возможность точного управления особенно ценна при каротажных операциях в горизонтальных скважинах, где плавная и постоянная скорость инструмента необходима для точных измерений расходомером с помощью вращающегося расходомера. Электропривод устраняет проблемы само-компенсации веса, присущие гидравлическим системам, где вес кабеля в скважине необходимо вручную учитывать в значениях защиты от натяжения. Вместо этого электрическая система управления автоматически рассчитывает вес кабеля на основе диаметра и глубины на основе счетчика кабелей, динамически регулируя уставки защиты от натяжения в реальном времени.
Экологические и эксплуатационные преимущества
Нулевые выбросы выхлопных труб во время работы сокращают выбросы углекислого газа на буровой площадке примерно на 40 тонн эквивалента CO2 в год на единицу по сравнению с эквивалентным грузовиком с дизельным-двигателем. Это соответствует целевым показателям сокращения выбросов категории 3, установленным крупными операторами, и нормативным требованиям, таким как требования Фазы 3 Агентства по охране окружающей среды США к сокращению выбросов CO2 для тяжелых транспортных средств. Электрический лесовоз также устраняет необходимость ежегодной замены гидравлического масла, сокращая расходные материалы и время простоя при обслуживании. Практически -бесшумная работа позволяет вести запись в ночное-время в городских буровых установках, где ограничения по шуму дизельного двигателя в противном случае ограничили бы время работы -, что является растущей потребностью при разработке месторождений на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии. В арктических условиях система управления температурой аккумулятора поддерживает оптимальную рабочую температуру до -30 градусов Цельсия, а мгновенная передача крутящего момента устраняет проблемы холодного запуска, характерные для дизельных гидравлических систем.
Данные о производительности и надежности на местах
Полевые испытания самосвалов с электрическим-кабельным приводом продемонстрировали сокращение затрат на электроэнергию в топливном-эквиваленте и на 50 % сокращение времени внепланового технического обслуживания по сравнению с аналогами с дизельным двигателем в течение двенадцати-месячных периодов эксплуатации. Ключевые наблюдения за производительностью включают в себя:
- Среднее улучшение наработки на отказ на 40 процентов по сравнению с дизельными гидравлическими агрегатами благодаря устранению уплотнений гидравлического насоса, шлангов и компонентов фильтрации масла.
- Управление автопарком с использованием Интернета вещей-обеспечивает профилактическое обслуживание с точностью 85 %, определяя износ компонентов до выхода из строя.
- Возможность подзарядки во время-интервалов между буровыми работами (обычно от 30 до 90 минут) восстанавливает 20-30 процентов емкости аккумулятора, расширяя рабочий диапазон для кампаний с несколькими скважинами.
- Простота устройства регистрации чистой энергии - меньшее количество движущихся частей, отсутствие гидравлических шлангов или уплотнений, отсутствие масляных фильтров - напрямую способствует увеличению среднего времени наработки на отказ (MTBF).
Интеграция с современной автоматизацией буровой площадки
Конструкция нефтепромыслового электроканатного самосвала легко интегрируется с цифровыми буровыми платформами посредством стандартных протоколов данных, что позволяет автоматически составлять отчеты о заданиях,-удаленную диагностику в режиме реального времени и прогнозировать график технического обслуживания. Поскольку стоимость аккумуляторов продолжает снижаться - на 89 процентов с 2010 года в пересчете на-кВтч -, общая стоимость владения электрическими лесовозами все больше склоняется к электрификации, а не к дизельному топливу, что делает переход парка автомобилей стратегическим приоритетом для поставщиков услуг проводной связи во всем мире.
Для получения дополнительной информации свяжитесь с China Vigor по телефону info@vigorpetroleum.com или позвоните по телефону +0086 29 81161513..
