Przejście z systemów przewodowych-hydraulicznych na elektryczne-napędzane silnikiem wysokoprężnym stanowi podstawowe wyzwanie inżynieryjne dla operatorów usług na polach naftowych: utrzymanie gęstości mocy i niezawodności konwencjonalnych wiertnic z silnikiem wysokoprężnym przy jednoczesnym osiągnięciu zerowej emisji z rury wydechowej i doskonałej precyzji sterowania. Tradycyjne hydrauliczne wózki przewodowe opierają się na pompach oleju-napędzanych silnikiem i proporcjonalnych zaworach elektromagnetycznych, które z natury charakteryzują się długim czasem reakcji i dokładnością naprężenia ±3-5 procent. Wózki do pozyskiwania drewna z napędem elektrycznym- eliminują te ograniczenia dzięki technologii silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PMSM) i inteligentnemu zarządzaniu energią, zapewniając skokową poprawę w zakresie sterowania wciągarką, wpływu na środowisko i elastyczności operacyjnej w różnych warunkach w miejscu odwiertu.
Architektura układu napędowego i projekt układu akumulatorów
Elektryczny-wózek do pozyskiwania drewna jest zbudowany na-wytrzymałym podwoziu, w którym znajduje się akumulator litowo-żelazo-fosforanowy (LFP) o pojemności 200-300 kWh, który zapewnia energię wystarczającą na cały dzień pracy przy użyciu sieci przewodowej -, zwykle od 8 do 10 cykli wyrębu na jednym ładowaniu. Skład chemiczny LFP wybiera się ze względu na jego stabilność termiczną, żywotność przekraczającą 5000 cykli-rozładowań oraz nieodłączne właściwości bezpieczeństwa, które eliminują ryzyko niekontrolowanej zmiany temperatury związane z substancjami chemicznymi niklu-manganu-kobaltu (NMC). System zarządzania baterią (BMS) stale monitoruje napięcie, temperaturę i stan naładowania ogniw, równoważąc poszczególne ogniwa w celu utrzymania ich pojemności i zapobiegania- nadmiernemu rozładowaniu. PMSM napędzający główny bęben wciągarki zapewnia znamionowy moment obrotowy od zerowej prędkości obrotowej, umożliwiając precyzyjną kontrolę naprężenia i prędkości w zakresie ±0,5% wartości zadanej, co stanowi pięcio{{20}do--krotną poprawę w porównaniu z układami hydraulicznymi, które zazwyczaj osiągają dokładność ±3-5% ze względu na ściśliwość oleju i histerezę zaworów.
Precyzyjne sterowanie wciągarką i odzyskiwanie energii
Elektryczny układ wciągarki zastępuje hydrauliczny zawór proporcjonalny i zespół tarczy sterującej bezpośrednim napędem silnikowym i hamowaniem regeneracyjnym. Podczas opuszczania narzędzia silnik wciągarki działa jak generator, odzyskując do 15 procent potencjalnej energii, która w przeciwnym razie zostałaby rozproszona w postaci ciepła w układzie hydraulicznym. Ta funkcja regeneracyjna wydłuża żywotność akumulatora pomiędzy ładowaniami i zmniejsza zużycie klocków hamulcowych mechanicznego hamulca trzymającego. Możliwość precyzyjnego sterowania jest szczególnie cenna w przypadku operacji rejestrowania produkcji w odwiertach poziomych, gdzie płynna, stała prędkość narzędzia jest niezbędna do dokładnych pomiarów przepływomierza obrotowego. Napęd elektryczny eliminuje problemy-z kompensacją ciężaru własnego, charakterystyczne dla systemów hydraulicznych, w których ciężar kabla w studni musi być ręcznie uwzględniany w wartościach zabezpieczenia przed naprężeniem. Zamiast tego elektryczny system sterowania automatycznie oblicza masę kabla na podstawie średnicy i głębokości z licznika kabli, dynamicznie dostosowując wartości zadane zabezpieczenia przed naprężeniem w czasie rzeczywistym.
Korzyści środowiskowe i operacyjne
Zerowa emisja spalin z rury wydechowej podczas pracy zmniejsza ślad węglowy miejsca odwiertu o około 40 ton ekwiwalentu CO2 rocznie na jednostkę w porównaniu z równoważną ciężarówką-napędzaną olejem napędowym. Jest to zgodne z celami redukcji emisji w zakresie 3 określonymi przez głównych operatorów i wymogami regulacyjnymi, takimi jak wymogi dotyczące redukcji emisji CO2 z pojazdów ciężkich w ramach fazy 3 amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA). Elektryczny wózek do pozyskiwania drewna eliminuje również potrzebę corocznych wymian oleju hydraulicznego, ograniczając ilość odpadów eksploatacyjnych i przestoje konserwacyjne. Prawie-cicha praca umożliwia rejestrowanie danych w nocy-w miejskich lokalizacjach odwiertów, gdzie w przeciwnym razie ograniczenia dotyczące hałasu silnika diesla ograniczałyby godziny pracy,- co jest rosnącym wymogiem na terenach zagospodarowania pól na Bliskim Wschodzie i w Azji Południowo-Wschodniej. W warunkach arktycznych system zarządzania temperaturą akumulatora utrzymuje optymalną temperaturę roboczą do -30 stopni Celsjusza, a natychmiastowe dostarczanie momentu obrotowego eliminuje problemy z rozruchem na zimno, typowe dla układów hydraulicznych diesla.
Dane dotyczące wydajności i niezawodności w terenie
Próby terenowe-elektrycznych wózków przewodowych wykazały 35-procentową redukcję kosztów paliwa-równoważnych energii i 50-procentowy spadek nieplanowanych przestojów konserwacyjnych w porównaniu z odpowiednikami z silnikiem Diesla w ciągu dwunastu-miesięcznych okresów eksploatacji. Kluczowe obserwacje dotyczące wydajności obejmują:
- Średnia poprawa MTBF o 40 procent w porównaniu z jednostkami hydraulicznymi z silnikiem wysokoprężnym dzięki wyeliminowaniu uszczelek, węży i elementów filtracji oleju pompy hydraulicznej
- Połączone zarządzanie flotą-IoT umożliwia konserwację predykcyjną z 85-procentową dokładnością w identyfikowaniu zużycia komponentów przed awarią
- Ładowanie okazjonalne podczas-przerw w montażu platformy (zwykle trwających od 30 do 90 minut) pozwala odzyskać 20-30 procent pojemności akumulatora, zwiększając zasięg operacyjny w przypadku kampanii obejmujących wiele odwiertów
- Prostota modułu rejestrującego czystą energię - mniej ruchomych części, brak węży hydraulicznych i uszczelek, brak filtrów oleju - bezpośrednio przyczynia się do wydłużenia średniego czasu międzyawaryjnego (MTBF).
Integracja z nowoczesną automatyką studni
Konstrukcja elektrycznego wózka przewodowego do zastosowań na polach naftowych bezproblemowo integruje się z cyfrowymi platformami odwiertów za pośrednictwem standardowych protokołów danych, umożliwiając automatyczne raportowanie zadań,-zdalną diagnostykę w czasie rzeczywistym i planowanie konserwacji predykcyjnej. Ponieważ koszty akumulatorów w dalszym ciągu spadają - o 89 procent od 2010 r. w przeliczeniu na-kWh -, całkowity koszt posiadania elektrycznych pojazdów do pozyskiwania drewna coraz bardziej faworyzuje elektryfikację zamiast oleju napędowego, co sprawia, że zmiana floty staje się strategicznym priorytetem dla dostawców usług przewodowych na całym świecie.
Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z China Vigor pod adresem info@vigorpetroleum.com lub zadzwoń pod numer +0086 29 81161513.
