RU153963U1

RU153963U1 - PUMP MOTOR MOTOR CONTROL DEVICE

Info

Publication number: RU153963U1
Application number: RU2015113379/03U
Authority: RU
Inventors: Денис Фаимович Салахов; Дмитрий Александрович Черепанов; Сергей Владимирович Феофилактов
Original assignee: Акционерное общество "Ижевский радиозавод"
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2015-08-10

Abstract

Устройство управления электродвигателем насосной установки, содержащее станцию управления СУ, включающую соединенный с устройством ввода-вывода УВВ 1 контроллер станции управления КСУ 2, к которому подключены источник вторичного электропитания 3, предназначенный для подачи стабилизированного напряжения на требующие питание элементы, и подключенный к силовому кабелю СУ, исполнительное устройство 4, соединенное с силовыми входом/выходом СУ, отличающееся тем, что дополнительно введено устройство волоконно-оптической телеметрии УВОТ 5, включающее соединенные друг с другом устройство приема-передачи УПП 7 для формирования, сбора и передачи оптических сигналов с измерительного устройства, и устройство управления и обработки УУиО 6 для приема и обработки данных с УПП 7, управления УПП 7, при этом УУиО 6 соединено с КСУ 2 и источником вторичного питания 3.A control device for the electric motor of a pump installation, comprising a control station SU, including a controller of a control station KSU 2 connected to an I / O device I / O 1, to which a secondary power supply 3 is connected, designed to supply stabilized voltage to elements requiring power, and connected to the power cable SU , an actuator 4 connected to the power input / output of the control system, characterized in that the UVOT 5 optical fiber telemetry device is additionally introduced, operating a receiving and transmitting device of SCP 7 for forming, collecting and transmitting optical signals from a measuring device, and a control and processing device of the control device 6 for receiving and processing data from the control device 7, control of the control device 7, while the control device 6 is connected to the control system 2 and a secondary power source 3.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам управления электродвигателями насосных установок, в частности, электроцентробежных наосов (УЭЦН), электровинтовых наосов (УЭВН), штанговых глубинных насосов (УШГН) и штанговых винтовых насосов (УШВН), а также к устройствам управления вентильными и асинхронными электродвигателями, подземного и наземного расположения.The utility model relates to electrical engineering, namely, to control devices for electric motors of pumping plants, in particular, electric centrifugal pumps (ESP), electric screw pumps (UEVN), sucker rod pumps (USGN) and sucker rod pumps (USVN), as well as valve control devices and asynchronous electric motors, underground and ground location.

Известна станция управления ИРЗ-200 (дец. № ЭЦВИЯ.656427.007, производитель ОАО «ИРЗ», 2006 г.) (далее, СУ), включающая соединенный с устройством ввода-вывода (далее, УВВ) контроллер станции управления (далее, КСУ), к которому подключены источник вторичного электропитания, подключенный к силовому кабелю СУ, исполнительное устройство (в частности, контактор), соединенное с силовыми входом/ выходом СУ. Через силовой вход СУ напряжение трехфазной электрической сети одновременно поступает на источник вторичного электропитания, подающий стабилизированное напряжение на требующие питание элементы (например, КСУ) и исполнительное устройство, силовой выход, соединенный с электродвигателем. Устройство обеспечивает управление электродвигателем (далее, ЭД), в частности, осуществляет включение и отключение ЭД в соответствии с заранее заданными значениями (параметрами). Недостатком является то, что в устройстве не реализована функция мониторинга внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования, в частности, не предусмотрены измерение температуры и давления пластовой жидкости, масла в ЭД, измерение распределенной температуры и давления по всей длине скважины и управление ЭД, исходя из результатов анализа замеров внутрискважинных параметров измерительным устройством, в частности, измерительным волоконно-оптическим преобразователем-датчиком (далее, ВОД).The well-known control station IRZ-200 (dec. No. ЭЦВИЯ.656427.007, manufacturer of OJSC "IRZ", 2006) (hereinafter referred to as SU) including a control station controller (hereinafter referred to as KSU) connected to an input-output device (hereinafter, UVV) to which a secondary power source is connected, connected to the power cable of the control system, an actuator (in particular, a contactor) connected to the power input / output of the control system. Through the power input of the SU, the voltage of the three-phase electric network is simultaneously supplied to the secondary power source, which supplies stabilized voltage to the elements requiring power (for example, KSU) and an actuator, power output connected to the electric motor. The device controls the electric motor (hereinafter, ED), in particular, enables and disables the ED in accordance with predetermined values (parameters). The disadvantage is that the device does not have the function of monitoring downhole parameters and operating parameters of the equipment, in particular, it does not provide for measuring the temperature and pressure of the reservoir fluid, oil in the ED, measuring the distributed temperature and pressure along the entire length of the well and controlling the ED based on the results analysis of measurements of downhole parameters by a measuring device, in particular, a measuring fiber-optic transducer-sensor (hereinafter, VOD).

Технический результат заключается в обеспечении функции мониторинга внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования.The technical result consists in providing a monitoring function of downhole parameters and equipment operation parameters.

Технический результат достигается тем, что устройство управления электродвигателем насосной установки (далее, УУЭДНУ) содержит СУ, включающую соединенный с УВВ КСУ, к которому подключены источник вторичного электропитания, предназначенный для подачи стабилизированного напряжения на требующие питание элементы, и подключенный к силовому кабелю СУ, исполнительное устройство, соединенное с силовыми входами/выходами СУ. Дополнительно введено устройство волоконно-оптической телеметрии (оптоэлектронное устройство) (далее, УВОТ). УВОТ включает соединенные друг с другом устройство приема - передачи (далее, УПП) для формирования, сбора и передачи оптических сигналов с измерительного устройства и устройство управления и обработки (УУиО) для приема и обработки данных с УПП, управления УПП. При этом УУиО соединено с КСУ и источником вторичного электропитания.The technical result is achieved by the fact that the control device of the electric motor of the pump unit (hereinafter referred to as UUEDNU) contains a control unit including a secondary power supply connected to an air-blast control unit, to which a secondary voltage source is connected, designed to supply stabilized voltage to the components requiring power, and connected to the control power cable device connected to power inputs / outputs of the control system. Additionally, a fiber optic telemetry device (optoelectronic device) (hereinafter referred to as UVOT) was introduced. UVOT includes a receiving-transmitting device (hereinafter referred to as SCP) connected to each other for generating, collecting and transmitting optical signals from a measuring device, and a control and processing device (SUIO) for receiving and processing data from the SCP, control of the SCP. In this case, the UUiO is connected to the KSU and the secondary power source.

Предпочтительно станцию управления связать с диспетчерским пунктом.Preferably, the control station is associated with a control room.

В качестве силового входа СУ могут быть использованы, например, вводные клеммы, силовые разъемы, предназначенные для подключения к внешнему источнику питания, в частности к трехфазной электрической сети. В качестве силового выхода СУ могут быть использованы, например, выводные клеммы, силовые разъемы, предназначенные для подключения к электродвигателю.As the power input of the control system, for example, input terminals, power connectors designed for connection to an external power source, in particular a three-phase electric network, can be used. As the power output of the control system, for example, output terminals, power connectors designed for connection to an electric motor can be used.

УУЭДНУ может быть использовано для управления различными типами электродвигателей, например, асинхронным, вентильным, линейным.UUEDNU can be used to control various types of electric motors, for example, asynchronous, valve, linear.

В зависимости от типа применяемого электродвигателя, исполнительное устройство может быть представлено соответствующим типом устройства. Например, в случае использования асинхронного электродвигателя, в качестве исполнительного устройства может быть использован контактор. При необходимости, возможно осуществить подключение контактора к силовому выходу станции управления через устройство плавного пуска, предназначенное для обеспечения плавного регулирования величины действующего значения напряжения подаваемого на выводные клеммы. Кроме того, при использовании асинхронного, вентильного, линейного электродвигателя исполнительное устройство может быть реализовано в виде частотного регулятора, предназначенного для пуска и регулировки частоты вращения ротора электродвигателя.Depending on the type of electric motor used, the actuator can be represented by the corresponding type of device. For example, in the case of using an induction motor, a contactor can be used as an actuator. If necessary, it is possible to connect the contactor to the power output of the control station through a soft starter, designed to provide smooth control of the value of the effective voltage supplied to the output terminals. In addition, when using an asynchronous, valve, linear electric motor, the actuator can be implemented as a frequency regulator designed to start and adjust the rotational speed of the rotor of the electric motor.

В качестве устройства ввода-вывода могут быть использованы широко известные устройства, в частности, дисплей и клавиатура, выполненные как отдельно друг от друга, так и совмещенные, например, в виде сенсорной панели.As an input / output device, widely known devices can be used, in particular, a display and keyboard, made both separately from each other and combined, for example, in the form of a touch panel.

В качестве устройства волоконно-оптической телеметрии может быть использовано любое устройство для измерения параметров флюида в т.ч. температуры и давления пластовой жидкости, измерение распределенной температуры и давления по всей длине скважины и др., реализованное любым известным способом. В частности, УВОТ может быть реализовано, например, по патенту РФ на изобретение №2509888, 2012 г. и включать устройство приема - передачи (УПП) в виде связанного с измерительным устройством (например, ВОД) источника лазерного излучения, соединенного через ответвитель с блоком обработки и устройство управления и обработки (УУиО), включающее контроллер, соединенный с КСУ и с блоком обработки.As a device for fiber optic telemetry, any device for measuring fluid parameters, including temperature and pressure of the reservoir fluid, measuring the distributed temperature and pressure along the entire length of the well, etc., implemented in any known manner. In particular, UVOT can be implemented, for example, according to the RF patent for invention No. 2509888, 2012 and include a receiving-transmitting device (SCP) in the form of a laser radiation source connected to a measuring device (for example, VOD), connected through a coupler to a unit processing unit and control and processing (UUiO), including a controller connected to the KSU and the processing unit.

КСУ осуществляет следующие функции: опрашивает УУиО, сравнивает полученные с УУиО данные с заранее заданными значениями и, в случае отклонения измеренных данных от заданных, управляет электродвигателем посредством исполнительного устройства, которое включает и отключает питание электродвигателя.KSU carries out the following functions: interrogates the UUiO, compares the data received from the UUiO with predetermined values and, in the case of deviation of the measured data from the preset values, controls the electric motor through an actuator that turns on and off the power of the electric motor.

В качестве источника вторичного электропитания может быть использован любой широко известный преобразователь напряжения.As a source of secondary power can be used with any well-known voltage Converter.

В качестве измерительного устройства могут быть использованы любые волоконно-оптические датчики, предназначенные для мониторинга внутрискважинных параметров, в том числе локальные (точечные) ВОД на основе волоконных брэгговских решеток, распределенные ВОД основанные на анализе рассеяния светового импульса в оптоволокне и другие.As a measuring device, any fiber-optic sensors can be used for monitoring downhole parameters, including local (point) water based on fiber Bragg gratings, distributed water based on the analysis of light pulse scattering in optical fiber and others.

Далее УУЭДНУ и его работа будут представлены в предпочтительном варианте. На фигуре приведена структурная схема УУЭДНУ, где в качестве исполнительного устройства использован контактор.Further, the UEDEDU and its work will be presented in a preferred embodiment. The figure shows the structural diagram of the UEDDNU, where a contactor is used as an actuator.

На фигуре представлено УУЭДНУ, содержащее СУ, включающую, соединенный с УВВ 1, КСУ 2, к которому подключены источник вторичного электропитания 3, подключенный к силовому кабелю СУ (не показан) (к силовому фазному проводнику и нулевому проводу), контактор 4, соединенный с вводной клеммой для подключения к трехфазной электрической сети и выводной клеммой для подключения к электродвигателю, УВОТ 5, содержащий УУиО 6, соединенный с УПП 7 и с источником вторичного электропитания 3.The figure shows UUEDNU containing SU, including connected to the air-blast 1, KSU 2, to which a secondary power source 3 is connected, connected to the power cable of the SU (not shown) (to the power phase conductor and the neutral wire), the contactor 4, connected to an input terminal for connecting to a three-phase electrical network and an output terminal for connecting to an electric motor, a blower 5 containing a УУиО 6 connected to a soft starter 7 and to a secondary power source 3.

УУЭДНУ работает следующим образом. Через силовой вход СУ напряжение трехфазной электрической сети одновременно поступает на источник вторичного электропитания 3, подающий стабилизированное напряжение КСУ 2 и УУиО 6, и исполнительное устройство (контактор 4), силовой выход СУ, соединенный с электродвигателем. Контактор 4 по сигналу с КСУ 2 коммутирует цепь во включенное/выключенное состояние. КСУ 2 опрашивает УУиО 6, по запросу которого УПП 7 формирует оптические сигналы для передачи на измерительное устройство (по ВОК на ВОД), и принимает ответные сигналы с ВОД, преобразуют их в электрические сигналы, а затем передает в УУиО 6 для последующей обработки, анализа, вычисления значений действующих на ВОД физических величин, хранения и передачи вычисленных значений в КСУ 2. КСУ 2 сравнивает полученные с УУиО 6 данные с заранее заданными значениями и, в случае отклонения измеренных данных от заданных, управляет электродвигателем посредством контактора 4, который подает или не подает питающее напряжение, т.е. подключает/отключает электродвигатель от питающей сети. Кроме того, КСУ 2 передает информацию на диспетчерский пункт и/или УВВ 1. УВВ 1 позволяет с помощью клавиатуры вводить в КСУ 2 исходные и критические значения контролируемых внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования, выбирать режимы работы электродвигателя, запрашивать данные с УУиО 6, а так же выводить на дисплей информацию о значениях исходных контролируемых параметров, времени наработки.UUEDNU works as follows. Through the power input of the control system, the voltage of the three-phase electric network simultaneously enters the secondary power source 3, which supplies the stabilized voltage of the control system 2 and the control unit 6, and the actuator (contactor 4), the power output of the control system connected to the electric motor. Contactor 4 on a signal from KSU 2 commutes the circuit in the on / off state. KSU 2 interrogates the УУиО 6, at the request of which the soft starter 7 generates optical signals for transmission to the measuring device (via the FOC to the water), and receives response signals from the water, converts them into electrical signals, and then transmits them to the УУиО 6 for further processing, analysis , calculating the values of physical quantities acting on the water, storing and transmitting the calculated values to KSU 2. KSU 2 compares the data received from UUiO 6 with predetermined values and, in case of deviation of the measured data from the set, controls the electric motor through tion contactor 4, which delivers or delivers the supply voltage, i.e., connects / disconnects the electric motor from the mains supply. In addition, KSU 2 transmits information to the control room and / or air-blast 1. Air-blast 1 allows you to enter into KSU 2 the initial and critical values of the monitored downhole parameters and operating parameters of the equipment, select the operating modes of the electric motor, request data from UUiO 6, and also display information on the values of the initial controlled parameters, operating time.

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 полезной модели, определенных прилагаемой формулой полезной модели.Despite the fact that the technical solution is shown and described with reference to a specific embodiment, those skilled in the art should understand that various changes in form and content can be made without departing from the essence and scope of the utility model defined by the attached utility model formula.

Таким образом, устройство управления электродвигателем насосной установки обеспечивает мониторинг внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования при использовании электродвигателей любого типа.Thus, the control device of the electric motor of the pump unit provides monitoring of downhole parameters and operating parameters of the equipment when using electric motors of any type.

Claims

A control device for the electric motor of a pump installation, comprising a control station SU, including a controller of a control station KSU 2 connected to an I / O device I / O 1, to which a secondary power supply 3 is connected, designed to supply stabilized voltage to elements requiring power, and connected to the power cable SU , an actuator 4 connected to the power input / output of the control system, characterized in that the UVOT 5 optical fiber telemetry device is additionally introduced, operating a receiving and transmitting device of SCP 7 for forming, collecting and transmitting optical signals from a measuring device, and a control and processing device of the control device 6 for receiving and processing data from the control device 7, control of the control device 7, while the control device 6 is connected to the control system 2 and a secondary power source 3.