Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей

Изобретение относится к области электротехники и внутрискважинного оборудования, а именно может быть использовано для регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей (ПЭД) в составе установки электрического центробежного насоса (УЭЦН). Устройство содержит герметичный корпус с расположенными в нем датчиками тока и напряжения, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений. При этом корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и внутрискважинного оборудования, а именно может быть использовано для регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей (ПЭД) в составе установки электрического центробежного насоса (УЭЦН).

Общеизвестно, что надежность любых сложных систем определяется надежностью наиболее слабого элемента. В случае УЭЦН, погружаемых в скважины и состоящих из погружного электродвигателя, протектора, фильтра насоса, центробежного насоса, основного кабеля, соединительной муфты, кабеля-удлинителя (комплектующего кабеля) и кабельного ввода, наиболее чувствительным элементом системы является ПЭД в силу наименьшего уровня изоляции по сравнению с другими элементами системы. Он не только подвержен термобарической, газовой и химической агрессии скважинной среды, но и страдает при внутренних (коммутационных) и внешних (атмосферных) перенапряжениях в изоляции погружного электродвигателя. Под выходом из строя ресурса изоляции ПЭД считается электропробой обмоток электродвигателя, а также недопустимое снижение уровня изоляции обмоток.

Известен способ определения технического состояния электропогружных установок для добычи нефти [RU 2213270 С2, МПК F04D 13/10, F04D 15/00, опубл. 27.09.2003], способ определения технического состояния электропогружных установок для добычи нефти, в котором регистрируют и анализируют сигнал, порождаемый вибрацией элементов конструкции установки, отличающийся тем, что регистрируют сигнал от переменной составляющей суммы фазных токов питания путем установки датчика напряжения одновременно на три фазы питающего кабеля, анализируют форму и амплитуду полученного сигнала и, сравнивая со значениями предыдущих измерений, оценивают возможность ее дальнейшей эксплуатации.

Недостатком данного изобретения является невозможность регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружного электродвигателя в результате воздействия перенапряжений внутри скважины.

Известен способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока [RU 2532762 С1, МПК G01R 31/34, опубл. 10.11.2014], способ диагностики технического состояния силового электрооборудования, включающий запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, выполняемую с помощью датчиков напряжения, обработку сигналов фильтром низких частот с последующей программной обработкой полученных сигналов для диагностики и оценки остаточного ресурса, отличающийся тем, что определяют расхождение амплитуд сигналов токов, напряжений и мощности каждой фазы, рассчитывают коэффициенты несимметрии тока, напряжений, мощности и коэффициенты гармонических колебаний, используя программный фильтр низких частот, отфильтровывают спектр исследуемых частот от общего сигнала, затем определяют уровень влияния качества питающего напряжения в части наличия несимметрии, импульсов перенапряжения и высших гармонических составляющих и при помощи программного обеспечения на основе получаемых данных с учетом текущего задания выходной координаты определяют техническое состояние электропривода и оценивают остаточный ресурс.

Недостатком данного изобретения является невозможность регистрации, идентификации перенапряжений в изоляции погружного электродвигателя внутри скважины.

Также, в настоящее время контроль состояния изоляции питающего кабеля и ПЭД осуществляется измерением ее сопротивления с помощью погружной телеметрии.

Недостатком данного способа контроля является сложность регистрации кратности, повторяемости и формы кривой перенапряжений и невозможность оценить степень влияния отдельного вида перенапряжения на расход ресурса изоляции.

Задачей изобретения является создание устройства регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей, при осуществлении которого достигается технический результат, заключающийся в возможности регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей УЭЦН, тем самым контролируя чрезмерное количество внешних (атмосферных) или внутренних (коммутационных) перенапряжений, оказываемых влияние на конкретный электродвигатель, для возможного принятия оправданных предупредительных мероприятий по ограничению количества определенных видов (внешних или внутренних) перенапряжений, а также оценивая ресурс изоляции ПЭД, принимать решение о продолжении использования в работе, проведении мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту для поддержания работоспособности или замене погружного электродвигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей содержит герметичный корпус с расположенными в нем датчиками, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений, отличающееся тем, что указанный корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных.

На фиг. 1 схематично изображен блок системы регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей.

На фиг. 2 изображено устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей, соединенное с погружным электродвигателем, разрез по А-А.

Устройство 1 регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей содержит герметичный цилиндрический корпус 2, выполненный из прочного материала, например сталь. Корпус 2 жестко присоединен к погружному электродвигателю 3 (фиг. 2), например, при помощи муфты. Регистрация количества разрядов, амплитуды, даты и время возникновения перенапряжений осуществляется датчиками 4, имеющими возможность соединения с каждой фазой 8 (А, В, С) питающего кабеля (фиг. 1). Сигнал, поступающий с датчиков 4, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 5 и передается на микроконтроллер 6 для подсчета остаточного ресурса изоляции погружного электродвигателя, например, с помощью алгоритма, описанного в работах [1, 2]. Передача результатов измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных происходит через модем 7, установленный в герметичном цилиндрическом корпусе 2.

Устройство 1 регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей работает следующим образом.

Устройство 1 регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей соединяется с погружным электродвигателем 3, например, при помощи муфты. При погружении электродвигателя 3 в забой скважины и включении его в работу, при появлении опасного напряжения для его изоляции и изоляции фазных проводников 8 (А, В, С), датчики 4 тока и напряжения регистрируют количество разрядов, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений. Сигнал, поступающий с датчиков 4 тока и напряжения, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 5 и передается на микроконтроллер 6, где через встроенный алгоритм, например, описанный в работах [1, 2], идентифицируется вид перенапряжения (внутреннее или внешнее), оказываемого влияние на изоляцию электродвигателя, и оценивается остаточный ресурса изоляции погружного электродвигателя. Идентификация перенапряжений заключается в оценке характеристик перенапряжения: кратность и формы кривой волны перенапряжения. Передача измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных происходит через модем 7.

Полученные значения позволяют оценивать состояние ресурса изоляции ПЭД, выявлять неисправности на ранней стадии возникновения, планировать рациональные сроки проведения ремонтов.

Список использованных источников

1. Сухачев И.С., Сушков В.В., Гладких Т.Д. Алгоритм оценки риска потерь в нефтедобыче при отказе погружного электродвигателя // Динамика систем, механизмов и машин. - 2016. - Т. 3, №1. С. 163-166.

2. Сухачев И.С., Сушков В.В. Моделирование расхода ресурса изоляции погружных электродвигателей при разнообразных воздействиях // Динамика систем, механизмов и машин. - 2016. - Т. 3, №1. С. 166-169.

Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей, содержащее герметичный корпус с расположенными в нем датчиками тока и напряжения, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений, отличающееся тем, что указанный корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам защиты электрооборудования и системам безопасности. Технический результат заключается в повышении чувствительности дымовых датчиков в системах контроля разогрева изоляции.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к искробезопасным устройствам шахтной автоматики, и может быть применено в областях техники, где необходимо применение искробезопасных источников питания.
Изобретение относится к технике защиты от замыканий на землю и от дуговых коротких замыканий. Согласно способу выполняют выборочный контроль дугового короткого замыкания в течение множества периодов выборочного контроля дугового короткого замыкания, причем периоды выборочного контроля дугового короткого замыкания происходят с регулярными интервалами и каждый период выборочного контроля дугового короткого замыкания длится фиксированную продолжительность времени, которая короче времени между последовательными периодами выборочного контроля дугового короткого замыкания.

Изобретение относится к области электронного бытового оборудования. Технический результат заключается в уменьшении электропотребления оборудованием.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса электрической изоляции сухих силовых трансформаторов. Сигналы с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 5, датчика амплитуды вибрации 6 и блок-контакта 3 автоматического выключателя 1 поступают на входы контроллера 8.

Изобретение относится к способу электрических проверок космического аппарата (КА). Для электрической проверки производят включение и выключение КА, подключение и отключение наземных имитаторов бортовых источников электропитания, автоматизированную выдачу команд управления, допусковое телеизмерение и контроль параметров бортовой вычислительной системы, контроль сопротивления изоляции бортовых шин относительно корпуса, формирование директив автоматической программы и директив оператора в ручном режиме, формирование протокола испытаний, отображение текущего состояния процесса испытаний.

Изобретение относится к области испытаний линий передачи электроэнергии и может быть применено при проведении ресурсных и других видов испытаний сверхпроводящих кабельных линий.

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям для оценки защищенности объекта от мощных электромагнитных воздействий. Технический результат: возможность оценки влияния электромагнитного воздействия на крупногабаритные объекты, компоненты оборудования которых расположены в экранированных корпусах в экранированном помещении.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ частично неселективной защиты тяговой сети переменного тока заключается в том, что проверяется отсутствие короткого замыкания в аварийно отключенной контактной сети посредством устройства контроля короткого замыкания по наведенному напряжению, и при отсутствии короткого замыкания подается команда на включение аварийно отключенной питающей линии с минимальной выдержкой времени автоматическим повторным включением.

Тест-купон погрешностей совмещения слоев многослойной печатной платы состоит из 2n пар печатных проводников, ориентированных вдоль стороны МПП. Причём каждую пару проводников располагают на соседних слоях металлизации МПП один под другим со смещением в направлении.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети содержит вводной щит, к которому через электрическую сеть и переходное сопротивление подключена электроустановка, к которой подключен блок измерения суммарного тока. Блок питания подключен к блоку измерения суммарного тока, к блоку усиления, к блоку сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением и к блоку формирования сигнала пожароопасности. К блоку измерения суммарного тока в электрической сети подключен фильтр низких частот, соединенный с блоком питания и блоком усиления, который соединен с блоком сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением, к которому подключен блок формирования сигнала пожароопасности. К блоку сравнения подключен регулятор порога, который соединен с блоком питания. Блок измерения суммарного тока соединен с вводным щитом. Технический результат: обеспечение неразрушающего контроля неисправности в электрической сети для предупреждения пожара. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Способ неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети включает соединение вводного щита через переходное сопротивление с электроустановкой. Возникшее суммарное напряжение электрической сети уменьшают, фильтруют, выделяя термоЭДС, которую усиливают и сравнивают с заданным значением напряжения, принятым для соответствующей степени пожароопасности электрической сети, формируют сигнал предупреждения о возникновении пожароопасной ситуации. Технический результат: расширение арсенала технических средств для контроля неисправностей в электрической сети за счет возможности распознавания в защищаемой цепи большого переходного сопротивления в безыскровом режиме. 1 ил., 1 табл.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение возможности автоматического определения продольного местоположения электрического устройства. Изобретение относится к реечной системе распределения энергии, в частности к реечной системе распределения энергии постоянного тока, содержащей рейку (3) с позиционными маркерами (17), представляющими собой позиционную информацию, указывающую соответствующее продольное местоположение. Система, дополнительно, содержит электрическое устройство, такое как светильник, подсоединенное к рейке (3) в продольном местоположении, при этом электрическое устройство содержит считывающее устройство для считывания позиционной информации, представленной позиционным маркером в том продольном местоположении, в котором подсоединено электрическое устройство. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники и внутрискважинного оборудования, а именно может быть использовано для регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей в составе установки электрического центробежного насоса. Устройство содержит герметичный корпус с расположенными в нем датчиками тока и напряжения, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений. При этом корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных. 2 ил.

Наверх