EA031665B1 - Control station for a sucker-rod bottom-hole pump - Google Patents
Control station for a sucker-rod bottom-hole pump Download PDFInfo
- Publication number
- EA031665B1 EA031665B1 EA201650033A EA201650033A EA031665B1 EA 031665 B1 EA031665 B1 EA 031665B1 EA 201650033 A EA201650033 A EA 201650033A EA 201650033 A EA201650033 A EA 201650033A EA 031665 B1 EA031665 B1 EA 031665B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- control
- parameters
- input
- circuit
- actuator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ (45) Дата публикации и выдачи патентаDESCRIPTION OF THE INVENTION TO THE EURASIAN PATENT (45) Date of publication and issuance of the patent
2019.02.28 (21) Номер заявки2019.02.28 (21) Application Number
201650033 (22) Дата подачи заявки201650033 (22) Application Date
2016.10.21 (51) Int. Cl. F04B 47/02 (2006.01)2016.10.21 (51) Int. Cl. F04B 47/02 (2006.01)
F04B 49/06 (2006.01) (54) СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА (43) 2018.04.30 (96) 2016000090 (RU) 2016.10.21 (71) (73) Заявитель и патентовладелец:F04B 49/06 (2006.01) (54) CONTROL STATION FOR RODS PUMP (43) 2018.04.30 (96) 2016000090 (RU) 2016.10.21 (71) (73) Applicant and patent holder:
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ИЖЕВСКИЙ РАДИОЗАВОД (RU) (72) Изобретатель:JOINT STOCK COMPANY IZHEVSK RADIO PLANT (RU) (72) Inventor:
Зыкин Александр Михайлович, Кузнецов Денис Юрьевич, ДогадинZykin Alexander Mikhailovich, Kuznetsov Denis Yurevich, Dogadin
Семен Евгеньевич, Краев Максим Николаевич, Дубовцев Сергей Александрович, Манохин Александр Евгеньевич (RU) (56) RU-U1-122713Semen Evgenievich, Kraev Maxim Nikolaevich, Dubovtsev Sergey Aleksandrovich, Manokhin Alexander Evgenievich (RU) (56) RU-U1-122713
RU-U1-153963RU-U1-153963
US-B2-9279838US-B2-9279838
031665 Bl (57) Станция управления для штангового глубинного насоса предназначена для управления, защиты, контроля параметров и регулирования частоты вращения ротора электродвигателя штангового глубинного насоса. Технический результат заключается в достижении бесперебойной работы, в том числе в аварийном режиме в случае критических значений основных контролируемых параметров, при достижении которых КСУ осуществляет управление скоростью вращения ротора ЭД и включением/остановом насоса. Одновременно контроль в реальном времени коэффициента заполнения насоса позволяет оптимизировать дебит флюида из продуктивного пласта, управляя скоростью вращения ротора ЭД. Технический результат достигается за счет того, что СУ дополнительно содержит цепь 1111, реализованную в составе трехфазной электрической сети, датчиков тока 23, второго исполнительного устройства 15, содержащего байпасный контактор 24, включенного параллельно первому исполнительному устройству 14 и соединенного с входом/ выходом СУ и ЭД, при этом байпасный контактор 24 соединен с органами 11 управления СУ и через ИВЭ 13 с УВВ 7, а управляющий сигнал с КСУ 1, поступающий на одно из исполнительных устройств 14, 15 цепи 1111 или цепи ПЧ, формируется на основании собственных расчетов КСУ 1 в зависимости от полученных данных о работе ЭД, причем ПЧ 17 выполнен с возможностью преобразования значений токов и напряжений на входе/выходе ЭД, а КСУ снабжен соединенным с УУ 2 УИТН 6, обеспечивающим возможность измерения токов и напряжений на входе/выходе ЭД при включенной цепи 1111 для контроля текущей активной мощности ШГН, передаваемых для формирования КСУ 1 управляющих сигналов, при этом КСУ 1 выполнен с возможностью рассчитывать на основе полученных данных о работе ЭД период качения СК, формировать ВМГ с возможностью её преобразования в ДГ и определения по ВМГ коэффициента небаланса СК, на основе ДГ осуществляется расчет параметров добычи флюида, коэффициента заполнения насоса и параметров работы наземного оборудования в зависимости от режима работы ЭД на основе сопоставления текущих значений измеренных параметров, расчетных данных и заданных характеристик процесса добычи флюида осуществлять управление частотой вращения ротора ЭД путем подачи управляющего сигнала на первое исполнительное устройство 14 для пуска/останова, изменения режимов работы ЭД или при возникновении аварийного режима - на второе исполнительное устройство 15 для пуска/останова в режиме прямого пуска, а также с возможностью ведения архива основных контролируемых параметров, полученных в реальном времени и расчетных, при этом на панель 35 оператора дополнительно выведен переключатель 27 цепей 1Ш/ПЧ, а КСУ 1 дополнительно содержит соединенное с УУ 2 УУиИ 3, с которым соединены индикатор 4 и клавиатура 5.031665 Bl (57) The control station for a sucker rod pump is designed to control, protect, control parameters and control the rotor speed of an electric motor of a sucker rod pump. The technical result consists in achieving uninterrupted operation, including in emergency mode in the case of critical values of the main monitored parameters, upon reaching which KSU controls the speed of rotation of the ED rotor and starting / stopping the pump. At the same time, real-time monitoring of the pump fill factor allows optimization of fluid flow from the reservoir by controlling the speed of rotation of the ED rotor. The technical result is achieved due to the fact that the control system additionally contains a circuit 1111 implemented as part of a three-phase electric network, current sensors 23, a second actuator 15 containing a bypass contactor 24 connected in parallel to the first actuator 14 and connected to the input and output of the SU and ED , while the bypass contactor 24 is connected to the control bodies 11 of the control system and through IVA 13 with the air-blast 7, and the control signal from the control system 1, fed to one of the actuators 14, 15 of the circuit 1111 or the inverter circuit, is formed on according to the obtained data on the work of the ED, the inverter 17 is configured to convert the values of the currents and voltages at the input / output of the ED, and the LCP is equipped with connected to УУ 2 УИТН 6, providing the ability to measure currents and voltages at the input / the output of the ED when the circuit 1111 is turned on to control the current active power of the SHGN transmitted for the formation of the control signal control unit 1 of control signals, while the control system 1 is designed to calculate the rolling time of the control system on the basis of the obtained data on the work of the control unit with the possibility of its conversion into DG and determination of the unbalance coefficient of the SC by the VMG, based on the DG, the parameters of fluid production, pump fill factor and parameters of ground equipment operation are calculated depending on the operating mode of the DE based on a comparison of the current values of the measured parameters, calculated data and specified characteristics the process of production of fluid to control the speed of rotation of the rotor ED by applying a control signal to the first actuator 14 for start / stop, changed I have the operating modes of the ED or in case of emergency mode - to the second actuator 15 for start / stop in the direct start mode, as well as with the ability to maintain an archive of the main monitored parameters obtained in real time and calculated, while the switch 35 is also displayed on the operator’s panel 35 27 circuits 1Ш / FC, and КСУ 1 additionally contains connected to УУ 2 УУиИ 3 to which the indicator 4 and the keyboard 5 are connected.
031665 В1031665 B1
Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение относится по функциональному назначению к устройствам управления погружными электродвигателями и предназначено для управления, защиты, контроля параметров и регулирования частоты вращения ротора электродвигателя (далее ЭД) штангового глубинного насоса (далее ШГН), оборудованного станком-качалкой (далее СК).The technical solution proposed as an invention relates to the control devices of submersible electric motors for their functional purpose and is intended to control, protect, control parameters and regulate the rotor speed of an electric motor (hereinafter ED) of a sucker rod pump (hereinafter referred to as SHGN) equipped with a pumping unit (hereafter IC) .
Известно устройство управления электроприводом штангового глубинного насоса, оборудованного станком-качалкой (патент РФ на полезную модель 145672, F04B 49/06, 2014), содержащее контроллер станции управления (далее КСУ), выполненный с возможностью расчетов потребленной электроэнергии за цикл качания ШГН и коэффициента заполнения насоса, и преобразователь частоты (частотный преобразователь) (далее ПЧ), выполненный в виде электронного преобразователя с встроенным программным обеспечением и возможностью измерения текущей активной мощности ШГН и задания частоты вращения ротора ЭД в зависимости от входного сигнала КСУ. КСУ включает последовательно соединенные таймер цикла качания ШГН, сумматор, блок усреднения, блок корректировки, регистр и регулятор, связанный с ПЧ, а также включает таймер интервала сканирования и блок сканирования, связанные между собой прямой и обратной связями. Устройство обеспечивает оптимизацию коэффициента заполнения насоса и позволяет с высокой точностью регулировать частоту вращения ротора ЭД за счет функционирования блоков, позволяющих корректировать параметры работающего электропривода с учетом поправок на энергетические потери, зависящие от скорости вращения его ротора.A device for controlling an electric pump of a sucker rod pump equipped with a pumping unit (RF patent for utility model 145672, F04B 49/06, 2014) is known. It contains a controller of a control station (hereafter KSU) made with the possibility of calculating the consumed electric energy per cycle of WGN and fill factor pump, and a frequency converter (frequency converter) (hereinafter IF), made in the form of an electronic converter with embedded software and the ability to measure the current active power of Denmark ED rotor speed depending on the input signal SIC. The CCU includes sequentially connected a ShGN oscillation cycle timer, an adder, averaging unit, a correction unit, a register, and a controller associated with the IF, and also includes a scan interval timer and a scanning unit, which are linked together by feedback and feedback. The device provides optimization of the fill factor of the pump and allows with high accuracy to adjust the frequency of rotation of the rotor of the ED due to the functioning of the blocks, allowing you to adjust the parameters of the operating drive, taking into account amendments to the energy losses, depending on the speed of rotation of its rotor.
Недостатком устройства является то, что не обеспечиваются защита от аварийного режима, в частности защита глубинного оборудования от заклинивания и сухого хода плунжера ШГН, защита от неполадок наземного оборудования (СК), в том числе проскальзывания, обрыва ремней. При этом также отсутствует возможность ведения архива работы станции, расчета коэффициента небаланса СК, дебита скважины и текущих значений реактивной, активной, полной мощности, токов, напряжений по трем фазам и cos-φ, а также отображение указанных параметров непосредственно на объекте. Кроме того, при возникновении аварийного режима, например при отказе ПЧ, станция управления (далее СУ) останавливает работу ЭД, что приводит к простою СК. При отрицательных температурах окружающей среды остановка ЭД может привести к его поломке.The disadvantage of the device is that it does not provide protection against emergency mode, in particular, protection of deep equipment from jamming and dry running of the SRG plunger, protection against malfunctions of ground equipment (IC), including slippage, belt breakage. At the same time, there is also no possibility of maintaining the archive of the station, calculating the unbalance factor of the SC, well flow rate and current values of reactive, active, total power, currents, voltages in three phases and cos-φ, as well as displaying the specified parameters directly on the object. In addition, when an emergency mode occurs, for example, if an inverter fails, the control station (hereinafter referred to as the SU) stops the ED operation, which leads to a downtime of the control system. At negative ambient temperatures, stopping the ED can lead to breakdown.
Наиболее близкой является интеллектуальная станция управления скважиной с частотнорегулируемым электроприводом (патент РФ на полезную модель 122713, F04B 49/00, 2012). СУ представляет собой шкаф, содержащий корпус, снабженный системой принудительной вентиляции, системой освещения, электронной аппаратурой, доступ к которым осуществляется посредством двери с дверцей с замками, открывающей доступ к панели оператора, на которой размещены органы управления СУ, индикаторы. Электронная аппаратура включает КСУ, обеспечивающий получение данных о работе ЭД, с которым соединены радиопередатчик, источник вторичного электропитания (далее ИВЭ), предназначенный для подачи стабилизированного напряжения на требующие питание элементы, и подключенный к силовому кабелю СУ, цепь частотного регулятора (далее цепь ПЧ), реализованная в составе трехфазной электрической сети, вводного автомата, ПЧ, соединенного с силовыми входом/выходом СУ и ЭД, датчики технологических параметров: датчик усилия (динамометрирования), датчик устьевого давления, датчик затрубного давления, датчик угла поворота кривошипа станка-качалки, датчик угла поворота ротора ЭД и датчики ваттметрирования. По полученной от датчика усилия (динамометрирования) и датчиков ваттметрирования информации КСУ вычисляет, соответственно, динамограмму (далее ДГ) и ваттметрограмму (далее ВМГ), анализируя которые определяет оптимальную скорость вращения электропривода и подает управляющий сигнал на ПЧ. Устройство позволяет осуществить автоматическое регулирование электропривода в зависимости от полученных показателей с датчиков, а также обеспечивает возможность передачи полученной информации на диспетчерский пункт (далее ДП). Недостатком устройства является то, что отсутствуют защита глубинного оборудования от заклинивания и сухого хода плунжера ШГН, защита от неполадок наземного оборудования, а также возможность управления электродвигателем при возникновении аварийного режима, которые обеспечивали бы уменьшение вероятных отказов оборудования и, соответственно, простоя СК. Кроме того, отсутствует возможность автоматического поддержания наиболее продуктивного динамического уровня с контролем наполнения насоса и состояния скважины. Данные о ДГ получают с датчиков, являющихся дорогостоящим внешним оборудованием, требующим постоянного контроля его состояния. Сложность организации питания датчиков, сборапередачи полученной информации на поверхность скважины. Кроме того, датчики работают в экстремальных условиях высоких давлений и температур, что ведет к короткому сроку службы и сложности замены. А для ввода данных и просмотра информации с КСУ непосредственно на объекте требуется подключение дополнительного оборудования, в частности, переносного портативного компьютера (ПК) (индикатора, клавиатуры).The closest is the intelligent well control station with a variable-frequency electric drive (RF patent for useful model 122713, F04B 49/00, 2012). The control system is a cabinet containing a case equipped with a forced ventilation system, a lighting system, electronic equipment, which is accessed through a door with a door with locks, opening access to the operator panel, which houses control elements of the control panel, and indicators. The electronic equipment includes a CSU that provides data on the operation of the ED, to which the radio transmitter is connected, a secondary power source (hereinafter referred to as IHE) designed to supply a stabilized voltage to the elements requiring power, and connected to the control power cable of the control system implemented as part of a three-phase electric network, an input automaton, an inverter connected to the power input / output of the control system and the ED, sensors of technological parameters: force sensor (dynamometer), sensor stevogo pressure, annulus pressure sensor, a crank angle sensor rocking machine angle sensor and the rotor ED vattmetrirovaniya sensors. Based on the force received from the sensor (dynamometer) and the wattmetering sensors, the LCP calculates the dynamogram (hereafter DG) and watt metrogram (hereinafter VMG), respectively, analyzing which determines the optimum speed of rotation of the electric drive and delivers a control signal to the inverter. The device allows for automatic regulation of the electric drive, depending on the obtained indicators from the sensors, and also provides the ability to transfer the received information to the control room (hereinafter referred to as DP). The disadvantage of the device is that there is no protection of the deep equipment from jamming and dry running of the SHGN plunger, protection against ground equipment malfunctions, and the ability to control the electric motor in the event of an emergency mode that would reduce the likely equipment failures and, accordingly, the IC downtime. In addition, there is no possibility of automatically maintaining the most productive dynamic level with control of pump filling and well status. Data about DG is obtained from sensors, which are expensive external equipment, which require constant monitoring of its condition. The complexity of organizing sensor power, collecting the information received to the surface of the well. In addition, the sensors operate under extreme conditions of high pressures and temperatures, which leads to a short service life and replacement complexity. And to enter data and view information from the KSU directly at the facility, you need to connect additional equipment, in particular, a portable laptop (PC) (indicator, keyboard).
Задача изобретения состоит в устранении указанных выше недостатков.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages.
Технический результат заключается в достижении бесперебойной работы, в том числе в аварийном режиме, в случае критических значений основных контролируемых параметров, при достижении которых КСУ осуществляет управление скоростью вращения ротора ЭД и включением/остановом насоса.The technical result consists in achieving uninterrupted operation, including in emergency mode, in the case of critical values of the main monitored parameters, upon reaching which the LCP controls the rotation speed of the ED rotor and the pump on / off.
Одновременно контроль в реальном времени коэффициента заполнения насоса позволяет оптимизировать дебит флюида из продуктивного пласта, управляя скоростью вращения ротора ЭД.At the same time, real-time monitoring of the pump fill factor allows optimization of fluid flow from the reservoir by controlling the speed of rotation of the ED rotor.
- 1 031665- 1 031665
Технический результат достигается тем, что СУ дополнительно содержит цепь включения прямого пуска (далее цепь НН), управляющий сигнал с КСУ, поступающий па одно из исполнительных устройств цени ПП или цепи ПЧ формируется на основании собственных расчетов КСУ в зависимости от полученных данных о работе ЭД. При этом ПЧ выполнен с возможностью преобразования значений токов и напряжений на входе/выходе ЭД, а КСУ снабжен соединенным с устройством управления (далее УУ) устройством измерения токов и напряжений (далее УИТН), обеспечивающим возможность измерения токов и напряжений на входе/выходе ЭД при включенной цепи ПП для контроля текущей активной мощности ШГН, передаваемых для формирования КСУ управляющих сигналов. При этом КСУ выполнен с возможностью рассчитывать на основе полученных данных о работе ЭД период качания СК, формировать ВМГ с возможностью её преобразования в ДГ и определения по ВМГ коэффициента небаланса СК, на основе ДГ осуществляется расчет параметров добычи флюида, коэффициента заполнения насоса и параметров работы наземного оборудования в зависимости от режима работы ЭД на основе сопоставления текущих значений измеренных параметров, расчетных данных и заданных характеристик процесса добычи флюида, осуществлять управление частотой вращения ротора ЭД. Управление частотой вращения ротора ЭД осуществляется путем подачи управляющего сигнала на первое исполнительное устройство для пуска/останова, изменения режимов работы ЭД или при возникновении аварийного режима - на второе исполнительное устройство для пуска/останова в режиме прямого пуска. Кроме того, КСУ выполнен с возможностью ведения архива основных контролируемых параметров наземного оборудования, глубинного оборудования, штанги, скважины - полученных в реальном времени и расчетных. При этом на панель оператора дополнительно выведен переключатель цепей ПП/ПЧ, а КСУ дополнительно содержит соединенное с УУ устройство управления и индикации (далее УУиИ), с которым соединены индикатор и клавиатура КСУ.The technical result is achieved by the fact that the control system additionally contains a direct start switch-on circuit (hereinafter HH circuit), a control signal from a control unit, which enters one of the actuators of the control unit or the control circuit, is formed on the basis of its own calculations, depending on the obtained data on the ED. In this case, the inverter is configured to convert the values of currents and voltages at the input / output of the ED, and the LCP is equipped with a device for measuring currents and voltages (further, the VITS) connected to the control device (hereafter UU), which allows measurement of currents and voltages at the input / output the switched on circuit PP for monitoring the current active power SHGN transmitted for the formation of KSU control signals. At the same time, the CSU is designed to calculate, on the basis of the obtained data on the ED operation, the oscillation period of the SC, to form the VMG with the possibility of its conversion to DG and the unbalance coefficient of the SC is determined by the GMG, equipment, depending on the mode of operation of the ED, based on a comparison of the current values of the measured parameters, the calculated data and the specified characteristics of the fluid production process, From the rotation of the rotor ED. The rotor speed is controlled by applying a control signal to the first actuator for starting / stopping, changing the operating modes of the electric motor or, if an emergency condition occurs, to the second actuator for starting / stopping in the direct start mode. In addition, KSU is designed with the ability to maintain an archive of the main controlled parameters of ground equipment, depth equipment, rod, well - obtained in real time and calculated. At the same time, the switch of PP / IF circuits is additionally displayed on the operator panel, and the CSU additionally contains a control and display device connected to the SU, which is connected to the indicator and the keyboard of the CSU.
Предпочтительно индикаторы СУ, сигнализирующие об аварийном режиме, вывести на наружную поверхность СУ.Preferably, the SU indicators, signaling the emergency mode, should be output to the outer surface of the SU.
Предпочтительно дополнительно снабдить СУ соединенным с КСУ счетчиком электроэнергии.It is preferable to additionally supply the control system with an electric power meter connected to the CCU.
Предпочтительно дополнительно снабдить КСУ USB разъемом.It is preferable to additionally equip the LCP with a USB connector.
Предпочтительно систему принудительной вентиляции СУ сформировать посредством нижнего вентиляционного отверстия, П-образного кожуха ПЧ, вентилятора, воздуховода с уплотнителем, верхнего отсека, верхнего вентиляционного отверстия.Preferably, the system of forced ventilation SU to form through the lower ventilation hole, U-shaped cover of the inverter, fan, duct with seal, upper compartment, upper ventilation hole.
Предпочтительно индикатор и клавиатуру КСУ вынести на панель оператора.Preferably, the indicator and keyboard KSU to put on the operator panel.
На фиг. 1 приведена функциональная схема станции управления. На фиг. 2 изображен чертеж станции управления погружным электродвигателем: общий вид и общий вид с открытой дверью.FIG. 1 shows a functional diagram of the control station. FIG. 2 shows a drawing of a submersible electric motor control station: general view and general view with the door open.
СУ (фиг. 1) содержит КСУ 1, содержащий УУ 2, к которому подключены посредством интерфейса М6800 УУиИ 3, соединенное с индикатором 4 и клавиатурой 5, УИТН 6, устройство 7 ввода/вывода (УВВ). С УВВ 7 соединены счетчик 8 электроэнергии, датчик 9 открытия/закрытия двери (далее ДД), подключенный к системе 10 освещения, органы 11 управления СУ, индикаторы 12 СУ, ИВЭ 13, подключенный к силовому кабелю, первое исполнительное устройство 14 и второе исполнительное устройство 15.SU (Fig. 1) contains KSU 1, containing UU 2, to which is connected via interface M6800 of CID 3, connected to indicator 4 and keyboard 5, UITN 6, input / output device 7 (UVV). Electricity meter 8, door opening / closing sensor 9 (hereinafter referred to as DD) connected to lighting system 10, control elements 11 of control devices, indicators 12 of SU, IHE 13 connected to power cable, first actuator 14 and second actuator 15.
Цепь ПЧ реализована в составе трехфазной электрической сети, вводного автомата 16, первого исполнительного устройства 14, соединенного с силовыми входом/выходом СУ и ЭД. Первое исполнительное устройство 14 предназначено для осуществления работы СУ в частотном режиме и в данной реализации содержит ПЧ 17, с которым соединены первый контактор 18 и второй контактор 19, отвечающие за вход/выход ПЧ 17, тормозные резисторы 20, размещенные в верхнем отсеке, третий контактор 21 через зарядные резисторы 22.The IF circuit is implemented as part of a three-phase electrical network, an input automaton 16, the first actuator 14, connected to the power input / output of the SU and the ED. The first actuator 14 is designed to operate the control system in frequency mode and in this implementation contains an inverter 17, with which the first contactor 18 and the second contactor 19 are connected, which are responsible for the input / output of the inverter 17, brake resistors 20 located in the upper compartment, the third contactor 21 through charging resistors 22.
Цепь ПП реализована в составе трехфазной электрической сети, датчиков тока 23, второго исполнительного устройства 15, включенного параллельно первому исполнительному устройству 14 и соединенного с входом/выходом СУ, с органами 11 управления СУ, с УВВ 7 и ЭД. Второе исполнительное устройство 15, предназначено для осуществления работы станции в режиме прямого пуска (в аварийном режиме) и содержит байпасный контактор 24, соединенный через ИВЭ 13 с УУ 2, органами 11 управления СУ. Органы 11 управления СУ включают переключатель 25 режимов работы СУ, кнопку 26 ПУСК, предназначенную для запуска ЭД, переключатель 27 цепей ПП/ПЧ.The circuit PP is implemented as part of a three-phase electrical network, current sensors 23, the second actuator 15, connected in parallel to the first actuator 14 and connected to the input / output of the control system, with control bodies 11 of the control unit, with the air-blast 7 and the ED. The second actuator 15 is designed to operate the station in the direct start mode (in emergency mode) and contains a bypass contactor 24 connected via IVA 13 to the CU 2, control bodies 11 of the control system. The control bodies 11 of the control unit include a switch of 25 modes of operation of the control unit, a button 26 of the START button for starting the ED, a switch 27 of the control circuit.
Конструктивно СУ (фиг. 2) представляет собой шкаф одностороннего обслуживания, снабженный системой принудительной вентиляции, системой 10 освещения, строповочными петлями 28, установочными кронштейнами 29, ножками 30, с герметично закрывающейся дверью 31 с двумя замками 32, открывающей доступ к электронной аппаратуре, установленной внутри шкафа, кронштейном 33 для установки ДД 9. Дверь 31 снабжена выступом, закрываемым дверцей 34 с замком 32, открывающей доступ к панели 35 оператора. С внутренней стороны на двери 31 установлен КСУ 1 так, что его индикатор 4 (ЖК дисплей) с клавиатурой 5 и USB разъем 36 вынесены на панель 35 оператора. Там же размещены органы 11 управления СУ. В верхней части на двери установлены индикаторы 12 СУ (СТОП/РАБОТА/ОЖИДАНИЕ/ОБОГРЕВ), отображающие режим работы СУ.Structurally, the SU (Fig. 2) is a one-sided service cabinet, equipped with a forced ventilation system, lighting system 10, slinging hinges 28, mounting brackets 29, legs 30, with a hermetically closing door 31 with two locks 32 opening access to electronic equipment installed inside the cabinet, a bracket 33 for installing the DD 9. The door 31 is provided with a protrusion, closed by a door 34 with a lock 32, which opens access to the operator panel 35. On the inner side, on the door 31, a CSU 1 is installed so that its indicator 4 (LCD display) with the keyboard 5 and the USB connector 36 is placed on the operator panel 35. In the same place are placed the organs 11 of the control SU. In the upper part of the door are installed indicators 12 SU (STOP / OPERATION / WAITING / HEATING), reflecting the mode of operation of the SU.
Внутри шкаф разделен на два отсека: верхний и нижний, сформированные перегородкой 37, выполненной горизонтально в верхней части шкафа. В перегородке 37 выполнено кабельное отверстие (неInside the cabinet is divided into two compartments: upper and lower, formed by a partition 37, made horizontally in the upper part of the cabinet. In the partition 37 is made cable hole (not
- 2 031665 показано), соединяющее отсеки между собой и снабженное воздуховодом 38 с уплотнителем (не показан). В верхнем отсеке установлены тормозные резисторы 20 и выполнено верхнее вентиляционное отверстие (не показано), закрытое снаружи шкафа защитным кожухом 39 коробчатой формы и предназначенное для вывода из шкафа отработанного горячего воздуха. В нижнем отсеке установлены монтажная панель 40 и ПЧ 17, а также выполнено нижнее вентиляционное отверстие, закрытое снаружи шкафа вентиляционной решеткой 41 и предназначенное для подвода к электрическим устройствам холодного воздуха из окружающей среды, ПЧ 17 установлен на радиатор (не показан), закрепленный на задней стенке СУ, и закрыт П-образным кожухом 42 ПЧ 17, герметично соединенным с воздуховодом 38 посредством уплотнителя (не показан). В качестве ПЧ 17 может быть использован любой электронный преобразователь с встроенным программным обеспечением, обеспечивающим возможность измерения токов и напряжений на входе/выходе ЭД для контроля текущей активной мощности ШГН и задания частоты вращения ротора ЭД в зависимости от входного сигнала КСУ 1. В частности, ПЧ 17 может содержать вентилятор, диодный мост, выпрямляющий переменное напряжение в постоянное, IPM интеллектуальный силовой модуль, содержащий драйверы и выходные ключи, преобразующий постоянное напряжение в переменное 3-фазное, блок конденсаторов, плату управления.- 2 031665 shown) connecting the compartments to each other and provided with a duct 38 with a seal (not shown). In the upper compartment, brake resistors 20 are installed and an upper vent hole (not shown) is provided, which is closed outside the cabinet with a box-shaped protective cover 39 and designed to discharge the exhaust hot air from the cabinet. A mounting panel 40 and the inverter 17 are installed in the lower compartment, as well as the lower ventilation hole is closed outside the cabinet by the ventilation grille 41 and intended to bring cold air from the environment to electrical devices. The inverter 17 is installed on a radiator (not shown) attached to the rear wall SU, and closed U-shaped casing 42 FC 17, tightly connected to the duct 38 through a seal (not shown). As the inverter 17, any electronic converter with built-in software can be used that provides the ability to measure currents and voltages at the input / output of the ED to control the current active power of the SRG and set the rotational speed of the ED rotor depending on the input signal of the DCU 1. In particular, the inverter 17 may contain a fan, a diode bridge, rectifying alternating voltage to direct current, an IPM intelligent power module containing drivers and output switches that convert direct current voltage to alternating voltage 3 -phase, capacitor bank, control board.
На боковой поверхности шкафа выполнен отсек телемеханики, закрытый коробчатым защитным кожухом 43 с замком 32, ниже которого установлена розетка 44 ремонтных служб (далее розетка ПРС). Отсек телемеханики предназначен для подключения внешней измерительной аппаратуры потребителя и содержит автомат 45 блокировки розетки 44 ПРС, автомат 46 розетки 47 установки дозирования реагентов (розетка УДР), автомат 48 розетки 49 (~220 В) для подключения внешних устройств (геофизических приборов), например ноутбука и т.д., и блок зажимов 50.The telemechanics compartment is made on the side surface of the cabinet, covered with a box-shaped protective casing 43 with a lock 32, below which is installed the outlet 44 of the repair services (hereinafter the socket of the ORS). The telemechanics compartment is designed to connect external measuring equipment of the consumer and contains an automatic 45 locking socket 44 ORS, automatic 46 sockets 47 reagent metering units (UDR sockets), automatic 48 sockets 49 (~ 220 V) for connecting external devices (geophysical instruments), such as a laptop etc., and the block clamps 50.
Монтажная панель 40 установлена посредством стоек (не показаны) на заднюю стенку шкафа. На монтажную панель 40 установлены плата ИВЭ 13, зарядные резисторы 22, кабель-каналы 51, вводной автомат 16, контакторы 18, 19, байпасный контактор 24, датчики тока 23 (трансформаторы тока) с варисторами 52 (ограничителями), динрейка (не показана). На динрейке установлены автомат 53 питания ИВЭ 13, автомат 54 питания КСУ 1, автомат 55 вентилятора, автомат 56 обогрева, третий контактор 21, клеммы 57 ввода, предназначенные для присоединения кабеля электрической сети, клеммы 58 нейтрали, предназначенные для присоединения нулевого рабочего проводника (нейтрали) электрической сети, и клеммы 59 вывода, предназначенные для присоединения кабеля от ЭД.The mounting plate 40 is installed by means of racks (not shown) on the back wall of the cabinet. The mounting panel 40 has an IVA 13 board, charging resistors 22, cable channels 51, input automat 16, contactors 18, 19, bypass contactor 24, current sensors 23 (current transformers) with varistors 52 (limiters), dinrake (not shown) . On the dinrike, an automatic power supply unit 53 of IVA 13, a automatic power supply unit KSU 1, a fan automatic machine 55, a heating machine 56, a third contactor 21, input terminals 57 for connecting an electrical network cable, neutral terminals 58 for connecting a neutral working conductor (neutral ) electrical network, and terminals 59 of the output, designed to connect the cable from the ED.
Подключение кабелей к станции управления осуществляется снизу, для чего в нижней поверхности шкафа выполнены кабельные вводы 60 с резиновыми уплотнителями (не показаны).Cables are connected to the control station from below, for which cable glands 60 with rubber seals (not shown) are made in the lower surface of the cabinet.
Станция управления для ШГН представляет собой шкаф, снабженный системой принудительной вентиляции и разделенный перегородкой 37 на отсеки, с запирающимися дверью 31 с контролем состояния и с дверцей 34, обеспечивающими раздельный доступ к электронной аппаратуре и панели 35 оператора с органами управления и индикации. Органы управления и индикации включают органы 11 управления СУ, индикатор 4 (ЖК дисплей) и клавиатуру 5 КСУ 1, а также USB разъем 36. На наружной поверхности СУ над панелью 35 оператора на дверь 31 расположены индикаторы 12 СУ: РАБОТА (зеленый), ОЖИДАНИЕ (желтый), ОСТАНОВ (красный), ПОДОГРЕВ, отображающие текущий режим работы СУ. USB разъем 36 КСУ 1 обеспечивает возможность передачи накопленной информации считывающему устройству с возможностью дальнейшего преобразования считанной информации на ПК, а также возможность модернизации и расширения объема функциональных параметров путем перепрограммирования КСУ 1 на месте эксплуатации без демонтажа КСУ 1. Наличие клавиатуры 5 и индикатора 4 КСУ 1, вынесенных на панель 35 оператора, позволяют отображать контролируемые параметры непосредственно на объекте, что в совокупности с индикаторами 21 СУ, расположенными на двери 31, и возможностью как передачи информации на ДП, так и подключения внешнего оборудования (переносного ПК), обеспечивают многовариантность и оперативность визуального контроля и реагирования на информацию о работе наземного и глубинного оборудования, о состоянии скважины. Органы 11 управления СУ включают переключатель 25 режимов работы СУ, предназначенный для установления режима управления, кнопку 26 ПУСК, предназначенную для включения ЭД, переключатель 27 цепей ПП/ПЧ, обеспечивающий переключение цепей при аварийном режиме. При установке переключателя 25 режимов работы СУ в положение АВТ устанавливается режим автоматического управления. В этом режиме возможно включение ЭД кнопкой 26 ПУСК, а также дистанционно посредством интерфейса RS-485. Возможен автоматический перезапуск ЭД при отсутствии блокировки перезапуска. При установке переключателя 25 режимов работы СУ в положение РУЧН устанавливается режим ручного управления. В этом режиме возможно включение и ЭД кнопкой 26 ПУСК. Дистанционное отключение посредством интерфейса RS-485, а также автоматический перезапуск электродвигателя в этом режиме невозможны. При установке переключателя 25 режимов работы СУ в положение ОТКЛ устанавливается режим блокировки пуска ЭД. В этом положении запуск ЭД невозможен.The control station for ShGN is a cabinet equipped with a forced ventilation system and divided by a partition 37 into compartments, with a locking door 31 with status monitoring and with a door 34 providing separate access to electronic equipment and an operator panel 35 with controls and displays. The controls and indications include the controls 11 of the control unit, the indicator 4 (LCD display) and the keyboard 5 of the KSU 1, as well as the USB connector 36. On the outer surface of the control unit above the operator’s panel 35, doors 12 have the indicators 12 of the control panel: OPERATION (green), WAIT (yellow), STOP (red), HEATING, displaying the current mode of operation of the SU. USB connector 36 KSU 1 provides the ability to transfer the accumulated information to a reader with the possibility of further converting the read information to a PC, as well as the possibility of upgrading and expanding the scope of functional parameters by reprogramming KSU 1 on site without dismantling KSU 1. Presence of keyboard 5 and indicator 4 KSU 1 made on the operator panel 35, allow you to display the monitored parameters directly on the object, which together with the indicators 21 of the control system located on the door 31, perhaps as a transmission of information to dispatch centers and connect external equipment (portable PC), provides multi-variant and efficiency of visual inspection and response to the information on the work surface and subsurface equipment for well condition. The control bodies 11 of the control unit include the switch 25 of the control unit operation modes of the control unit, used to establish the control mode, the button 26 START, intended for switching on the ED, switch 27 of the control circuit, which ensures the switching of circuits in emergency mode. When installing the switch 25 modes of operation of the SU in the AVT position is set to automatic control. In this mode, it is possible to switch on the ED with the START button 26, as well as remotely via the RS-485 interface. It is possible to automatically restart the ED in the absence of a restart lock. When the switch is set to 25 operating modes of the control system, the manual control mode is set to the MANUAL position. In this mode, it is possible to turn on and DE with the START button 26. Remote shutdown via RS-485 interface, as well as automatic restart of the motor in this mode are impossible. When the switch is set to 25, the SU operation mode is set to the OFF position. In this position, the start of the ED is not possible.
Электронная аппаратура включает установленный с внутренней стороны двери 31 КСУ 1, содержащий УУ 2, включающее ОЗУ, ПЗУ, соединенные с процессором, к которому подключено УВВ 7 для подключения органов 11 управления СУ, интерфейсов, внешних устройств и обеспечивающее возможность передачи информации на ДП, УУиИ 3 для подключения индикатора 4 и клавиатуры 5, УИТН 6,Electronic equipment includes installed on the inner side of the door 31 KSU 1, containing UU 2, including RAM, ROM, connected to the processor to which UVB 7 is connected to connect control bodies 11 of the control system, interfaces, external devices and providing the ability to transfer information to the PD, UUiI 3 to connect the indicator 4 and the keyboard 5, WITN 6,
- 3 031665 счетчик 8 электроэнергии, ДД 9. С КСУ 1 соединены ИВЭ 13, цепь ПЧ, цепь ПП.- 3 031665 electricity meter 8, DD 9. With KSU 1 connected IHE 13, the inverter circuit, the PP circuit.
Цепь ПЧ реализована в составе трехфазной электрической сети, вводного автомата 16, первого исполнительного устройства 14, включающего первый и второй контакторы 18, 19 соответственно, отвечающие за вход/выход установленного на задней стенке внутри шкафа в П-образном кожухе 42 ПЧ 17, с которым соединены тормозные резисторы 20, предназначенные для рассеивания избыточной энергии при ходе штанги вниз на ШГН, третий контактор 21 через зарядные резисторы 22, предназначенные для зарядки ПЧ 17, силовыми входом/выходом СУ и ЭД.The inverter circuit is implemented as part of a three-phase electrical network, an input automaton 16, a first actuator 14, including first and second contactors 18, 19, respectively, responsible for the input / output installed on the back wall inside the cabinet in U-shaped housing 42 of the inverter 17, with which brake resistors 20 are connected, designed to dissipate excess energy when the boom moves downward on the SRP, the third contactor 21 through charging resistors 22, intended for charging the inverter 17, with the power input / output of the SU and the ED.
Цепь ПП реализована в составе трехфазной электрической сети, датчиков тока 23, второго исполнительного устройства 15, включающего байпасный контактор 24, включенный параллельно первому исполнительному устройству 14 и соединенный с УУ 2 через ИВЭ 13. Возможность переключения цепей ПП/ПЧ обеспечивается посредством переключателя 27 цепей ПП/ПЧ, соединенного с УВВ 7, переключателем 25 режимов работы СУ, ПЧ 17 и третьим контактором 21 и вынесенного на панель 35 оператора.The PC circuit is implemented as part of a three-phase electrical network, current sensors 23, the second actuator 15, which includes a bypass contactor 24, connected in parallel to the first actuator 14 and connected to the CU 2 via IHE 13. The PP / IF circuit can be switched by means of a PC circuit switch 27 / PCh connected to the air-blast 7, the switch 25 modes of operation SU, FC 17 and the third contactor 21 and rendered on the panel 35 operator.
ИВЭ 13 предназначен для подачи стабилизированного напряжения на требующие питание элементы и подключен к силовому кабелю СУ. В качестве ИВЭ 13 может быть использован любой широкоизвестный преобразователь напряжения. В частности, ИВЭ 13 включает в себя трансформатор многообмоточный с выпрямителями, преобразующий постоянное напряжение 310В в постоянное напряжение 24В, поступающие на плату управления ПЧ 17, УУ 2 КСУ 1, развязку, в напряжение 12В (вспомогательное) для подключения дополнительных устройств в станции управления, например для питания модема и динамографа, диодный мост (выпрямитель), блок формирования импульсов (для управления трансформатором, измеряет, регулирует импульсы, чтобы обеспечить требуемое напряжение, блок конденсаторов (выполняющий функцию накопителя энергии), блок измерения, включающий конденсаторы, радиаторы, резисторы, реле, трансформаторы, диоды.IVA 13 is designed to supply a stabilized voltage to the elements requiring power and is connected to the power cable of the SU. As IHE 13, any well-known voltage converter can be used. In particular, IHE 13 includes a multi-winding transformer with rectifiers that converts a DC voltage of 310V to a DC voltage of 24V, fed to the control board of the inverter 17, UU 2 KSU 1, isolation, to a voltage of 12V (auxiliary) for connecting additional devices in the control station, for example, to supply a modem and a dynamograph, a diode bridge (rectifier), a pulse shaping unit (to control a transformer, measure, adjust the pulses to provide the required voltage, a capacitor block (performing fun energy storage unit), a measuring unit including capacitors, radiators, resistors, relays, transformers, diodes.
Контроль состояния двери 31 может обеспечивать любой известный датчик открытия/закрытия двери. В частности, в данной реализации в качестве ДД 9 применен соединенный с КСУ 1 геркон, который осуществляет управление системой 10 освещения СУ и обеспечивает защиту от работы СУ с открытыми дверями. ДД 9 устанавливается на кронштейн 33. Система 10 освещения выполнена в виде светодиодной ленты (не показана), установлена в верхней части шкафа. При открытой/закрытой двери 31 ДД 9 передает сигнал на КСУ 1 о положении двери (открыта/закрыта), по которому КСУ 1 формирует соответствующую команду на отключение/включение ЭД.Monitoring the status of the door 31 can provide any known door opening / closing sensor. In particular, in this implementation, a reed switch connected to KSU 1 is used as a DD 9, which controls the lighting system 10 of the SU and provides protection from the operation of the SU with open doors. DD 9 is installed on the bracket 33. The lighting system 10 is made in the form of an LED strip (not shown), installed in the upper part of the cabinet. When the door is open / closed, 31 DD 9 transmits a signal to KSU 1 about the position of the door (open / closed), according to which KSU 1 generates the appropriate command to disable / enable the ED.
Основными контролируемыми параметрами являются текущие значения реактивной, активной, полной мощности, токов, напряжений по трем фазам и коэффициент мощности (cos-φ) ЭД, параметры ваттметрирования, динамометрирования, коэффициент небаланса СК, дебита скважины, коэффициент заполнения насоса, потребленная электроэнергия.The main parameters monitored are the current values of reactive, active, apparent power, currents, voltages in three phases and power factor (cos-φ) ED, wattmetering, dynamometer parameters, unbalance factor SC, production rate, pump fill factor, consumed electricity.
В качестве КСУ 1 может быть использован любой широкоизвестный контроллер, в частности, содержащий УУ 2. УУиИ 3, УИ'ГН 6, УВВ 7. УУ 2 предназначено для получения данных о работе ЭД, выполнения расчетов, принятия решений с выдачей управляющих команд и содержит процессор ОЗУ для хранения информации, ПЗУ (для хранения информации об ошибках, истории работы, время пусков, остановов, причины остановов), интерфейсы. УУиИ 3 предназначено для подключения к процессору УУ 2, индикатора 4 и клавиатуры 5 КСУ 1, позволяющих в аварийной ситуации осуществлять более оперативный визуальный контроль. УИТН 6 предназначено для измерения токов и напряжений на входе/выходе ЭД в аварийном режиме, например при отказе ПЧ и пр., подключено к трехфазной сети и соединено с процессором УУ 2 и с датчиками тока 23.As KSU 1, any well-known controller can be used, in particular, containing a VU 2. UUII 3, UI'GN 6, an air-blast 7. VU 2 is designed to obtain data on the work of the ED, perform calculations, make decisions with issuing control commands and contain RAM processor for storing information, ROM (for storing information about errors, history of work, time of starts, stops, causes of stops), interfaces. CUIS 3 is designed to connect to the processor CU 2, indicator 4 and keyboard 5 KSU 1, allowing in an emergency to carry out more operational visual control. UITN 6 is designed to measure currents and voltages at the input / output of the DE in emergency mode, for example, if an inverter fails, etc., is connected to a three-phase network and is connected to the CPU UU 2 and to current sensors 23.
УВВ 7 содержит соединенные с процессором УУ 2 аналоговый вход для подключения к КСУ 1 размещенных в отсеке телемеханики автомата 45 блокировки розетки 44 ПРС, автомата 46 розетки 47 УДР, автомата 48 розетки 49 напряжением 220В, блока зажимов 50, первый цифровой вход для подключения к КСУ 1 переключателя 25 режимов работы СУ, кнопки 26 ПУСК, счетчика 8 электроэнергии по интерфейсу RS-485, второй цифровой вход для подключения к КСУ 1 ПЧ 17 по интерфейсу CAN, цифровой выход, с которым соединены индикаторы 12 СУ, переключатель 25 режимов работы СУ, переключатель 27 цепей ПП/ПЧ. При этом аналоговый вход соединен с процессором УУ 2 посредством интерфейса SPI, а цифровой выход, первый и второй цифровые входы - посредством интерфейса i2c. Кроме того, второй цифровой вход обеспечивает возможность подключения к СУ посредством интерфейса RS-485 внешних устройств, например, таких как динамограф, модем, датчик положения и пр.UVV 7 contains connected to the processor CU 2 analog input for connecting to a control system 1 placed in the telemechanic compartment of the automatic machine 45 of blocking the socket 44 of the IRS, automatic machine 46 sockets 47 UDR, automatic machine 48 sockets 49 with 220V voltage, terminal block 50, the first digital input for connecting to the CCU 1 switch 25 SU operation modes, START button 26, electricity meter 8 via RS-485 interface, second digital input for connection to CSU 1 IF 17 via CAN interface, digital output to which SU indicators 12 are connected, switch 25 SU operation modes, switch 27 th PC / IF. In this case, the analog input is connected to the CPU CU 2 via the SPI interface, and the digital output, the first and second digital inputs - via the i 2 c interface. In addition, the second digital input provides the ability to connect external devices via the RS-485 interface, for example, such as a dynamograph, modem, position sensor, etc.
КСУ 1 выполнен с возможностью расчета потребленной электроэнергии за цикл качания ШГН, а также с возможностью рассчитывать на основе полученных данных о работе ЭД период качания СК, формировать ВМГ с возможностью её преобразования в ДГ и определения по ВМГ коэффициента небаланса СК. На основе ДГ КСУ 1 обеспечивает расчет параметров добычи флюида, коэффициента заполнения насоса и параметров работы наземного оборудования в зависимости от режима работы ЭД на основе сопоставления текущих значений измеренных параметров, расчетных данных и заданных характеристик процесса добычи флюида осуществлять управление частотой вращения ротора ЭД. Для этого КСУ 1 подаст управляющий сигнал на первое исполнительное устройство 14 для пуска/останова, изменения режимов работы ЭД или при возникновении аварийного режима на второе исполнительное устройство 15 для пуска/останова в режиме прямого пуска. Кроме того, КСУ 1 выполнен с возможностьюKSU 1 is designed with the ability to calculate the consumed electricity for the swing cycle of the SHGN, and also with the ability to calculate, on the basis of the obtained data on the work of the ED, the swing period of the SC, to form the VMG with the possibility of its conversion to DG and the unbalance factor of the SC. Based on DG, KSU 1 provides calculation of fluid production parameters, pump fill factor and ground equipment operation parameters depending on the DE operating mode based on a comparison of the current values of measured parameters, calculated data and specified characteristics of the fluid production process to control the ED rotor speed. To do this, KSU 1 will send a control signal to the first actuator 14 for starting / stopping, changing the operating modes of the DE or when an emergency mode occurs to the second actuator 15 for starting / stopping in the direct start mode. In addition, KSU 1 is configured to
- 4 031665 ведения архива контролируемых параметров ЭД, СУ, СК, скважины, полученных в реальном времени и/или расчетных.- 4 031665 archive of controlled parameters of ED, SU, SC, well, obtained in real time and / or calculated.
КСУ 1 обеспечивает возможность снижения потребления электроэнергии; регулирования частоты вращения ротора электродвигателя; запуска с раскачкой при тяжелом пуске; непрерывного контроля напряжения электрической сети, порядка чередования фаз, значений токов по трем фазам; вычисления дисбаланса напряжений и токов, коэффициента мощности, коэффициента загрузки, потребленной мощности, времени наработки; регистрации контролируемых параметров и причин отключения в реальном времени с сохранением записей при отключении питания; минимизации количества аварийных отключений и увеличение дебита за счет автоматического регулирования частоты качаний: защиты оборудования от аварийных режимов, вызванных нарушениями в электрической сети и в ШГН; при срабатывании защиты обеспечивает возможность автоматического повторного включения при возвращении параметров в рабочую зону.KSU 1 provides the ability to reduce energy consumption; adjusting the rotor speed of the electric motor; launch with buildup during heavy start; continuous monitoring of the voltage of the electrical network, the order of alternation of phases, the values of currents in three phases; calculating voltage and current imbalances, power factor, load factor, power consumption, operating time; registration of monitored parameters and causes of disconnection in real time with saving records when power is turned off; minimization of the number of emergency shutdowns and an increase in the flow rate due to the automatic control of the frequency of oscillations: protection of the equipment against emergency conditions caused by disturbances in the electrical network and in the SRP; when the protection is triggered, it provides the ability to automatically restart when the parameters return to the working area.
В качестве счетчика 8 электроэнергии может быть использован любой широкоизвестный счетчик электроэнергии.As a meter of electricity 8 can be used any well-known electricity meter.
ПЧ 17 представляет собой электронный преобразователь с встроенным программным обеспечением и выполнен с возможностью преобразования токов и напряжений на входе/выходе ЭД для контроля текущей активной мощности ШГН, передаваемых для формирования КСУ 1 управляющих сигналов. В данной реализации ПЧ 17 соединен с УВВ 7 КСУ 1, в частности, посредством CAN интерфейса.The inverter 17 is an electronic converter with built-in software and is designed to convert currents and voltages at the input / output of the ED to control the current active power of the SHGN transmitted to form the control signal 1 of the control signals. In this implementation, the inverter 17 is connected to an air-blast device 7 KSU 1, in particular, via a CAN interface.
Для исключения перегрева ПЧ предусмотрена система принудительной вентиляции, обеспечивающая принудительное воздушное охлаждение автоматическим включением/отключением вентилятора размещенных внутри шкафа энергоёмких электрических устройств. Система принудительной вентиляции сформирована нижним вентиляционным отверстием, П-образным кожухом 42 ПЧ 17, вентилятором (не показан), воздуховодом 38 с уплотнителем, верхним отсеком, верхним вентиляционным отверстием. Движение воздуха осуществляется следующим образом: воздух из окружающей среды поступает в Побразный кожух 42 ПЧ 17 через нижнее вентиляционное отверстие, охлаждается вентилятором и через воздуховод 38 поступает в верхний отсек, где охлаждает тормозные резисторы 20. Отработанный воздух выводится через верхнее вентиляционное отверстие наружу станции. Такая организация системы принудительной вентиляции обеспечивает охлаждение всех требующих охлаждения устройств и не требует установки дополнительных вентиляторов. Кроме того, за счет эффективной работы системы принудительной вентиляции повышается надежность работы энергоёмких узлов, включая ПЧ 17.To prevent overheating of the inverter, a forced ventilation system is provided, which provides forced air cooling by automatically turning on / off the fan of energy-intensive electrical devices located inside the cabinet. The forced ventilation system is formed by a lower ventilation hole, a U-shaped cover 42 of the inverter 17, a fan (not shown), an air duct 38 with a gasket, an upper compartment, an upper ventilation hole. The movement of air is as follows: air from the environment enters the Shaped cover 42 of the inverter 17 through the lower vent, is cooled by a fan and through the duct 38 enters the upper compartment, where it cools the braking resistors 20. Exhaust air is discharged through the upper vent to the outside of the station. This organization of the forced ventilation system provides cooling for all devices requiring cooling and does not require the installation of additional fans. In addition, due to the effective operation of the forced ventilation system, the reliability of energy-intensive components, including the frequency converter 17, increases.
Вводной автомат 16 предназначен для подключения СУ к трехфазной сети, а также для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки на участке от вводного автомата 16 до клемм 59 вывода и подключаемого к ним оборудования. Автомат 53 питания ИВЭ 13 предназначен для отключения ИВЭ 13 в случае пробоя варисторов 52 вследствие сетевого перенапряжения. Автомат 54 питания КСУ 1 предназначен для защиты от токов короткого замыкания. Автомат 55 вентилятора - для включения/отключения вентилятора. Автомат 56 обогрева входит в систему обогрева, обеспечивающую работоспособность СУ в пределах заданного диапазона рабочих температур (рабочую температуру внутри шкафа СУ). Кроме того, в состав системы терморегулирования входят расположенные на радиаторе терморегуляторы для обогрева ПЧ 17 при его охлаждении ниже -5°С и зашиты от подачи питания на ПЧ 17 и приборы при недопустимой температуре.The introductory automat 16 is intended for connecting the control system to a three-phase network, as well as for protection against short-circuit and overload currents in the area from the input automaton 16 to the output terminals 59 and the equipment connected to them. Automatic power supply 53 IVA 13 is designed to turn off the IVA 13 in case of breakdown of the varistors 52 due to a network overvoltage. The automatic power supply 54 KSU 1 is designed to protect against short circuit currents. Automatic fan 55 - to enable / disable the fan. Heating machine 56 is included in the heating system, ensuring the operation of the SU within the specified range of operating temperatures (operating temperature inside the SU cabinet). In addition, the temperature control system includes temperature regulators located on the radiator for heating the inverter 17 when it is cooled below -5 ° C and is protected from energizing the inverter 17 and the instruments at an unacceptable temperature.
В качестве силового входа СУ могут быть использованы, например, клеммы 57 ввода, силовые разъемы, предназначенные для подключения к внешнему источнику питания, в частности к трехфазной электрической сети. В качестве силового выхода СУ могут быть использованы, например, клеммы 59 вывода, силовые разъемы, предназначенные для подключения к ЭД.For example, input terminals 57, power connectors intended for connection to an external power source, in particular to a three-phase electrical network, can be used as a power input of the SU. As a power output of the control system, for example, output terminals 59, power connectors designed for connection to the ED can be used.
Станция управления работает следующим образом.The control station works as follows.
При включении СУ вводным автоматом 16 посредством ИВЭ 13 подается стабилизированное напряжение на требующие питание элементы СУ. Процессор УУ 2 КСУ 1 начинает опросWhen turning on the SU input machine 16 through IHE 13 is supplied stabilized voltage on the power supply elements SU. Processor UU 2 KSU 1 starts polling
ДД 9, подключенного к первому цифровому входу КСУ для определения положения двери 31 (открыта/закрыта), переключателя 25 режимов работы СУ, соединенного с цифровым выходом УВВ 7 и с первым цифровым входом КСУ 1 (для определения режима работы автоматический/ручной/останов), кнопки 26 ПУСК, соединенной с УВВ 7 и с переключателем 25 режимов работы СУ (наличие сигнала на запуск ЭД в ручном режиме), переключателя 27 цепей ПП/ПЧ, соединенного УВВ 7, с ПЧ 17, с третьим контактором 21, через ИВЭ 13 с байпасным контактором 24 (для задания типа пуска: прямой или частотный).DD 9 connected to the first digital input KSU for determining the position of the door 31 (open / closed), switch 25 modes of operation SU connected to the digital output UVB 7 and the first digital input KSU 1 (to determine the operating mode automatic / manual / stop) buttons 26 START, connected to the air-blast 7 and with the switch 25 operating modes SU (presence of a signal to start the ED in manual mode), switch 27 circuits PP / IF, connected UVB 7, with the inverter 17, with the third contactor 21, through IHE 13 with bypass contactor 24 (to set the type of start: direct or frequency th).
При запуске ЭД в режиме частотного регулятора КСУ 1 формирует и передает по CAN интерфейсу управляющий сигнал па ПЧ 17, подключенный к УВВ 7 КСУ 1. При получении управляющего сигнала ПЧ 17 запускает ЭД и непрерывно измеряет действующие значения токов и напряжений ЭД для контроля текущей активной мощности ШГН, передаваемых в УУ 2. При запуске ЭД в режиме прямого пуска КСУ 1 формирует и передает через УВВ 7 и ИВЭ 13 сигнал включения байпасного контактора 24. При этом УИТН 6 непрерывно измеряет действующие значения токов и напряжений ЭД для контроля текущей активной мощности ШГН, передаваемых в УУ 2.When starting the ED in the mode of the frequency regulator, KSU 1 generates and transmits a control signal via the CAN interface to the inverter 17 connected to the air-blast 7 KSU 1. When receiving the control signal, the inverter 17 starts the ED and continuously measures the effective values of the currents and voltages to monitor the current active power SRD transmitted to the DCU 2. When starting the ED in the direct start mode, CSU 1 generates and transmits the bypass contactor 24 activation signal through the air-blast 7 and IHE 13. At the same time, the WITN 6 continuously measures the effective values of the currents and voltages of the ED for control active power conductive SRP transmitted in W 2.
- 5 031665- 5 031665
На основе полученных значений УУ 2 рассчитывает период качания СК, формирует ВМГ для дальнейшего преобразования в ДГ и определения коэффициента небаланса СК. На основе полученной ДГ УУ 2 рассчитывает коэффициент заполнения насоса, дебит, максимальную и минимальную нагрузку на полированный шток. Контроль указанных параметров позволяет обеспечить защиту глубинного насосного оборудования от заклинивания и сухого хода плунжера, защиту от неполадок наземного оборудования, которые обеспечивают уменьшение вероятных отказов оборудования и, соответственно, простоя СК. Одновременно контроль коэффициента заполнения насоса в реальном времени позволяет автоматически поддерживать наиболее продуктивный динамический уровень с контролем наполнения насоса и состояния скважины. На основе измеренных величин и на основании собственных расчетов КСУ 1 осуществляет управление частотой вращения ротора ЭД (через ПЧ 17) или пуском/остановом (в режиме прямого пуска). А также осуществляет запись полученной ВМГ, расчетной ДГ и прочих параметров в архив в ПЗУ УУ 2 и отображает их на индикаторе 4. Считывание архива осуществляется посредством считывающего устройства через USB разъем 36.Based on the obtained values, VU 2 calculates the oscillation period of the CS, forms the VMG for further conversion to DG and the determination of the unbalance coefficient of the CS. On the basis of the received DG, WU 2 calculates the pump filling factor, flow rate, maximum and minimum load on the polished rod. Control of these parameters allows you to provide protection of deep-well pumping equipment from jamming and dry running of the plunger, protection from ground equipment failures, which reduce the likely equipment failures and, accordingly, the IC downtime. At the same time, real-time monitoring of the pump's fill ratio allows you to automatically maintain the most productive dynamic level with control of pump filling and well status. On the basis of the measured values and on the basis of its own calculations, the CSU 1 controls the frequency of rotation of the ED rotor (via IF 17) or start / stop (in the direct start mode). It also records the received VMG, the calculated DG and other parameters in the archive in the ROM of the CU 2 and displays them on the indicator 4. The archive is read through the reader through the USB connector 36.
По заданным алгоритмам КСУ 1 осуществляет непрерывный контроль параметров, сопоставляя текущие значения измеренных параметров, расчетные данные и заданные характеристики процесса добычи флюида (ввод в КСУ 1 осуществляется посредством клавиатуры 5). При выходе параметров за пределы разрешенных диапазонов КСУ 1 управляет ЭД по заданным алгоритмам и сигнализирует соответствующим включением/миганием индикаторов 12 СУ, отображением соответствующей информации на индикаторе 4 КСУ 1, передачи информации об ошибке на ДП.According to specified algorithms, CSU 1 performs continuous monitoring of parameters, comparing current values of measured parameters, calculated data, and specified characteristics of the fluid production process (input into CSU 1 is performed via keyboard 5). When parameters go beyond the permitted ranges, KSU 1 controls the ED according to the specified algorithms and signals the corresponding switching on / flashing of the SU indicators 12, displaying the corresponding information on the indicator 4 of the KSU 1, transmitting information about the error to the PD.
При подключении к отсеку телемеханики измерительных приборов ИВЭ 13 подает стабилизированное питание на входы измерительных приборов, которые осуществляют измерение необходимых параметров, формируют сигналы, передают их на КСУ 1, который, в свою очередь, отображает информацию о параметрах на индикаторе 4 КСУ 1, сохраняет данные в ПЗУ УУ 2. В случае необходимости КСУ 1 подает сигнал на отключение ЭД (при работе СУ в частотном режиме) на ПЧ 17, а при работе СУ в режиме прямого пуска - через ИВЭ 13 на байпасный контактор 24.When connected to the telemechanics compartment of measuring instruments, IHE 13 supplies stabilized power to the inputs of measuring instruments that measure the required parameters, generate signals, transmit them to KSU 1, which, in turn, displays information about the parameters on the indicator 4 KSU 1, saves data in the ROM of the control unit 2. In case of need, the LCP 1 sends a signal to switch off the ED (when the SU is in frequency mode) on the inverter 17, and when the SU is in the direct start mode, via IHE 13 to the bypass contactor 24.
СУ обеспечивает контроль и управление электроприводом ШГН автоматически посредством КСУ 1 либо с ДП, оперативное выявление аварийных ситуаций и несоответствия режимов эксплуатации оборудования и отображения данных на индикаторе 4 КСУ 1 или на экране портативного компьютера.The control system provides control and control of the ShGN electric drive automatically by means of KSU 1 or DP, operative detection of emergencies and inconsistencies between equipment operation modes and data display on indicator 4 of KSU 1 or on a laptop computer screen.
Несмотря на то, что техническое решение показано и описано со ссылкой на конкретный вариант осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.Although the technical solution is shown and described with reference to a specific embodiment, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and content can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201650033A EA031665B1 (en) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Control station for a sucker-rod bottom-hole pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201650033A EA031665B1 (en) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Control station for a sucker-rod bottom-hole pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201650033A1 EA201650033A1 (en) | 2018-04-30 |
| EA031665B1 true EA031665B1 (en) | 2019-02-28 |
Family
ID=62045910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201650033A EA031665B1 (en) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Control station for a sucker-rod bottom-hole pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA031665B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113107432A (en) * | 2021-05-19 | 2021-07-13 | 东北大学 | Automatic control method for oil pumping well |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113445968B (en) * | 2020-03-25 | 2023-06-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | Pumping unit control method and system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU122713U1 (en) * | 2012-07-10 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | INTELLIGENT WELL CONTROL STATION WITH FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVE |
| RU153963U1 (en) * | 2015-04-10 | 2015-08-10 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | PUMP MOTOR MOTOR CONTROL DEVICE |
| US9279838B2 (en) * | 2011-08-31 | 2016-03-08 | Long Meadow Technologies, Llc | System, method and apparatus for computing, monitoring, measuring, optimizing and allocating power and energy for a rod pumping system |
-
2016
- 2016-10-21 EA EA201650033A patent/EA031665B1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9279838B2 (en) * | 2011-08-31 | 2016-03-08 | Long Meadow Technologies, Llc | System, method and apparatus for computing, monitoring, measuring, optimizing and allocating power and energy for a rod pumping system |
| RU122713U1 (en) * | 2012-07-10 | 2012-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | INTELLIGENT WELL CONTROL STATION WITH FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVE |
| RU153963U1 (en) * | 2015-04-10 | 2015-08-10 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | PUMP MOTOR MOTOR CONTROL DEVICE |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113107432A (en) * | 2021-05-19 | 2021-07-13 | 东北大学 | Automatic control method for oil pumping well |
| CN113107432B (en) * | 2021-05-19 | 2022-03-25 | 东北大学 | Automatic control method for oil pumping well |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201650033A1 (en) | 2018-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11408267B2 (en) | Well fracturing systems with electrical motors and methods of use | |
| US10487813B2 (en) | Water booster control system and method | |
| CN204961364U (en) | Air suspension centrifugal fan control system | |
| KR102040176B1 (en) | Apparatus for Smart Monitoring & Control Unit and Pump equipped therewith | |
| KR20150131602A (en) | Underwater pump system | |
| CN101910633A (en) | Compressor sensor module | |
| EP0936729A1 (en) | Rotating machine integrated with controller, and inverter | |
| CN111902634B (en) | Fault protection of pump-motor assembly | |
| WO2014066551A1 (en) | Battery backup sump pump systems and methods | |
| US20150316944A1 (en) | Smart Electrical Panel Enclosure | |
| EA031665B1 (en) | Control station for a sucker-rod bottom-hole pump | |
| EP1946419A1 (en) | System to control, protect and monitor the status of forced cooling motors for power transformers and similar | |
| CN107046791B (en) | A kind of ship liquid cooling multi-inverter control system | |
| CN201450485U (en) | Mining explosion-suppression and instinctive safety type combined variable frequency speed regulating device | |
| JP4299413B2 (en) | Water supply equipment | |
| CA3078088C (en) | Engineered power on demand | |
| CN202117904U (en) | Frequency conversion, energy conservation and speed regulation device for oil field water injection pump | |
| RU64275U1 (en) | SUBMERSIBLE PUMP ELECTRIC CONTROL STATION | |
| CN213016739U (en) | Switch board with energy-conserving regulation of water pump | |
| CN210738854U (en) | Intermittent automatic water replenishing device of centrifugal water pump | |
| CA2850983A1 (en) | Smart electrical panel enclosure | |
| RU82790U1 (en) | PUMP STATION CONTROLLER | |
| CN201107596Y (en) | Control box of cistern car cold pump tape controller | |
| TWM570566U (en) | Motor intelligent driving control circuit and motor energy-saving system using the same | |
| CN208608717U (en) | A kind of motor intelligent drive control energy conserving system |