Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONTROLA- DOR DE FREIO DE MOTOR TRIFÁSICO DE CORRENTE CONTÍNUA SEM ESCOVAS COM IMÃ PERMANENTE PARA BOMBA HELICOIDAL DE A- CIONAMENTO DIRETO".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um controlador de freio da bom- ba helicoidal de extração de petróleo de acionamento direto a motor; em par- ticular, a um controlador de freio da inibição da velocidade de inversão de motor de corrente direta sem escova magnética permanente trifásica para bomba helicoidal de acionamento direto.
Antecedentes da Invenção
Bomba helicoidal pertence a aparato de extração de petróleo de alta eficiência, há duas razões principais para a interrupção e a reversão do motor da bomba helicoidal:
1. Quando o rotor é produzido para girar pelo dispositivo de aciona- mento da bomba de balanceiro, deformação elástica será produzida na haste longa polida. O rotor de fundo de poço inicia a girar após a ponta do ápice da haste polida girar por dezenas de ciclos, a energia elástica das referidas dezenas de ciclos será liberada quando da paralisação, assim as partes da haste polida próxima ao solo irão girar inversamente com alta velocidade se nenhuma inibição for aplicada, a rotação invertida em alta velocidade ocasionará acidente de escor- regão de reversão da haste polida pelo fato de que a haste polida é formada por diversos nodos conectados uns aos outros (exceto a haste contínua). Para se garantir a segurança da haste polida, frenagem deve ser empregada.
2. Quando da paralisação, o refluxo de líquido será produzido pela ação da pressão de líquido e pressão da tubulação na tubulação e irá acionar o rotor da bomba helicoidal para girar inversamente com alta veloci- dade tal como um hidro-gerador, o referido fenômeno ocorrerá tanto nas bombas de balanceiro de acionamento de solo como nas bombas desprovi- das de haste submersas no poço de petróleo. Quando o líquido flui inversa- mente, a parte do eixo de transmissão conectada ao rotor será sempre rom- pida pelo drástico refluxo de líquido (em especial para as bombas submer- sas desprovidas de haste).
Atualmente, há dois meios de frenagem principais empregados pela bomba helicoidal: o primeiro é reversão de interrupção por meio de ca- tracas, o referido meio é um tipo de interrupção mecânica por reversão abso- luta e não permite que a haste polida gire inversamente; o referido meio é dotado de uma simples estrutura embora a confiabilidade seja pobre, ao mesmo tempo, o mesmo apresenta problemas tais como: o torque inicial é demasiado alto e ocasionará um impacto inicial impacto inicial quando reini- ciar, e a transformação elástica deve ser liberada em uma operação de re- condicionamento do poço, danos mecânicos ou acidentes de danos huma- nos podem ser ocasionados quando a operação não for adequada. O Se- gundo é a reversão de interrupção por pressão hidráulica, a qual apresenta uma alta confiabilidade, entretanto o custo é alto e a estrutura é complexa, assim o investimento no aparelho é aumentado.
Sumário da Invenção
O objetivo da presente invenção é proporcionar um controlador de freio da inibição da velocidade de inversão do motor para bomba helicoi- dal de acionamento direto, para superar as desvantagens da frenagem me- cânica da bomba helicoidal.
A presente invenção refere-se a um controlador de freio do mo- tor de corrente direta sem escova magnética permanente trifásica para bom- ba helicoidal de acionamento direto, que compreende: circuito de detecção para detectar o estado do fornecimento de energia do motor de corrente di- reta sem escova magnética permanente trifásica; circuito de frenagem para controlar a partida do freio de acordo com o estado de fornecimento de e- nergia do motor sincrônico magnético permanente, o qual é desconectado quando energia é fornecida para o motor trabalhar e pode ser iniciado quan- do nenhuma energia é fornecida ao motor e o motor gira inversamente acio- nado pela bomba helicoidal.
A presente invenção instala um circuito de frenagem no motor de corrente direta sem escova magnética permanente trifásica para a bomba helicoidal de acionamento direto, através do qual realiza com sucesso a fre- nagem suave do motor de corrente direta sem escova magnética permanen- te trifásica para a bomba helicoidal de acionamento direto, e a força elástica da haste polida da bomba helicoidal pode ser suficiente e lentamente libera- da, superando assim a desvantagem da frenagem mecânica.
O controlador de frenagem do motor de corrente direta sem es- cova magnética permanente trifásica para bomba helicoidal de acionamento direto da presente invenção, no qual o circuito de detecção compreende: um controlador de motor, um transformador de corrente L, um relê normal fe- chado MJ, no qual o circuito de detecção conecta entre qualquer uma das duas fases do terminal de entrada de corrente trifásica do controlador de motor, um transformador de corrente fecha o terminal de saída de corrente trifásica do controlador de motor, o transformador de corrente se conecta a um relê normal fechado em série, o circuito de frenagem compreende: três grandes resistências de consumo de energia de força resistências de con- sumo de energia de força RA, RB e RC se conectadas em série no circuito de saída de corrente trifásica do controlador de motor, no qual cada uma das resistências de consumo de energia se conecta aos contatos MJ-A, MJ-B ou MJ-C de um relê normal fechado em série.
O controlador de frenagem do motor de corrente direta sem es- cova magnética permanente trifásica para bomba helicoidal de acionamento direto da presente invenção, no qual o circuito de detecção compreende: um controlador de motor, um transformador de corrente L, um relê normal fe- chado MJ, diodos retificadores Q1 e Q2, triodos retificadores V e elemento de impedância limitador de corrente Z1, no qual o circuito de detecção co- necta entre qualquer uma das duas fases do terminal de entrada de corrente trifásica do controlador de motor, um transformador de corrente L próximo ao terminal de saída de corrente trifásica do controlador de motor, o transfor- mador de corrente L e um relê normal fechado, diodos retificadores Q1 e Q2, triodos retificadores V e elemento de impedância limitador de corrente Z1 se conectam em série, o circuito de frenagem compreende: três grandes resis- tências de consumo de energia de força conectadas em série no circuito de saída de corrente trifásica do controlador de motor, no qual cada resistência de consumo de energia RA, RB e RC se conecta a um dos tiristor triodo bidi- recional de grande energia MC-A, MC-B ou MC-A em série, o estado de ati- vação do tiristor triodo bidirecional de grande energia é controlado pelo relê normal fechado.
Quando energia é fornecida para o motor trabalhar, a bomba helicoidal é acionada para girar para frente e corrente de indução é gerada por um transformador de corrente, dois terminais de um relê normal fechado são carregados, o contato do relê normal fechado desconecta, ou seja, o circuito de frenagem não se inicia e a resistência de consumo de energia não é conectada. Quando a energia fornecida para o motor é interrompida, não existe corrente de indução no transformador de corrente, dois terminais de um relê normal fechado não são carregados, o contato do relê normal fechado MC-A, MC-B e MC-C se conecta, o circuito de frenagem se inicia e a resistência de consumo de energia RA, RB e RC se conecta; neste mo- mento, o rotor da bomba helicoidal gira inversamente e aciona o motor para girar inversamente, o estado de motor magnético permanente muda para o estado de trabalho do gerador, uma vez que a resistência de consumo de energia apresenta uma resistência fixa, o torque de frenagem do gerador é mais alto quando a velocidade da rotação invertida é mais alta, assim inibe a velocidade da rotação invertida e realiza a frenagem suave do motor.
Efeito vantajoso:
O controlador de frenagem da presente invenção é dotado de uma estrutura simples, operação conveniente e boa propriedade de frena- gem. O aparelho de frenagem mecânica da bomba helicoidal é omitido e a desvantagem da frenagem mecânica é superada. Quando usado em uma bomba helicoidal de acionamento direto, o referido controlador de frenagem pode liberar a força elástica da haste polida suficientemente lenta; quando usado em bombas submersas desprovidas de haste, o referido controlador de frenagem pode evitar a ruptura do eixo de transmissão em virtude do re- fluxo de líquido. Após a paralisação ser estabilizada, o torque inicial do pró- ximo início é bastante pequeno e fácil de ser iniciado, a rotação invertida também não irá ocorrer na operação de recondicionamento do poço e aci- dentes podem ser evitados.
O controlador de frenagem da presente invenção pode economi- zar energia de consumo. Uma vez que a referida frenagem é alcançada pela frenagem elétrica da energia gerada pela rotação invertida do gerador, uma aceleração mais alta da rotação invertida levará a uma frenagem elétrica mais alta, finalmente a energia elástica da haste polida e energia de refluxo de líquido é completa e lentamente liberada e de volta ao estado inicial, as- sim realiza a frenagem suave. Portanto, nenhuma energia externa é neces- sária para a frenagem.
Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 é o diagrama de bloco do circuito do controlador de frenagem da bomba helicoidal de extração de petróleo de acionamento dire- to a motor de acordo com a presente invenção.
A figura 2 é o diagrama de princípio de circuito do controlador de frenagem da bomba helicoidal de extração de petróleo de acionamento dire- to a motor de acordo com a presente invenção.
A figura 3 é o diagrama de princípio de circuito do controlador de frenagem da bomba helicoidal de extração de petróleo de acionamento dire- to a motor de acordo com a modalidade preferida da presente invenção. Descrição das modalidades preferidas
Modalidade 1 (ver a figura 2)
O controlador de frenagem do motor de corrente direta sem es- cova magnética permanente trifásica para bomba helicoidal de acionamento direto da presente invenção, no qual o circuito de detecção compreende: um controlador de motor 1, um transformador de corrente 2, um relê normal fe- chado 3, no qual o circuito de detecção conecta entre qualquer uma das du- as fases do terminal de entrada de corrente trifásica do controlador de motor, um transformador de corrente próximo ao terminal de saída de corrente trifá- sica do controlador de motor, o transformador de corrente se conecta a um relê normal fechado em série, o circuito de frenagem compreende: três grandes resistência de consumo de energia de força 4 conectadas em série no circuito de saída de corrente trifásica do controlador de motor, no qual cada resistência de consumo de energia conecta aos contatos 5, 6 ou 7 de um relê normal fechado em série.
Quando energia é fornecida para o motor para trabalhar, a bom- ba helicoidal é acionada para girar para frente e corrente de indução é gera- da por um transformador de corrente, dois terminais de um relê normal fe- chado são carregados, o contato do relê normal fechado MC-A, MC-B e MC- C se desconecta. Quando a energia fornecida para o motor é interrompida, não existe corrente de indução no transformador de corrente, dois terminais de um relê normal fechado não são carregados, o contato do relê normal fechado MC-A, MC-B e MC-C se conecta, a resistência de consumo de e- nergia RA, RB e RC se conecta, o circuito de frenagem se inicia neste mo- mento. Uma vez que o motor magnético permanente para de trabalhar, o rotor da bomba helicoidal gira inversamente e aciona o motor para girar in- versamente. O estado de motor magnético permanente muda para o estado de trabalho do gerador neste momento, uma vez que a resistência de con- sumo de energia apresenta uma resistência fixa, o torque dinâmico do gera- dor é mais alto quando a velocidade da rotação invertida é mais alto, assim inibe a velocidade da rotação invertida do motor. Modalidade 2 (ver a figura 3)
O controlador de frenagem do motor de corrente direta sem es- cova magnética permanente trifásica para bomba helicoidal de acionamento direto da presente invenção, no qual o circuito de detecção adicionalmente compreende: um controlador de motor 1, um transformador de corrente 2, um relê normal fechado 3, diodos retificadores 8, triodos retificadores 9 e elemento de impedância limitador de corrente 10, no qual o circuito de de- tecção conecta entre qualquer uma das duas fases do terminal de entrada de corrente trifásica do controlador de motor 1, um transformador de corren- te 2 próximo ao terminal de saída de corrente trifásica do controlador de mo- tor, o transformador de corrente 2 e um relê normal fechado 3, diodos retifi- cadores 8, triodos retificadores 9 e elemento de impedância limitador de cor- rente 10 se conectam em série, o circuito de frenagem compreende:
três grandes resistências de consumo de energia de força são conectadas em série no circuito de saída de corrente trifásica do controlador de motor, no qual cada resistência de consumo de energia 4 conecta a um dos tiristores triodos bidirecionais de grande energia 11, 12 ou 13 em série, no qual o estado de tiristor triodo bidirecional de grande energia 11,12 ou 13 é controlado pelo relê normal fechado para ser acionado.
Quando energia é fornecida para o motor para trabalhar, a bom- ba helicoidal é acionada para girar para frente e a corrente de indução é ge- rada por um transformador de corrente, dois terminais de um relê normal fechado são carregados, o contato do relê normal fechado MC-A, MC-B e MC-C se desconecta, tiristor triodo bidirecional de grande energia MC-A, MC-B e MC-C se desconecta; quando a energia fornecida para o motor é interrompida, não existe corrente de indução no transformador de corrente, dois terminais de um relê normal fechado não são carregados, o contato do relê normal fechado MC-A, MC-B e MC-C se conecta, tiristor triodo bidirecio- nal de grande energia MC-A, MC-B e MC-C se conecta, a resistência de consumo de energia RA, RB e RC se conecta, o circuito de frenagem se ini- cia neste momento. Uma vez que o motor magnético permanente para de trabalhar, o rotor da bomba helicoidal gira inversamente e aciona o motor para girar inversamente. O estado de motor magnético permanente muda para o estado de trabalho do gerador neste momento. Uma vez que a resis- tência de consumo de energia é dotada de uma resistência fixa, o torque dinâmico do gerador é mais alto quando a velocidade da rotação invertida é mais alto, assim inibe a velocidade da rotação invertida do motor.