Устройство для защиты погружного электродвигателя от анормальных режимов

 

Союз Советски к

Социалистическик

Ресаубкик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22)Заявлено 04.05.81 (2l)3281537124-07 с присоединением заявки М(23) П риоритет

Опубликовано 15,12.82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15.12.82 (51)М. Кл.

Н 02 Н 7/08 фмударстеиаый комитет

СССР ае аелен изобретений и ютеръпий (53) УДК621.316..925 (088.8) Г. В, Коньшин, А, Н. Кривоносов, А. Н. С

Л. И. Локшин и М. Г, Исаев (72) Авторы изобретения е л

/," =/

Пермский государственный научно.-исследовательсянй, и проектный институт нефтяной промышленности (7l) Заявитель ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА1ЦИТЫ ПОГРУЖНОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНЫХ

РЕЖИМОВ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от анормальных режимов погружных электродвигателей, работающих в приводе насосов для добычи жидкости (нефти и воды) из скважин.

Известно устройство для зашиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, в частности, от снижения сопротивления изоляции, содержащее источник питания и измеритель сопротивления изоляции (мегомметр), в измерительной цепи которого включено реле для выдачи сигнала на защитное отключение.

При сопротивлении изоляции ниже допустИмого уровня: устройство для зашиты вырабатывает сигнал на отключение двигателя от питающей сетки (1 J.

Однако это устройство не позволяет контролировать температуру обмоток погружного электродвигателя и предупреждать выход его из строя по причине перегрева.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для зашиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, содержащее датчик температуры, установленный на лобовых частях обмотки электродвигателя и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой электродвигателя и его заземленным корпусом о и установленный íà поверхности мегомметр контроля изоляции с источником питания. Мегомметр связан с переключателем полярности и через дроссель подключен к нулевой точке вторичной обмотI5 ки силового питающего трансформатора, Источник питания магомметра включает в себя трансформатор и выпрямитель на полупроводниковом диоде. Для зашиты по гружного электродвигателя от проникнощ вения в его полость пластовой жидкости устройство содержит датчик влажности, который подключен параллельно температурному реле. С помощью переключателя полярности поочередно контролируются

982139 4 цепи датчиков температуры и влажности.

Контролируемые параметры в любом положении переключателя регистрируются мегомметром. При температуре внутри корпуса электродвигателя выше допустимой, либо при влажности трансформаторного масла между электродами датчика влажности выше допустимой срабатывает реле B цепи мегомметра, выдающего сигнал на отключение питания защищаемого 10 ,электродвигателя (2

Однако известное устройство не обеспечивает надежную защиту погружного электродвигателя от анормальных режимов, поскольку в нем используется один измеритель — мегомме тр с заранее заданной установкой срабатывания. Контроль же и защита двигателя по изоляции (влажности) или температуре определяется положением переключателя полярности, при этом защита погружного двигателя с помощью известного устройства осуществляется либо тслько по перегреву, либо только по влажности (изоляции), но не одновременно. Даже если сделать ра боту переключателя автоматической и с большой частотой, надежность защиты этим не обеспечивается из-за невозможности совместить две разные по величи,не уставки срабатывания в одном исполнительном элементе, которым является мег омме тр.

Белью изобре те ния являе тся повышение надежности защиты путем обеспечения непрерывного и одновременного конт- З роля температуры и изоляции обмоток погружного электродвигателя.

Указа иная цель дос тигае тся тем, что устройство для зашиты погружного элек. тродвигателя от анормальных режимов, содержащее датчик температуры, установленный на лобовых частях обмотки электродвигателя, и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигателя и его заземленным корпусом, блок контроля изоляции с источником питания и выпрямителем, подключенный к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформато- ра, дополнительно. снабжено блоком конт- Я роля температуры и: соединенным с ним последовательно диодом, которые подключены параллельно блоку контроля изоляции, причем диод в цепи блока контроля температуры включен согласно с дио- 55 дом в цепи датчика. температуры и встречно с выпрямителем источника питания блока контроля изоляции.

Благодаря тому, что устройство дополнительно снабжено блоком контроля температуры, который соединен последовательно с диодом, а вместе они подключены параллельно блоку контроля изоляции, появляется возможность одновременно и независимо от состояния изоляции вести контроль и температуры, и изоляции, что ведет к повышению надежности зашиты погружного электродвигателя от возникающих анормальных оежимов, так как обеспечивается одновременная защита и от перегрева двигателя, и от снижения сопрртивления его изоляции.

Кроме того, включение диода в цепи блока контроля температуры согласно с диодом в цепи датчика температуры и встречно с выпрямителем источника питания блока контроля изоляции обеспечивает развязку цепей контроля изоляции и температуры, и хотя цепь контроля изоляции и цепь контроля температуры питаются от одного источника, но они проверяются благодаря указанному включению диода током разной полярности, что позволяет вести непрерывный контроль температуры и изоляции, а также повышает надежность защиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, одновременно исключая необходимость установки переключателя полярности.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройс.тва.

Устройство для защиты,погружного электродвигателя от анормальных режимов содержит датчик 1 температуры, блок 2 контроля изоляции и блок 3 контроля температуры, Датчик 1 температуры установлен на лобовых частях обмотки 4 статора погружного электродвигателя. Последовательно с датчиком 1 температуры включен диод 5, который подключен к нулевой точке обмотки электродвигателя. Датчик 1 температуры заземлен.

Бепь контроля изоляции содержит блок

2 контроля изоляции, источник питания, состоящий из питающего трансформатора

6 и однополупериодного выпрямителя на диоде 7. Блок 2 контроля изоляции содержит измерительный прибор — мегомметр, вход которого через дроссель 8 подключен к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформатора 9, питающего электродвигатель. В цепи рабочей рамки мегомметра включено поляризованное реле, контакты которого используются в исполнительных цепях защиты °

5 982139 6 о контроля темпера- При возникновении анормального режия блок 3 контроля ма, например при снижении величины соржащий измеритель- противления изоляции двигателя или увемиллиамперметр, и личении температуры перегрева соответ-реле, и диод 10. S ственно ниже и выше уставок реле в цеследовательно с бло- пях контроля указанных параметров, прое ат ы. Цепь не- исходит срабатывание этих реле, контак

Цепь непрерывног туры включает в себ температуры 4, соде ный прибоя например исполни тельный орган ,Оиод 10 соединен по ком 3 контроля темп р ур прерывного контроля температуры подкпючена параллельно блоку контроля изоляции; одним концом - к транформатору 6 источ-1ц ника питания, а другим концом — к общей точке подключения дросселя 8 и мегомметра блока 2. контроля изоляции. При этом диод 1б в цепи контроля температуры и диод 5 в цепи датчика 1 температуры включены согласно, а с диодом 7 источника питания блока 2 контроля изоляции диод 10 подключен встречно. Такое включение диодов обеспечивает полную гальваническую развязку в цепях 20 контроля температуры и изоляции погружного электродвигателя.

Устройство. работает следующим обра- зом.

При прохождении положительной полу- 25 волны напряжения источника питания по цепи вторичная обмотка трансформатора

6 — диод 7 — рабочая рамка мегоммет— ра блока 2 контроля изоляции — дроссель

8 — нулевая точка сетевого трансформа- So тора 9 — сопротивление изоляции — земля — вторичная обмотка трансформатора, 6 мегомметр блока 2 контроля изоляции измеряет величину сопротивления изоляции погружного двигателя. Через датчик

1 температуры ток при этом не идет, так как диод 5 не пропускает положительную волну тока. По цепи контроля температуры ток также не идет, так как диод 10»е пропускает положительную 4О полуволну тока.

При смешении папярности напряжения источника питания на противоположную появляется цепь дпя прохождения сигнала: вторичная обмотка трансформатора

6 — земля — датчик 1 температуры — диод 5 - нулевая точка обмотки 4 статора двигателя — дроссель 8 — блок 3 контроля температуры - диод 10 — вторичная обмотка трансформатора 6. Тем самым обеспечивается включение в работу цепи контроля температуры.

При нормальной работе погружного электродвигателя производится непрерывный контроль сопротивления изоляции и, температуры обмоток двигателя, причем контроль параметров сопротивления изоляции и теплового состояния происходит одновременно, непрерывно и автоматически, ты которых включены в исполнительные цепи отключения и включения погружного электродвигателя.

Кроме того, при контроле состояния изоляции нет необходимости контролировать влажность трансформаторного масла, так как цепь контроля изоляции проходит не только по изоляции двигателя, но и по всему объему масла, заполняющего погружной электродвигатель, поэтому влажность трансформаторного масла контролируется одновременно с сопротивлением изоляции электродвигателя.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить надежность зашиты погружного электродвигателя от анормальных режимов путем обеспечения непрерывного и одновременного контроля температуры перегрева и состояния изоляции погружного электродвигателя.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает возможность исключить переключатель полярности и его коммутационные элементы; совместить дополнительно к контролю за состоянием изоляции обмоток двигателя контроль, контроль за состоянием трансформаторного масла (так как измерительный ток мегомметра проходит и через изоляцию обмоток статора и весь объем трансформаторного масла}; уменьшить габариты подземной части устройства (так как разделение цепей контроля изоляции и температуры осуществлено на поверхности).

Указанные показатели в совокупности обеспечивают более надежную защиту погружного электродвигателя от возникновения анормальных режимов и предупреждают погружной электродвигатель от выхода его из строя.

Экономический эффект от использования изобретения .будет складываться за счет сокрашения числа ремонтно-восстановительных работ на скважине по причине выхода из строя погружного электродвигателя; сокрашения расходов на ремонт электродвигателя.

Формула изобретения

Устройство для защиты погружного электродвигателя от анормальных режи9821 мов, содержащее датчик температуры, установленный на лобовых частях обмотки электродвигателя и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигателя и его за- В земленным корпусом, блок контроля изо ляции с источником питания и выпрямиI телем,. подключенный к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це-1й лью повышения надежности защиты путем непрерывного и одновременного контроля температуры и изоляции ббмоток погруж ного электродвигателя, оно дойолнитель.но снабжено блоком контроля температу39 8 ры .и соединенным с ним последовательнд диодом, которые подключены параллельно бйЬку контроля изоляции, причем диод в цепи блока контроля температуры включен согласно с диодом s цепи датчика температурЫ и встречно с выпрямителем источника питания блока контроля изоляции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы непрерывного контроля сопротивления изоляции МКН380, МКН380М1, паспорт,г. Умань, 1977.

2, Авторское свидетельство СССР, 14 680103, кл. Н 02 Н 7/08, 1977.

ВНИИПИ Заказ 9729/76 Тираж 669 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,