Способ защиты двигателя электропривода глубинного поршневого насоса

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах скважин , оборудованных глубинными поршневыми насосами. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей., обеспечение работы электропривода в режиме периодической откачки. В каадом из циклов контроля через заданные интервалы времени u-fc производят последовательные измерения потребляемой электроприводом мощности. И-змеренные дискретные значения Р,- потребляемой мощности, полученные в п-х измерениях 1-го цикла контроля сравнивают с заданными предельными значениями Р„„,, tT КС и по соотношению PMMU : Р- Df 1 вычисляют разности йРдискретных значений мощностей для п-х измерений i-ro и i-1-го циклов Р;. .fc А V ri л.- Ii L контроля по соотношению дР; Pci-i1n По выбранным функциональным зависимостям f вычисляют показатели Кб,„ перегрузки, К)j,rt недогрузки и К„. нормальности, каждый из которых усредняют за i-й цикл контроля . Полученные усредненные значения показателей К, К, KH обрабаты- . вают по соотношениям К. 1 VK«. К„-К,,,, еслиК,:к, (.. Сигнал аварии формируется в любом случае, если не соблюдаются соотношения (1), вьтолняются соотношения (5). Если соотношения (5) вьтолняются при усреднении показателей отдельно за ход вверх и за ход вниз, но не выполняются при усреднении за цикл контроля, равный периоду откачки, то формируется сигнал отключения электропривода , устанавливающий режим периодической откачки. 4 ил. о «е (/) СП СП

„„Я0„„3457051 А 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК @4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbFHSIM

ПРИ AUGHT СССР (21 ) 4082688/24-07 (22) 16.05.86 (46) 07. 02.89. Бюл. У 5 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро Всесоюзного объединения

"Союзнефтеавтоматика" (72) Ю.М. Поскряков, Г.И. Поляков и В.И. Горбунов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 754554, кл. Н 02 H 7/085, 1974., Авторское свидетельcTBо СССР

У 1120442, кл. Н 02 Н 7/08, 1983. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГЛУБИННОГО ПОРШНЕВОГО НАСОСА (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах скважин, оборудованных глубинными поршневыми насосами. Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей," обеспечение работы электропривода в режиме периодической откачки. В каждом из циклов контроля через заданные интервалы времени А4 производят последовательные измерения потребляемой электроприводом мощности. Измеренные дисИзобретение .относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах скважин,оборудованных глубинными поршневыми насосами, Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных кретные значения Р;„ потребляемой мощности, полученные в и-х измерениях

i-го цикла контроля сравнивают с saданными предельными значениями Р „с . и P«„zoo соотношению Р>«< Р;„с

< Р„ „(1) ..Вычисляют разности Ь Р;„ дискретных значений мощностей для и-х измерений i-ro u i-1-ro циклов контроля по соотношению ЬР;„=, „По выбранным функциональным зависимостям 1 вычисляют показатели К перегрузки, К ц недогрузки и К „„нормальности, каждый из которых усредняют за i-й цикл контроля. Полученные усредненные значения показателей К, К„, Кц обрабаты- Я вают по соотношениям К„-К (А К, j, ecru к к„, к„-K„c(ак J, ecmr к„>к (/) (5). Сигнал аварии формируется в любом случае, если не соблюдаются соотношения (I ), выполняются соотношения (5). Если соотношения (5) выполняются при усреднении показателей отдельно за ход вверх и за ход вниз, но не выполняются при усреднении за цикл контроля, равный периоду откачки, то Ql формируется сигнал отключения электро" ® привода, устанавливающий режим перно- 1"„ ) дической откачки. 4 нл. Сл возможностей путем обеспечения работы электропривода в режиме периодической откачки.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — графики потребляемьы мощностей за циклы контроля, равные нерио14 57051 ду качания на фиг.3 — совмещенные графики мощностей за циклы контроля с указанием разности дискретных значений мощностей в соответствующие моменты измерений; на фиг,4 — гра4Ьки функциональных зависимостей для показателей перегрузки, недогрузки и нормальности.

Устройство, реализующее способ, содержит измеритель 1 мощности, входом подключенный через датчики тока и напряжения к силовой цепи 2 электропривода, а выходом — к входу дискретизатора 3, преобразующего непрерывный сигнал, пропорциональной мощности, в ряд дискретных значений.

Дискретиэатор 3 представляет собой аналого-цифровой преобразователь, имеющий информационный вход, связанный с измерителем 1, управлякнций вход и информационный выход, подключенные к устройствам ввода 4 и вывода.5 электронной въиислительной машины (ЭВМ) 6 которая содержит центральный процессор 7 и запоминающие устройства программ 8 и данных 9, связанные между собой и с устройствами ввода 4 и вывода 5 через систему шин 10 (адресных, информационных и управляющих).

Устройство 5 вывода связано с релейным элементом 11, контакты 12 которого включены в силовую цепь 2 электропривода. К устройству 4 ввода подключена. клавиатура 13, служащая для ввода задаваемых величин осуществления операций по первоначальному пуску электропривода 2 и ЭВМ 6 и других операций, осуществляемых обслуживающим персоналом (залуска контрольных тестов и т.п.). К устройству 5 вывода подключен индикатор 14, предназначенный для визуального отображения исходных данных и результатов вычисле ний.

Запоминающее устрбйство 8 программ содержит блоки, предназначенные для хранения последовательности операций.

Блок 15 выполняет дискретизацию значений мощности; блок 16 осуществляет анализ кривой мощности для выявления начальной точки отсчета, блок 17 выполняет вычислительные операции;блок

18 производит отсчет паузы и времени накопления при периодической откачке; блок 19 управляет устройством отключения, блок 20 обеспечивает связь с клавиатурой 13 и индикатором 14.

Способ защиты двигателя электропривода глубинного поршневого насоса в представленном устройстве осущест— вляется следук яим образом.

Измеритель 1 преобразует сигналы тока (Z) и напряжения (Ц) в непрерывныи Выходнои сигнал, пропорциональный потребляемой электроприводом мощности P(t). Дискретизатор 3 по командам из устройства 5 вывода ЭВМ 6 производит аналого-цифровое преобразование непрерывного сигнала, Цифровой код на выходе Дискретизатора 3 представляет собой ряд дискретных значений потребляемой, мощности, которые поступают на устройство 4 ввода ЭВМ 6.

Процессор 7 отсчитывает интервалы времени gt дискретизации во время циклов контроля, а также отсчет времени пауз. Кроме того, процессор 7 определяет начальную точку Р отсчета, в качестве которой может быть использован, например, минимум потребляемой мощности. Работа процессора 7 определяется программами, хранимьии в блоках 15-18 запоминающего устройства 8.

В каждом из циклов контроля (фиг.2) через заданные интервалы времени Ь t производятся последовательные измерения потребляемой электроприводом мощности. Измеренные дискретные значения Р;„потребляемой мощности, полученные в и-х измерениях i-ro цикла контроля, сравниваются в процессоре 7 с заданными предельными эначеНИЯМИ ма« H мии МОЩНОСТИ ЭЛЕК тропривода по соотношению

Рмин Р п Рилакс

B процессоре 7 вычисляются разности Ь Р;„ дискретных значений мощностЕй дЛя П-Х ИЗМЕРЕНИЙ i-ГО И (i-1)-ro

45 циклов контроля по соотношению (фиг.3) (2)

1и и (i- 1 q

С учетом величины и знака ДР;„в

50 процессоре 7 для каждого п-го измерения в i-м цикле контроля вычисляются по выбранным функциональным зависимостям f (фиг.3) показатели К перегрузки, К.щ „недогрузки и Ки„ нормальности (3) 57051

c + дР маКс J

+ГДР „,) >

О, если дР;„

S.н

1, если hP;„

«() О, если Ь Р, „> — (Ь Р„„, j

1 Р ЕСЛИ Д Р;„< дРмО,кО

О, если ьР;„> +(ьР„ „,j или ьР;„< -(aP„.„,j

1, е ели -(Ь Р„, „, j f Ь P; „ f +(Ь Р„, „, 1 <

25 м ьн

К - — К

s ш 6 h

n t

m

Км.н

К м ш (4) ниь

1

К ьь m -К н.н

5 14

В качестве функциональных зависимостей f Р, fq, f в выражениях (3) в простейшем случае могут использо20 или плавные функции, аналогичные представленным на фиг.З, задаваемые с учетом опыта эксплуатации скважин, оборудованных глубинными поршневыми насосами.

Одноименные показатели, полученные sa i-й цикл контроля, усредняются, например, по соотношениям где m — число потребляемой мощности за цикл контроля.

Сигнал аварии формируется процессором 7, если хотя бы один из усредненных показателей перегрузки и недогрузки превышает усредненное значение показателя нормальности не менее чем на заданную величину, что выявляется путем обработки полученных усредненных значений показателей по соот ноше ниям:

K> — Ке à c(ЬК,J, если К > Ке (5)

K„- К,„ hK ), если К„ К где (ЬК,, phKz) — заданные предельные величины раз 55 но ст и показ ателей .

Сигнал .аварии формируется в любом случае, если не соблюдаются соотношения (1 ), выполняются соотношения (S ), ваться пороговые функции с верти КаЛЬНЫМИ СРЕЗаМИ + ДРМакс3 И Lh Ркакс) вида!

Дополнительно, после установления факта отсутствия аварии, по соотношениям (1)-(5) производится сравнение соответствующих дискретных значений мощности, полученных отдельно sa ход вверх и за ход вниз в -м цикле контроля. В этом случае усреднение по соотношению (4) производят отдельно для хода вверх и отдельно для хода вниз, при этом в соотношениях (5) величины (hK ) и (hK

В ходе вычислений заданные предельные значения мощности Р „ и

Р„„„, величины (д КД и (ha) извлекаются процессором 7 из запоминающего устройства 9 данных, куда они предварительно заносятся через процессор с помощью клавиатуры 13.

7 14570

При выявлении аварийной ситуации процессор 7 переходит к выпол нению команд блока 19, формируя команду отключения, которая через устройство 5

5 вывода поступает на релейный элемент 11. Последний срабатывает, размыкая контакт 12 в силовой цепи питания электропривода 2.

Команды отключения и включения электропривода, а также полученные значения коэффициентов перегрузки, недогрузки и нормальности выводятся на индикаторы 14, что позволяет выявить причину аварии. 15

Если отключение было осуществлено при отсутствии аварийной сйтуации,то на индикатор 14 выводится сообщение о нормальном отключении электропривода в режиме периодической откачки. 2

Процессор 7 по командам блока 18 осуществляет отсчет времени накопления жидкости. Коэффициенты недогрузки, перегрузки и нормальности, полученные сравнением кривых мощности эа хо- 25 ды вверх и вниз, могут быть выведены на индикатор 14, что облегчает диагностику состояния насосного оборудования и электропривода.

Предлагаемый способ повышает надежность защиты, уменьшая число лож" ных отключений электропривода, отличая случайные флуктуации мощности, равномерно распределенные в цикле контроля, от аварийных, довольно значительных по амплитуде, но кратковременных деформаций кривой мощности, возникающих при неисправностях редуктора (поломки и заедания зубьев), эаеданиях и прихватах плунжера насоса или полированного штока, газопроявлениях при снижении динамического уровня.

Ложные отключения ведут к. непроизводительным простоям скважин и не45 восполняемым потерям в добыче нефти, так как простой скважины может быть обнаружен с задержкой в несколько суток.

Негативные посредствия частых лож-. 50 ных отключений проявляются и в том, что обслуживакщий персонал нередко искусственно загрубляет либо вообще

51 8 отключает защитные устройства, что влечет серьезные поломки оборудования, возрастание затрат и сроков на ремонтные работы. Обеспечение возмож ности диагностики предлагаемым способом улучшает систему ремонтно-профилактического обслуживания, что положительно влияет на экономические показатели. Обеспечение дополнительной возможности работы в режиме периодической откачки для тех скважин, где это возможно и необходимо., обеспечивает добычу нефти„ близкую к максимально возможной, с наилучшими показателями по затратам электроэнергии.

Формула изобретения

Способ защиты двигателя электропривода глубинного поршневого насоса, основанный на измерении дискретных значений потребляемой электроприводом мощности в течение циклов контроля, разделенных паузами отсутствия контроля фиксированной длительности, вычислении разности каждого дискретного значения с соответствукзцим значением, полученным в предыдущем цикле контроля, определении по функциональным зависимостям усредненных значений показателей перегрузки и недогрузки, сравнении этих значений с заданным и формировании сигнала аварии по, соответствующему результату сравнения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, дополнительно определяют по функциональной зависимости усредненное значение показателя нормальности, а сигнал аварии формируют, если хотя бы один из показателей перегрузки и недогрузки превышает усредненное значение показателя нормальности не менее чем на заданную величину.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы электропривода в режиме периодической откачки, в качестве циклов контроля использу ют отдельно ходы поршня вверх и вниз.

1457051

1457051

gg a all n

Составитель О. Орлов

Техред Л.сердюкова Корректор А. Обру ар

Редактор А. Шандор

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7559/52 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5