Устройство для автоматического управления погружной насосной установкой

 

Устройство относится к нефтедобывающей технике и может быть использовано для управления режимом работы штанговой погружной насосной установки. Устройство для автоматического управления погружной насосной установкой содержит датчик уровня, блок компараторов, вычислительный блок, блок сравнения, блок управления, задатчик. Дополнительно содержит запоминающее устройство. Блок динамометрирования через контроллер соединен с вычислительным блоком. Блок управления соединен входами с вычислительным блоком и задатчиком, а выходом с исполнительным механизмом. Повышается эффективность управления и упрощается конструкция системы управления. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей технике и может быть использовано для управления режимом работы штанговой погружной насосной установки.

Известно устройство управления регулируемым насосом, содержащее насос управления, сервомеханизм управления подачей насоса, электросистему управления, выполненную в виде блока формирования электрического сигнала, содержащего импульсный датчик углового перемещения вала [А.С. СССР №1612111, кл. F 04 B 49/00, 1990, БИ №45].

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность, обусловленная тем, что его управляющая функция направлена на стабилизацию во времени режима работы насоса, не учитывающую изменений дебита скважины.

Наиболее близким по структуре и выполняемым функциям к заявленному является устройство для управления погружной насосной установкой, содержащее датчик уровня, вычислительный блок, блок сравнения, блок управления, первый тактовый генератор и задатчик, блок компараторов, соединенный с блоком сравнения и с блоком управления [А.С. СССР №1281747, кл. F 04 B 49/00, 1987, БИ №1].

Недостатком устройства, принятого в качестве прототипа, является его сложность, связанная с большим количеством блоков, выполняющих сходные функции, и невысокая эффективность регулирования режима насоса, обусловленная большой погрешностью акустического датчика уровня жидкости в скважине.

Задача - повышение эффективности управления и упрощение конструкции системы управления.

Поставленная задача решается тем, что устройство для автоматического управления погружной насосной установкой, содержащее датчик уровня, блок компараторов, вычислительный блок, блок сравнения, блок управления, задатчик, в отличие от прототипа дополнительно содержит запоминающее устройство, блок динамометрирования через контроллер соединен с вычислительным блоком, блок управления соединен входами с вычислительным блоком и задатчиком, а выходом - с исполнительным механизмом.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Датчик 1 уровня скважинной жидкости соединен с входом блока 2 компараторов. Выход блока 2 компараторов соединен с запоминающим устройством 3 и первым входом блока 4 сравнения. Выход запоминающего устройства 3 соединен с вторым входом блока 4 сравнения. Выход блока 4 сравнения соединен с первым входом вычислительного блока 5. Выход блока 6 динамометрирования через контроллер 7 соединен с вторым входом вычислительного блока 5. Выход вычислительного блока 5 соединен с первым входом блока 8 управления. Задатчик 9 соединен с вторым входом блока 8 управления. Выход блока 8 управления соединен с исполнительным механизмом 10.

Устройство работает следующим образом.

Датчик уровня 1 представляет собой линейку контактно-резисторных ячеек, выходным сигналом которого является амплитуда напряжения, пропорциональная уровню жидкости в скважине.

Сигнал от датчика 1 подается на вход блока компараторов 2, в котором вырабатывается цифровой код напряжения датчика 1. Запоминающее устройство 3 содержит информацию о предыдущем измерении уровня жидкости в скважине. В блоке сравнения 4 осуществляется сравнение двух результатов измерения уровня текущего и предыдущего. Результаты сравнения показывают, насколько подача насоса соответствует дебиту скважины (больше, меньше или равна дебиту). Результаты сравнения подают на один из входов вычислительного блока 5. В процессе работы насосной установки производится периодическое динамометрирование нагрузки на подвеске насоса, блок динамометрирования 6 вырабатывает сигнал, который контроллером 7 приводится к форме, необходимой для вычислительного блока 5. Сигнал от контроллера 7 подается на второй вход вычислительного блока 5. Вычислительный блок 5 по сигналу от контроллера 7 вычисляет коэффициент заполнения насоса и его подачу. Сравнивая подачу насоса с дебитом скважины, вычислительный блок 5 вырабатывает сигнал разности между дебитом скважины и подачей насоса.

Сигнал разности с выхода вычислительного блока 5 подают на один из входов блока управления 8 (например, тиристорный с частотно-импульсной модуляцией). На второй вход блока управления подается сигнал от задатчика 9, который устанавливает критерий эффективности насосной установки (например, достижение максимума подачи насоса при существующем дебите скважины). Выход блока управления 8 соединен с исполнительным механизмом 10 (например, асинхронным двигателем с частотно-импульсным управлением), который изменяет производительность насоса в соответствии с сигналом от блока 8 управления.

Таким образом осуществляется регулирование производительности насосной установки в соответствии с дебитом скважины.

По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемое техническое решение обладает следующими преимуществами:

- более высокой эффективностью управления режимами работы насосной установки, позволяющей синхронизировать подачу насоса с изменением дебита скважины, что повышает коэффициент загрузки насоса;

- более простой конструкцией, содержащей меньшее количество функциональных блоков и связей между ними, что повышает надежность устройства.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления погружной насосной установкой, содержащее датчик уровня, блок компараторов, вычислительный блок, блок сравнения, блок управления, задатчик, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит запоминающее устройство, блок динамометрирования, контроллер и исполнительный механизм, датчик уровня соединен через блок компараторов с запоминающим устройством и блоком сравнения, выход которого соединен с вычислительным блоком, блок динамометрирования через контроллер соединен с вычислительным блоком, блок управления соединен входами с вычислительным блоком и задатчиком, а выходом с исполнительным механизмом.

РИСУНКИ

Рисунок 1