Ученые Пермского политеха модернизировали буровой насос для добычи нефти и газа: его конструкция стала проще и компактнее, управление — надежнее, а стоимость — ниже по сравнению с аналогами.
Насос — главный элемент буровой установки. Он подает специальные растворы в скважину для охлаждения и смазывания оборудования. Это позволяет ускорить процесс бурения и стабилизировать давление (за счет того, что жидкость давит на стенки породы) в скважине. С помощью буровой жидкости, циркулирующей вниз и вверх, также удаляют отходы — твердые частицы породы, которые образуются при бурении скважины. Существующие модели насосов громоздки: их масса достигает нескольких тонн, длина — пяти метров. Это затрудняет их транспортировку на промысел. Сложна и система управления таким насосом: при механической перегрузке возможны сбои и выход из строя.
Специалисты поместили насосный агрегат и двигатель, который обеспечивает его работу, в один корпус. Вместо использования трансмиссии — всех механизмов, которые соединяют двигатель с теми деталями, что должны двигаться, — вращающуюся часть электродвигателя (ротор) непосредственно соединили с коленчатым валом — устройством, которое преобразует возвратно-поступательные движения во вращательные. За счет этого механическое движение от электродвигателя стало передаваться напрямую насосу без промежуточных механических устройств (трансмиссии).
Новый подход упростил конструкцию насосного агрегата и снизил количество подлежащих износу и обслуживанию частей. Единый корпус для насоса и двигателя сделал устройства компактнее и надежнее, а их транспортировку — проще.
Политехники надеются, что их разработку можно будет применять на любых электрических буровых установках. На нее выдан патент. Планируются создание прототипа и проведение тестирования.
Буровые установки используют для добычи нефти и газа, извлечения полезных ископаемых, строительства фундаментов зданий и сооружений, проведения геологических исследований, установки скважин для водоснабжения и многих других целей. Они позволяют бурить на большие глубины и в различных условиях, предоставляя доступ к подземным ресурсам. Ключевую роль в таких установках играет насосный агрегат, он подает специальные растворы в скважину для охлаждения и смазки бурового инструмента, что позволяет сократить расходы на ремонт техники, делает процесс более эффективным и безопасным. Проблема в том, что существующие модели сложны для обслуживания и управления, громоздки и стоят дорого. Ученые ПНИПУ модернизировали буровой насос так, что конструкция стала проще и компактнее. Разработка уменьшит стоимость его производства и повысит надежность процесса добычи ископаемых.
На разработку выдан патент № 2813017. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Насос – один из важнейших элементов процесса, без которого бурение просто невозможно. Он выполняет три основных функции. Первая – непрерывная подача бурового раствора в скважину, чтобы охлаждать и смазывать активно работающий инструмент, это ускоряет процесс бурения и увеличивает производительность. Вторая – удаление отходов: буровая жидкость вместе с породой поступает из скважины в систему очистки для извлечения твердых частиц. Третья функция заключается в стабилизации нужного давления так, чтобы снизить риск аварийных ситуаций из-за обрушения стенок скважины.
При работе насосный агрегат создает поток жидкости и давление, что обеспечивает циркуляцию буровой жидкости через трубы и вниз по скважине, а затем обратно. Это заставляет нефть или газ подниматься вверх. Таким образом буровой насос помогает добывать полезные ископаемые.
У существующих моделей насосных агрегатов есть ряд недостатков: высокая стоимость, значительные габариты и масса, которые усложняют транспортировку на место бурения. Приходится использовать специальную технику, что приводит к дополнительным финансовым и временным ресурсам. Вес агрегата может достигать нескольких тонн, а размеры, например, популярного насоса УНБ-600 составляют в длину почти 4,5 м, в ширину – 2,2 м, а в высоту – 2,6 м. Такие габариты делают их неприменимыми в узких проходах или на местах с ограниченной доступностью.
Кроме того, система управления двигателем достаточно сложная, а при механической перегрузке возможны сбои и полный выход из строя техники. Это невыгодно для компаний, стремящихся оптимизировать бюджеты и снизить операционные расходы.
Ученые ПНИПУ разработали свою конструкцию бурового насоса. Она легче по весу и более компактна, отличается простым строением и системой управления, высокой надежностью и низкой стоимостью. Главная идея заключается в том, что конструкция упрощается за счет того, что двигатель и насосный агрегат помещаются в один корпус.
Вместо использования трансмиссии (всех механизмов, которые соединяют двигатель с тем, что должно двигаться) вращающаяся часть электродвигателя (ротор) прямо соединяется с коленчатым валом, который преобразует возвратно-поступательные движения во вращательные. Так удаляется необходимость в других системах соединения двигателя с буровым насосом.
– Трансмиссия — это то устройство, за которым нужен уход и время на технический осмотр. В нашей разработке мы удаляем это устройство, заключая буровой насос и электродвигатель в один корпус. Это делает конструкцию существенно компактнее и надежнее, позволяет сократить время на обслуживание и ремонт оборудования, – поделился кандидат технических наук, доцент кафедры горной электромеханики ПНИПУ Александр Муравский.
– В перспективе нашу разработку можно применять на любых буровых или мобильных станциях, где есть электричество. Точные значения сокращения размеров и массы будут зависеть от конкретной конструкции и технических характеристик бурового насосного агрегата, но мы ожидаем существенного уменьшения и размеров, и веса по сравнению с аналогичными агрегатами, – дополнил студент четвертого курса кафедры горной электромеханики ПНИПУ Сергей Пьянков.
Изобретение ученых ПНИПУ упростит конструкцию бурового насосного агрегата и системы управления электродвигателем, уменьшит его габариты и массу. Транспортировка станет проще, а возможности применения в местах с ограниченной доступностью расширятся.
Схема бурового насоса: корпус 1, размещенные в корпусе цилиндры 2 с поршнями 3, всасывающими 4 и нагнетательными 5 клапанами, штоки 6, соединенные с шатунами 7 посредством крейцкопфов 8 и коленчатый вал 9, установленный в подшипниках 10. Электрический двигатель привода бурового насоса состоит из неподвижной части статора 11 и вращающейся части ротора 12. Трехфазная обмотка статора 11 подключена к источнику электрической энергии трехфазного переменного напряжения 13
Насосный агрегат производительностью 6300 м³/час, давление на напоре 8 атм., мощность двигателя 2000 кВт, 6000 В. Высота насоса и двигателя от площадки около 180 см, мне по каску )
Общий вид машинного зала. Подаём в данный момент около 40 000 м³/час воды. Обогащение железной руды магнитной сепарацией после дробления. Вода оборотная, после очистки используется вновь. Ну а я тут дежурный электрослесарь - оперативные переключения, допуск бригад, текущие ремонты, обслуживание оборудования.
Велик шанс, что мобильным интернетом вы пользуетесь прямо сейчас, читая этот текст. Без него трудно представить нашу жизнь — но знаете ли вы, как именно он работает? Что означает G в 4G и почему связь называется сотовой? Сейчас вместе с МегаФоном все объясним. Да так просто, что поймет даже ребенок!
Как вообще работает сотовая связь
Сотовая вышка — это большая рация с огромной антенной, наши телефоны — рации поменьше. Между собой они связываются с помощью невидимых глазу волн. Вышка напрямую подключена к интернету с помощью толстого подземного кабеля. Так что она работает, как огромный роутер, а паролями от «Wi-Fi» служат сим-карты.
А еще у каждой вышки есть область действия. И если посмотреть на город, в котором вы живете, с высоты птичьего полета и представить, что нам видно эти области, они будут похожи на пчелиные соты. Вот почему связь называется сотовой.
Наши телефоны постоянно ищут радиосигнал, подключаясь к самому мощному. Чем ближе его источник, тем он сильнее. Когда телефон находится в зоне доступа радиовышки, он постоянно «разговаривает» с ней, обмениваясь информацией. Та получает от вас буквы и цифры, а присылает картинки, видео и музыку. А при разговоре передает ваш голос в виде единиц и нулей на телефон мамы или приятеля, где динамик превращает все это обратно в звук.
Компания, которая устанавливает вышки, и следит за тем, чтобы они исправно работали, называется оператором. Сегодня лидер по покрытию и скорости мобильного интернета в России — МегаФон*. Все благодаря тому, что компания постоянно внедряет самые современные технологии, обеспечивающие быстрый и стабильный доступ в сеть.
Что такое 4G и LTE?
G — это первая буква английского слова generation, поколение. То есть 1G — связь первого поколения, а 4G — четвертого. Чем новее поколение — тем лучше. Друг от друга все эти G отличаются количеством информации, которую может передать сотовая вышка. В эпоху 1G по телефону можно было только звонить, а звучание голоса собеседников было очень плохим. В 2G звонки стали лучше, а еще появилась СМС — сегодня уже полузабытая технология пересылки коротких сообщений. Тогда у сообщений был лимит на количество знаков, а за отправку каждого операторы брали деньги. Поэтому люди ставили точки вместо пробелов и писали русские слова латинскими буквами — так умещалось больше символов.
3G — это уже мобильный интернет: можно и сайт открыть, и эмодзи отправить, но вот видео в хорошем качестве все еще не посмотришь.
А 4G — это уже современный стандарт: классный, быстрый, надежный.
Правда, и это не предел. У МегаФона есть pre-5G — это как 4G, только круче: работает даже если вы в огромной толпе, а скорость почти как по проводу. Все благодаря умной программе на станциях оператора, которая определяет самые загруженные участки и расширяет радиоканал для тех, у кого подключена опция pre-5G в тарифном плане.
А как же LTE? Это просто название стандарта беспроводной передачи данных, входящего в четвертое поколение 4G. Если 4G — это игровая приставка, LTE в таком контексте — PlayStation или Xbox.
MIMO
Представьте, что вы направили луч фонарика в окно, чтобы осветить комнату за ним. Если перед лучом будут преграды (дерево или, скажем, ваш любопытный друг, которому интересно, что это вы такое делаете), часть света «потеряется» и освещение получится тусклым. Конечно, можно купить более мощный фонарик, но полностью проблему это не решит: препятствия ведь все так же будут блокировать лучи.
А что если поставить, скажем, два фонарика, причем так, чтобы их лучи не накладывались друг на друга, а еще взять и прорубить в стене дополнительное окно? Именно так и работает технология MIMO. Один сигнал (то есть поток из данных) одновременно отправляется вам на телефон сразу двумя антеннами. А ваш телефон принимает их своими двумя антеннами. В итоге скорость мобильного интернета увеличивается.
В сетях МегаФона используется технология Massive MIMO: «фонариков» в них не два, а гораздо, гораздо больше. Вот почему интернет оператора такой быстрый и работает там, где не получается у других.
VoLTE
Сравните две картинки:
Картинка справа вся в квадратиках из-за низкого разрешения. Выглядит ужасно, но есть и плюс: она гораздо меньше весит, а значит, быстро загрузить ее может даже самый слабый интернет. А для того, чтобы быстро показать вам красоту слева, нужна очень хорошая скорость.
Когда вы разговариваете по обычному телефону (то есть не через WhatsApp или Telegram), вы делаете это по 2G. Так что ваш голос, как и голос вашего собеседника, транслируется не в максимально возможном качестве. Кроме того, вы не можете пользоваться интернетом, пока говорите. Одни неудобства.
Вот для чего нужна VoLTE: эта технология позволяет в реальном времени транслировать речь через 4G. А это значит — идеальное звучание и минимальная задержка сигнала.
SON
Представьте, что вы — капитан парусного корабля. Но есть загвоздка: у вас нет команды, и все-все-все приходится делать самому. Крутить штурвал, выбирая направление, карабкаться на мачту, чтобы осматривать горизонт, разворачивать паруса и даже латать пробоины. Та еще задачка!
Раньше всей работой сотовых вышек в ручном режиме управляли специалисты. Им приходилось самостоятельно балансировать нагрузку на станциях, выбирать углы наклона антенн и делать еще кучу всего, чтобы у абонентов была стабильная и надежная связь.
Поэтому МегаФон внедрил у себя систему автоматической оптимизации SON. Это умная программа, которая постоянно, 24 часа в сутки и семь дней в неделю, анализирует работу станций и вышек и сама вносит нужные корректировки. Плюс она умеет устранять ошибки и сбои даже быстрее, чем человек.
В итоге специалисты МегаФона могут сосредоточиться на внедрении новых технологий и расширении возможностей сети.
Абонентам МегаФона доступны самые современные технологии мобильной связи: от быстрейшего в России LTE и pre5G до VoLTE. А еще это оператор с самым большим покрытием в стране. Подключайте тарифы МегаФона и наслаждайтесь действительно качественной связью.
* МегаФон — мобильный оператор №1 по скорости и покрытию. Основано на анализе скорости мобильного интернета и данных о покрытии сети компании Ookla ® («Оокла») в 2017–2023 годах. Карта покрытия и другие подробности — на megafon.ru.
Всем привет! В Оренбургской области наводнения, в самом Оренбурге затопило почти весь частный сектор. Буду рад любым советам по восстановлению: какие дренажные насосы лучше купить? Какие бытовые осушители (на промышленные слишком высока цена, на аренду наверняка будет большая очередь) посоветуете? Как лучше всего бороться с плесенью?