Prechod od dieselových-hydraulických na elektrické{1}}poháňané káblové systémy predstavuje základnú inžiniersku výzvu pre prevádzkovateľov služieb na ropných poliach: zachovanie hustoty výkonu a spoľahlivosti konvenčných dieselových vrtných súprav pri dosiahnutí nulových emisií z výfuku a vynikajúcej presnosti riadenia. Tradičné vysokozdvižné vozíky s hydraulickým káblom sa spoliehajú na motorom-poháňané olejové čerpadlá a proporcionálne solenoidové ventily, ktoré majú zo svojej podstaty pomalú odozvu a presnosť napätia ±3-5 percent. Elektrické-ťažné vozidlá na ťažbu dreva riešia tieto obmedzenia prostredníctvom technológie synchrónneho motora s permanentným magnetom (PMSM) a inteligentného riadenia napájania, pričom prinášajú postupné zlepšenie v ovládaní navijaka, ekologickej stope a prevádzkovej flexibilite v rôznych podmienkach vrtov.
Architektúra hnacieho ústrojenstva a návrh batériového systému
Elektrický-vozík na ťažbu dreva je postavený na ťažkom-šasi s integrovanou 200-300 kWh lítium-železo{5}}fosfátovou (LFP) batériou, ktorá poskytuje dostatok energie na celý deň káblovej prevádzky - zvyčajne 8 až 10 ťažieb na jedno nabitie. LFP chémia je vybraná pre svoju tepelnú stabilitu, životnosť presahujúcu 5 000 cyklov nabitia{12}}vybitia a inherentné bezpečnostné vlastnosti, ktoré eliminujú riziko úniku tepla spojené s chemikáliami niklu-mangánu-kobaltu (NMC). Systém správy batérie (BMS) nepretržite monitoruje napätie, teplotu a stav nabitia článkov a vyrovnáva jednotlivé články, aby sa zachovala kapacita a zabránilo sa nadmernému{18}}vybitiu. PMSM poháňajúci hlavný bubon navijaka poskytuje menovitý krútiaci moment od nulových otáčok za minútu, čo umožňuje presné riadenie napätia a rýchlosti v rozmedzí ±0,5 percenta od nastavenej hodnoty - päť-až{21}}desaťnásobné zlepšenie oproti hydraulickým systémom, ktoré zvyčajne dosahujú presnosť ±3-5 percent vďaka stlačiteľnosti oleja a hysterézii ventilov.
Presné ovládanie navijaka a rekuperácia energie
Systém elektrického navijaka nahrádza zostavu hydraulického proporcionálneho ventilu a výkyvnej dosky priamym motorovým pohonom a rekuperačným brzdením. Počas zostupu nástroja funguje motor navijaka ako generátor, ktorý spätne zachytáva až 15 percent potenciálnej energie, ktorá by sa inak rozptýlila ako teplo v hydraulickom systéme. Táto regeneračná funkcia predlžuje životnosť batérie medzi jednotlivými nabitiami a znižuje opotrebovanie brzdových doštičiek na mechanickej prídržnej brzde. Schopnosť presného riadenia je obzvlášť cenná pre operácie zaznamenávania výroby v horizontálnych vrtoch, kde je plynulá konštantná rýchlosť nástroja nevyhnutná pre presné merania prietokomeru rotačným prietokomerom. Elektrický pohon odstraňuje problémy s vyrovnávaním vlastnej hmotnosti, ktoré sú vlastné hydraulickým systémom, kde sa hmotnosť kábla v šachte musí manuálne zohľadňovať v hodnotách ochrany proti napätiu. Namiesto toho elektrický riadiaci systém automaticky vypočíta hmotnosť kábla na základe priemeru a hĺbky z počítadla káblov, pričom dynamicky upravuje nastavené hodnoty ochrany pred ťahom v reálnom čase.
Environmentálne a prevádzkové výhody
Nulové výfukové emisie počas prevádzky znižujú uhlíkovú stopu v lokalite o približne 40 ton ekvivalentu CO2 ročne na jednotku v porovnaní s ekvivalentným nákladným vozidlom s naftovým-poháňaním. To je v súlade s cieľmi znižovania emisií rozsahu 3 stanovenými hlavnými operátormi a regulačnými mandátmi, ako sú napríklad požiadavky na zníženie CO2 ťažkých{8}}vozidiel 3. fázy US EPA. Elektrický ťažný vozík tiež eliminuje potrebu každoročných výmen hydraulického oleja, čím sa znižuje spotrebný odpad a prestoje pri údržbe. Takmer{12}}tichá prevádzka umožňuje zaznamenávanie nočného{13}}času v mestských vrtných lokalitách, kde by obmedzenia hluku nafty inak obmedzovali prevádzkové hodiny -, čo je rastúca požiadavka v oblasti rozvoja na Strednom východe a v juhovýchodnej Ázii. V arktických podmienkach udržiava systém tepelného manažmentu batérie optimálnu prevádzkovú teplotu až do -30 stupňov Celzia, zatiaľ čo okamžitá dodávka krútiaceho momentu eliminuje problémy so studeným štartom bežné u dieselových hydraulických systémov.
Údaje o výkonnosti a spoľahlivosti v teréne
Skúšky elektrických-drôtových nákladných vozidiel poháňaných v teréne preukázali 35-percentné zníženie nákladov na energiu-ekvivalentu paliva a 50-percentné zníženie neplánovaných odstávok údržby v porovnaní s dieselovými náprotivkami počas dvanástich-mesačných prevádzkových období. Medzi kľúčové pozorovania výkonnosti patria:
- Priemerné zlepšenie MTBF o 40 percent v porovnaní s dieselovými hydraulickými jednotkami vďaka vylúčeniu tesnení hydraulického čerpadla, hadíc a komponentov filtrácie oleja
- Správa vozového parku{0}}prepojená s internetom vecí umožňuje prediktívnu údržbu s 85-percentnou presnosťou pri identifikácii opotrebovania komponentov pred poruchou
- Príležitostné nabíjanie počas nastavovacích-intervalov (zvyčajne 30 až 90 minút) obnoví 20{4}}30 percent kapacity batérie, čím sa rozširuje prevádzkový dosah pre kampane s viacerými jamkami
- Jednoduchosť jednotky na zaznamenávanie čistej energie - menej pohyblivých častí, žiadne hydraulické hadice alebo tesnenia, žiadne olejové filtre - priamo prispieva k dlhšiemu strednému času medzi poruchami (MTBF).
Integrácia s modernou automatizáciou Wellsite
Konštrukcia elektrického lanového vozíka pre ropné polia sa hladko integruje s platformami digitálnych vrtov prostredníctvom štandardných dátových protokolov, čo umožňuje automatizované hlásenie úloh, diagnostiku na diaľku-v reálnom čase a prediktívne plánovanie údržby. Keďže náklady na batérie naďalej klesajú - o 89 percent od roku 2010 na-kWh -, celkové náklady na vlastníctvo elektrických nákladných vozidiel na ťažbu dreva čoraz viac uprednostňujú elektrifikáciu pred naftou, vďaka čomu je prechod vozového parku strategickou prioritou pre poskytovateľov káblových služieb na celom svete.
Pre viac informácií kontaktujte China Vigor na čísle info@vigorpetroleum.com alebo zavolajte na číslo +0086 29 81161513.
