RU2302552C2 - Submersible water and oil producing electric pump protection system - Google Patents

Submersible water and oil producing electric pump protection system Download PDF

Info

Publication number
RU2302552C2
RU2302552C2 RU2005112024/06A RU2005112024A RU2302552C2 RU 2302552 C2 RU2302552 C2 RU 2302552C2 RU 2005112024/06 A RU2005112024/06 A RU 2005112024/06A RU 2005112024 A RU2005112024 A RU 2005112024A RU 2302552 C2 RU2302552 C2 RU 2302552C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric pump
electric
pumps
oil
submersible
Prior art date
Application number
RU2005112024/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005112024A (en
Inventor
Валерий Михайлович Барбасов (UA)
Валерий Михайлович Барбасов
Михаил Владимирович Солдатенко (UA)
Михаил Владимирович Солдатенко
Григорий Васильевич Карагодин (UA)
Григорий Васильевич Карагодин
Виктор Николаевич Алехин (UA)
Виктор Николаевич Алехин
Юрий Сергеевич Солодовников (UA)
Юрий Сергеевич Солодовников
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Украинский Межрегиональный Центр "Гидротон Лтд"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Украинский Межрегиональный Центр "Гидротон Лтд" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Украинский Межрегиональный Центр "Гидротон Лтд"
Publication of RU2005112024A publication Critical patent/RU2005112024A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2302552C2 publication Critical patent/RU2302552C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil producing industry.
SUBSTANCE: invention relates to engineering ecological support systems and it can be used for elimination of technogenious pollution of ground waters. Proposed system contains submersible electric pump to reduce water level and submersible electric pump to produce oil products. Each pump is connected to separate power switch connected with water level sensor unit and oil product sensor unit, and pump operation control units. System is furnished with electric pump current sensors and units to analyze stability of causes of their switching off whose inputs are connected with outputs of current sensors and outputs, with electric pump operation control units, with possibility of testing as shutting down of electric pumps.
EFFECT: improved efficiency and reliability of system owing to prevention of considerable dynamic loads under transient conditions caused by repeated of pumps after switching off.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам инженерного экологического обеспечения и может быть использовано при проведении экологических мероприятий по устранению значительных техногенных загрязнений грунтовых вод.The invention relates to systems for environmental engineering and can be used in environmental activities to eliminate significant industrial pollution of groundwater.

Водо-нефтеподъемные электронасосы работают при этом в условиях частых включений и выключений, обусловленных как характером управления технологическим процессом, так и нестабильностью причин, вызывающих отключение системы, что заметно снижает надежность их работы из-за возникновения значительных динамических нагрузок в механической части и перенапряжений в электрической при переходных режимах. И если при стабильности причин, вызывающих переход всей системы защиты в режим "Авария", таких как перенапряжение в сети, межвитковые замыкания в электродвигателях или их заклинивание, а также возникновение режима холостого ("сухого") хода насосов, отключение и последующий запуск водо-нефтеподъемных электронасосов из нулевого состояния производится при обязательном вмешательстве оператора, то при случайных воздействиях, которые могут вызвать отключение системы, например при кратковременном падении напряжения в сети, целесообразно дать разрешение на автоматический запуск электронасосов, не доводя их до полной остановки, что смягчит влияние переходных процессов как в механической, так и электрической частях системы.At the same time, water-oil-lifting electric pumps operate under conditions of frequent switching on and off, due to both the nature of the process control and the instability of the causes that cause the system to turn off, which significantly reduces the reliability of their operation due to significant dynamic loads in the mechanical part and overvoltages in the electric in transient conditions. And if, with the stability of the reasons causing the transition of the entire protection system to the "Failure" mode, such as overvoltage in the network, interturn short circuits in the motors or their jamming, as well as the occurrence of idle ("dry") running of the pumps, shutdown and subsequent start-up of water oil-lifting electric pumps from the zero state is carried out with the mandatory intervention of the operator, then under accidental influences that can cause a system shutdown, for example, with a short-term voltage drop in the network, it is advisable to give permission to automatically start the electric pumps, without bringing them to a complete stop, which will mitigate the effect of transients in both the mechanical and electrical parts of the system.

Известна система защиты погружных нефтедобывающих электронасосов (см. Богданов А.А. Погружные центробежные насосы, М., Гостехиздат, 1957 г. с.126-129), основанная на периодической работе электронасоса с отключением приводного электродвигателя при заданном значении давления на входе насоса и последующем его запуске по истечении установленной для данной скважины продолжительности технологической паузы.A known protection system for submersible oil-producing electric pumps (see A. A. Bogdanov, Submersible centrifugal pumps, M., Gostekhizdat, 1957, p. 126-129), based on the periodic operation of the electric pump with the drive motor shut off at a given pressure at the pump inlet and its subsequent launch after the expiration of the duration of the technological pause set for this well.

Основным недостатком известной системы является ограниченное регулирование производительности электронасоса и сложность задания продолжительности технологической паузы, в течение которой происходит слив жидкости из подъемных труб в скважину и восстановление притока пластовой жидкости, что не обеспечивает эффективного регулирования режимов эксплуатации скважины по производительности и надежности работы электрооборудования. Из других недостатков упомянутой системы следует отметить возможность возникновения значительных динамических нагрузок при переходных режимах, связанных с повторными пусками электронасоса из-за отключений системы, вызванных случайными причинами.The main disadvantage of the known system is the limited control of the electric pump performance and the difficulty of setting the duration of the technological pause during which the liquid is drained from the riser pipes into the well and the formation fluid is restored, which does not provide effective regulation of the well operating conditions in terms of productivity and reliability of electrical equipment. Among the other disadvantages of the mentioned system, it is worth noting the possibility of significant dynamic loads during transient conditions associated with repeated starts of the electric pump due to system shutdowns caused by random reasons.

Один из путей снижения динамических нагрузок при запуске погружных электронасосов описан в авт. свид. СССР №1000602, М. кл. F04D 13/08, опубл. 28.02.83 г., согласно которому запуск электронасоса осуществляется посекционно с последующим подсоединением секций насоса, причем перед раскруткой вала первой секции выход насоса соединяют с входом этой секции, а подсоединение вала каждой последующей секции осуществляют при раскрутке ее вала в турбинном режиме. Реализуется данный способ с помощью системы, снабженной управляемыми электромагнитными муфтами.One of the ways to reduce dynamic loads when starting submersible electric pumps is described in ed. testimonial. USSR No. 1000602, M. cl. F04D 13/08, publ. 02/28/83, according to which the electric pump is launched in sections with subsequent connection of the pump sections, and before the shaft of the first section is unwound, the pump output is connected to the input of this section, and the shaft of each subsequent section is connected when the shaft is unwound in turbine mode. This method is implemented using a system equipped with controlled electromagnetic couplings.

Основным недостатком известной системы является ее сложность и отсутствие согласованно с ней работающих устройств защиты от попадания воды при извлечении техногенных скоплений нефтепродуктов. К другим недостаткам известной системы относится наличие гальванических связей в цепях управления и силовых коммуникациях, что приводит к возникновению перенапряжений в моменты отключения обмоток электронасосов, а также отключениям системы, вызванным случайными причинами. При этом надежность системы снижается ввиду возникновения значительных динамических нагрузок при переходных режимах, связанных с повторными пусками электронасоса из-за отключений системы, вызванных случайными причинами.The main disadvantage of the known system is its complexity and the absence of coordinated working devices for protection against ingress of water when extracting technogenic accumulations of oil products. Other disadvantages of the known system include the presence of galvanic connections in the control circuits and power communications, which leads to overvoltages at the time of disconnection of the windings of electric pumps, as well as system shutdowns caused by random reasons. At the same time, the reliability of the system is reduced due to the occurrence of significant dynamic loads during transient conditions associated with repeated starts of the electric pump due to system shutdowns caused by random reasons.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по числу совпадающих признаков, технической сущности и достигаемому эффекту является система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов по пат. Украины №28556, М. кл. E02D 19/20, опубл. 16.04.2001 г., принятая в качестве прототипа. Известная система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов содержит погружной электронасос понижения зеркала воды и электронасос извлечения нефтепродуктов, каждый из которых подключен к отдельному силовому коммутатору, связанному с блоками датчиков уровня воды и датчиков уровня нефтепродуктов соответственно, а также блоки управления режимами работы электронасосов.Closest to the proposed invention by the number of matching features, technical nature and the achieved effect is the protection system of submersible water-oil pumps according to US Pat. Ukraine №28556, M. cl. E02D 19/20, publ. 04/16/2001, adopted as a prototype. The known protection system for submersible water-oil-lifting electric pumps contains a submersible electric pump for lowering the water mirror and an electric oil extraction pump, each of which is connected to a separate power switch connected to the blocks of water level sensors and oil level sensors, respectively, as well as control units for the operation modes of electric pumps.

Известная система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов не имеет средств анализа стабильности причин отключений электронасосов и недостаточно надежна из-за возникновения динамических ударов при пусках электронасосов после их отключений, вызванных случайными причинами. Наряду с этим известная система защиты не обеспечивает исключения перенапряжений в моменты отключения обмоток двигателей насосов и не исключает возможность наличия гальванических связей в цепях управления и силовых коммуникациях, что снижает надежность функционирования электрической части системы.The well-known protection system for submersible water-oil-pumping electric pumps does not have a stability analysis of the causes of shutdowns of electric pumps and is not reliable enough due to the occurrence of dynamic shocks during startups of electric pumps after their shutdowns caused by random reasons. Along with this, the well-known protection system does not ensure the exclusion of overvoltages during shutdowns of the motor windings of the pumps and does not exclude the possibility of galvanic connections in the control circuits and power communications, which reduces the reliability of the electrical part of the system.

Задачей данного изобретения является создание системы защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов, обладающей высокой эффективностью и надежностью, за счет предотвращения значительных динамических нагрузок при переходных режимах, связанных с повторными пусками электронасосов из-за отключений системы, вызванных случайными причинами.The objective of the invention is to provide a protection system for submersible water-oil-lifting electric pumps with high efficiency and reliability, by preventing significant dynamic loads during transient conditions associated with repeated starts of electric pumps due to system shutdowns caused by accidental reasons.

Для решения поставленной задачи в известной системе защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов, содержащей погружной электронасос понижения зеркала воды и электронасос извлечения нефтепродуктов, каждый из которых подключен к отдельному силовому коммутатору, связанному с блоками датчиков уровня воды и датчиков уровня нефтепродуктов соответственно, а также блоки управления режимами работы электронасосов, согласно изобретению она снабжена датчиками тока электронасосов и блоками анализа стабильности причин их отключения, входы которых соединены с выходами датчиков тока, а выходы - с блоками управления режимами работы электронасосов, с возможностью тестирования их в течение времени остановки электронасосов.To solve this problem, in the well-known protection system for submersible water-oil-lifting electric pumps, containing a submersible electric pump for lowering the water mirror and an electric oil extraction pump, each of which is connected to a separate power switch connected to the blocks of water level sensors and oil level sensors, respectively, as well as control units operating modes of electric pumps, according to the invention, it is equipped with current sensors of electric pumps and analysis blocks of the stability of the reasons for their shutdown, input whose odes are connected to the outputs of the current sensors, and the outputs are connected to control units for the operation modes of electric pumps, with the possibility of testing them during the time that the electric pumps stop.

В частном варианте исполнения системы защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов блок анализа стабильности причин отключения каждого из электронасосов содержит компаратор перегрузки и компаратор "сухого" хода, формирователь импульса задержки, формирователь строба "окно анализа", логико-счетный анализатор числа сигналов на отключение и формирователь импульса кратковременного отключения электронасоса, при этом входы компараторов перегрузки и "сухого" хода соединены с датчиком тока электронасоса и уставками перегрузки и "сухого" хода соответственно, выходы указанных компараторов связаны с входами формирователей импульса задержки и строба "окно анализа", выходы которых через логико-счетный анализатор соединены с входом формирователя импульса кратковременного отключения электронасоса, выход которого связан с блоком управления режимами работы электронасоса.In a particular embodiment of the protection system for submersible water-oil-lifting electric pumps, the stability analysis block for the reasons for the shutdown of each of the electric pumps contains an overload comparator and a dry run comparator, a delay pulse shaper, an analysis window strobe shaper, a logic-counting analyzer of the number of shutdown signals and a shaper pulse of short-term shutdown of the electric pump, while the inputs of the overload and dry run comparators are connected to the electric pump current sensor and the overload settings and th "stroke, respectively, outputs of said comparators are connected to inputs of the delay generators and pulse strobe" analysis window "through which the outputs of logic-analyzer connected to the counting input of the pulse shaper momentary disconnection of the electric pump, the output of which is connected with the electric pump operation mode control unit.

Повышение надежности защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов обеспечивается за счет введения в заявляемую систему датчиков тока электронасосов и блоков анализа стабильности причин отключения электронасосов, которые связаны с блоками управления режимами работы электронасоса. При изменении величины тока электронасоса в результате его перегрузки или "сухого" хода вырабатывается сигнал, который поступает в блок анализа стабильности причин отключения электронасоса, где формируется импульс кратковременного отключения электронасоса, который направляется в соответствующий блок управления режимами работы электронасоса. В результате силовой коммутатор кратковременно отключает электронасос. Если при повторном включении электронасоса величина тока будет иметь номинальное значение, электронасос будет продолжать работу в штатном режиме. Если же при повторном включении величина тока остается аномальной, снова формируется импульс кратковременного отключения электронасоса, который вновь направляется в блок управления режимами работы электронасоса и далее в силовой коммутатор, что приводит к повторному кратковременному отключению электронасоса. После установленного числа повторных отключений электронасоса, в случае перегрузки или неисправности электронасоса, происходит полный останов электронасоса. В случае кратковременной перегрузки и восстановления величины тока при повторном включении электронасоса происходит его возвращение в штатный режим, что позволяет избежать возникновения значительных динамических нагрузок при переходных режимах, связанных с повторными пусками электронасоса из-за отключений системы, вызванных случайными причинами. Таким образом осуществляются тестовые воздействия в заявляемой системе за время, не превышающее времени остановки электронасосов.Improving the reliability of protection of submersible water-oil-pumping electric pumps is ensured by introducing into the inventive system current sensors of electric pumps and stability analysis blocks of reasons for disconnecting electric pumps, which are associated with control units of electric pump operating modes. When the current value of the electric pump changes as a result of its overload or a “dry” stroke, a signal is generated that enters the stability analysis block of the causes of the shutdown of the electric pump, where a pulse of short-term shutdown of the electric pump is generated, which is sent to the corresponding control unit of the electric pump operation modes. As a result, the power switch briefly turns off the electric pump. If, when the electric pump is switched on again, the current value will have a nominal value, the electric pump will continue to operate normally. If, when switched on again, the current value remains abnormal, an impulse of short-term shutdown of the electric pump is formed again, which is again sent to the control unit of the operating modes of the electric pump and then to the power switch, which leads to a repeated short-term shutdown of the electric pump. After the set number of repeated shutdowns of the electric pump, in the event of an overload or malfunction of the electric pump, the electric pump stops completely. In the case of short-term overload and restoration of the current value when the electric pump is turned on again, it returns to normal operation, which avoids the occurrence of significant dynamic loads during transient conditions associated with repeated starts of the electric pump due to system shutdowns caused by random reasons. Thus, test actions are carried out in the inventive system for a time not exceeding the stopping time of the electric pumps.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема размещения основных блоков системы защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов в скважине; на фиг.2 - структурная схема управления одним из электронасосов заявляемой системы.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the layout of the main blocks of the protection system of submersible water-oil pumps in the well; figure 2 is a structural diagram of the control of one of the electric pumps of the inventive system.

Система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов (см. фиг.1) содержит погружной электронасос 1 понижения зеркала воды и погружной электронасос 2 извлечения нефтепродуктов, подключенные к силовому коммутатору 3 и силовому коммутатору 4 соответственно, которые в свою очередь связаны с блоками управления 5, 6 режимами работы электронасосов 1, 2. На корпусе электронасоса 1 смонтирован фильтр 7 предварительной очистки, предназначенный для предотвращения попадания твердых частиц взвеси в откачиваемую воду. На корпусе электронасоса 2 смонтирован частично гидрофобный фильтр 8 предварительной очистки, задерживающий частицы воды от попадания в откачиваемые нефтепродукты. Вход блока 5 связан с выходом блока 9 датчиков уровня воды (толщины водяного слоя), в котором использованы герконовые датчики 10 и 11, а также бесконтактный датчик 12 нижнего уровня воды. Вход блока управления 6 связан с выходом блока 13 датчиков уровня нефтепродуктов (толщины слоя нефтепродуктов), в котором использованы поплавковые герконовые датчики 14, 15, 16.The protection system of submersible water-oil lifting electric pumps (see Fig. 1) contains a submersible electric pump 1 for lowering the water mirror and a submersible electric pump 2 for extracting petroleum products connected to the power switch 3 and the power switch 4, respectively, which are in turn connected to control units 5, 6 operating modes of electric pumps 1, 2. A preliminary filter 7 is mounted on the body of the electric pump 1, which is designed to prevent particulate matter from entering suspended water. A partially hydrophobic pre-filter 8 is mounted on the body of the electric pump 2, which traps water particles from getting into the pumped oil products. The input of block 5 is connected with the output of block 9 of water level sensors (water layer thickness), in which reed sensors 10 and 11, as well as a proximity sensor 12 of the lower water level, are used. The input of the control unit 6 is connected with the output of the block 13 of the oil level sensors (oil layer thickness), in which float reed sensors 14, 15, 16 are used.

На фиг.2 представлена структурная схема управления одним из электронасосов, например погружным электронасосом 1 понижения зеркала воды, поскольку для электронасоса 2 структура управления аналогична. Здесь показаны состав элементов и их связи в блоке 17 анализа причин стабильности отключений электронасоса 1. Вход блока 17 анализа стабильности причин отключения связан с выходом датчика тока 18, а выход блока 17 связан с входом блока управления 5, выход которого подключен к входу управления силового коммутатора 3.Figure 2 presents the control block diagram of one of the electric pumps, for example a submersible electric pump 1 for lowering the water mirror, since the control structure is similar for the electric pump 2. Here, the composition of the elements and their connection in the analysis block 17 of the stability reasons for the shutdowns of the electric pump 1 is shown. The input of the stability analysis block 17 of the shutdown reasons is connected to the output of the current sensor 18, and the output of block 17 is connected to the input of the control unit 5, the output of which is connected to the control input of the power switch 3.

Блок 17 анализа стабильности причин отключения содержит компаратор перегрузки 19, вход которого связан с выходом датчика тока 18 и уставкой 20 допустимой перегрузки, а также компаратор "сухого" хода 21, вход которого также связан с выходом датчика тока 18 и уставкой 22 допустимого тока "сухого" хода. Выходы компараторов 19 и 21 соединены с входами формирователя 23 импульса задержки и формирователя 24 строба "окно анализа". Выходы формирователей 23 и 24 через логический элемент 25 (И-ИЛИ) и счетчик числа отключений 26 соответственно соединены с входом формирователя 27 импульса кратковременного отключения электронасоса 1, при этом выход формирователя 27 связан с входом блока управления 5.Block 17 stability analysis of the causes of the shutdown contains an overload comparator 19, the input of which is connected to the output of the current sensor 18 and the setting 20 of the permissible overload, as well as a dry run comparator 21, the input of which is also connected to the output of the current sensor 18 and the setting 22 of the permissible current "dry" "move. The outputs of the comparators 19 and 21 are connected to the inputs of the delay pulse former 23 and the analysis window strobe 24. The outputs of the shapers 23 and 24 through the logic element 25 (AND-OR) and the counter of the number of shutdowns 26 are respectively connected to the input of the shaper 27 of the pulse of a short shutdown of the electric pump 1, while the output of the shaper 27 is connected to the input of the control unit 5.

Логический элемент 25 и счетчик числа отключений 26 образуют логико-счетный анализатор числа сигналов на отключение электронасоса 1.The logic element 25 and the counter of the number of shutdowns 26 form a logic-counting analyzer of the number of signals to turn off the electric pump 1.

Система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов монтируется в скважине, при этом размещение ее составных частей осуществляется в соответствии с гидротехническим состоянием скважины, оцениваемым вспомогательным измерительным оборудованием.The protection system of submersible water-oil-lifting electric pumps is mounted in the well, while the placement of its components is carried out in accordance with the hydraulic state of the well, evaluated by auxiliary measuring equipment.

Работает предлагаемая система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов следующим образом.The proposed protection system for submersible water-oil-lifting electric pumps is as follows.

При включении системы в работу в штатном режиме, в зависимости от наполнения скважины и настройки режима ее работы, происходит включение одного из электронасосов 1, 2, либо обоих вместе. Команды на включение электронасосов 1, 2 подаются от блоков управления 5, 6 через силовые коммутаторы 3 и 4 соответственно.When you turn on the system in normal operation, depending on the filling of the well and setting the mode of its operation, one of the electric pumps 1, 2, or both, is turned on. Commands to turn on the electric pumps 1, 2 are given from the control units 5, 6 through the power switches 3 and 4, respectively.

Посредством герконовых датчиков 10, 11, входящих в состав блока 9, определяется толщина водяного слоя, а также производится контроль за уровнем раздела фаз (нефтепродукты/вода). При достижении уровнем раздела фаз бесконтактного датчика 12 нижнего уровня воды электронасос 1 отключается и откачивание воды из скважины прекращается.By means of reed switches 10, 11, which are part of block 9, the thickness of the water layer is determined, and the level of the phase separation (oil / water) is also monitored. When the phase separation level of the proximity sensor 12 of the lower water level, the electric pump 1 is turned off and the pumping of water from the well stops.

В результате образования депрессионной воронки происходит активное привлечение в скважину воды вместе с нефтепродуктами, т.е. понижение зеркала воды способствует образованию в скважине слоя нефтепродуктов, в несколько раз большего по сравнению с естественным.As a result of the formation of a depression funnel, water is actively attracted to the well along with oil products, i.e. lowering the water mirror promotes the formation of a layer of oil products in the well, several times larger than natural.

При заполнении скважины, в соответствии с настройкой системы, происходит либо повторное включение электронасоса 1, которое приводит к повторному циклу откачивания воды из скважины, поступаемой в насос через фильтр 7 предварительной очистки, предназначенный для предотвращения попадания твердых частиц взвеси в откачиваемую воду, либо включение электронасоса 2, обеспечивающего откачку накопившихся в скважине нефтепродуктов. При этом откачиваемые нефтепродукты подвергаются предварительной очистке от частиц воды с помощью частично гидрофобного фильтра 8, смонтированного на корпусе электронасоса 2. Включение электронасоса 2 определяется расположением верхней границы нефтепродуктов и задается с помощью поплавковых герконовых датчиков 14, 15, 16, входящих в состав блока 13, контролирующего толщину слоя нефтепродуктов в скважине.When filling the well, in accordance with the system setting, either the electric pump 1 is turned on again, which leads to a repeated cycle of pumping water out of the well supplied to the pump through the pre-filter 7, designed to prevent particulate matter from entering the pumped water, or turning on the electric pump 2, providing pumping of oil products accumulated in the well. In this case, the pumped out oil products are subjected to preliminary purification from water particles using a partially hydrophobic filter 8 mounted on the body of the electric pump 2. The inclusion of the electric pump 2 is determined by the location of the upper boundary of the oil products and is set using the float reed sensors 14, 15, 16, which are part of block 13, controlling the thickness of the layer of oil in the well.

При возникновения посылок к отключению электронасосов 1, 2, в связи с нарушением штатного режима работы, предложенная система защиты погружных водо-нефтеподьемных электронасосов осуществляет их тестирование следующим образом.If parcels occur to turn off the electric pumps 1, 2, due to a violation of the normal operating mode, the proposed protection system for submersible water-oil-electric pumps carries out their testing as follows.

Нештатный сигнал, вырабатываемый датчиком тока 18, поступает в блок 17 анализа стабильности причин отключения соответствующего электронасоса, основными узлами которого являются два компаратора 19 и 21, сравнивающие напряжение, пропорциональное току питания электронасоса, с пороговыми напряжениями уставок 20, 22 соответствующими его допустимым токам перегрузки и "сухого хода" соответственно. Затем сигналы с выходов компараторов 19 и 21 поступают на входы формирователя 23 импульса задержки и формирователя 24 строба "окно анализа". Полученные на выходах формирователей 23 и 24 сигналы через логический элемент 25 и счетчик числа отключений 26 соответственно поступают на вход формирователя 27 импульса кратковременного отключения электронасоса 1, а затем на вход блока управления 5.The abnormal signal generated by the current sensor 18 enters the stability analysis block 17 of the causes of the shutdown of the corresponding electric pump, the main nodes of which are two comparators 19 and 21, comparing the voltage proportional to the power supply current of the electric pump with threshold voltage settings 20, 22 corresponding to its allowable overload currents and "dry running", respectively. Then the signals from the outputs of the comparators 19 and 21 are fed to the inputs of the delay pulse former 23 and the “analysis window” gate former 24. The signals received at the outputs of the shapers 23 and 24 through the logic element 25 and the number of shutdowns 26, respectively, are fed to the input of the shaper 27 of the short-term shutdown pulse of the electric pump 1, and then to the input of the control unit 5.

При возникновении режима перегрузки или "сухого" хода, например, у работающего электронасоса 1 на выходе одного или обоих компараторов 19, 21 возникает перепад напряжения, которым запускается формирователь 23 импульса задержки. Он вырабатывает короткий (порядка 0,1 с) импульс с задержкой от момента запуска 4...5 с. Если в течение времени задержки ток, потребляемый электронасосом 1, остается ниже или выше допустимого значения, выходное напряжение одного из компараторов 19 или 21 будет равно значению логической единицы и импульс формирователя 23 пройдет через логический элемент 25 и счетчик числа отключений 26 на вход формирователя 27 импульса кратковременного отключения электронасоса 1. Формирователь 27 вырабатывает импульс длительностью 4...5 с, благодаря чему на это время в блоке управления 5 напряжение падает до нуля, и электронасос 1 выключается.When an overload or dry run condition occurs, for example, with a working electric pump 1, one or both comparators 19, 21 exits a voltage drop, which starts the delay pulse generator 23. It produces a short (about 0.1 s) pulse with a delay from the moment of starting 4 ... 5 s. If during the delay time the current consumed by the electric pump 1 remains below or above the permissible value, the output voltage of one of the comparators 19 or 21 will be equal to the value of the logical unit and the pulse of the driver 23 will pass through the logic element 25 and the counter of the number of trips 26 to the input of the driver 27 of the pulse short-term shutdown of the electric pump 1. Shaper 27 generates a pulse lasting 4 ... 5 s, so that at this time in the control unit 5, the voltage drops to zero, and the electric pump 1 is turned off.

Если при повторном включении через 4...5 с ток электронасоса 1 остается аномальным, электронасос 1 снова выключается на 4...5 с. Этот процесс повторяется до 4 раз. После этого счетчик числа отключений 26 вырабатывает сигнал "Авария", которым он блокирует свой вход обнуления и тем самым удерживает электронасос 1 в выключенном состоянии до вмешательства оператора.If after restarting after 4 ... 5 s the current of the electric pump 1 remains abnormal, the electric pump 1 switches off again for 4 ... 5 s. This process is repeated up to 4 times. After that, the counter of the number of shutdowns 26 generates an alarm signal, with which it blocks its zero input and thereby keeps the electric pump 1 in the off state until the operator intervenes.

Чтобы система защиты не вырабатывала сигнал "Авария" при случайных бросках тока электронасоса 1, введен временной интервал (окно) анализа, меньший времени полной остановки электронасоса 1. Он создается формирователем 24 строба "окно анализа", запускаемым одновременно с формирователем 23. Таким образом, если в течение времени окна анализа, число аварийных отключений электронасоса 1 будет меньше четырех, происходит обнуление счетчика числа отключений 26. Система защиты возвращается в исходный дежурный режим.In order for the protection system not to generate an “Alarm” signal during random inrush currents of the electric pump 1, an analysis time interval (window) is introduced that is shorter than the time the electric pump 1 was completely stopped. It is created by the gate 24 of the “analysis window” running simultaneously with the shaper 23. Thus, if during the analysis window time, the number of emergency shutdowns of the electric pump 1 is less than four, the counter of the number of shutdowns 26 is reset. The protection system returns to its original standby mode.

В целом предложенная система управления водо-нефтеподъемными электронасосами позволяет оптимизировать процесс извлечения нефтепродуктов путем более точной настройки и согласования режимов работы электронасосов 1, 2, а также адаптивного контроля за гидротехническим состоянием скважины.In general, the proposed control system for water-oil-lifting electric pumps makes it possible to optimize the process of extracting oil products by more accurately setting and coordinating the operating modes of electric pumps 1, 2, as well as adaptive monitoring of the hydraulic state of the well.

При использовании заявленного изобретения обеспечивается наиболее эффективное автоматическое управления погружными водо-нефтеподъемными электронасосами с однофазными (220 В) электродвигателями мощностью от 0,5 до 15 кВт. При этом предусмотрено отключение электродвигателей без возможности их повторного автоматического включения в случаях стабильной перегрузки (длительного перенапряжения в сети 220 В, заклинивания, межвиткового и короткого замыкания в двигателях электронасосов) или холостого ("сухого") хода по результатам тестирования их в течение времени остановки электронасосов.When using the claimed invention provides the most efficient automatic control of submersible water-oil-electric pumps with single-phase (220 V) electric motors with power from 0.5 to 15 kW. At the same time, it is planned to turn off the electric motors without the possibility of their automatic restart in cases of stable overload (long-term overvoltage in the 220 V network, jamming, inter-turn and short circuit in electric pump motors) or idle ("dry") stroke according to the results of testing them during the time of stopping the electric pumps .

Водоподъемный электронасос 1 обеспечивает поддержание уровня воды в скважине в заданных пределах, тем самым в значительной мере стабилизируя опорный уровень нефтепродуктов. Нефтеподъемный электронасос 2 откачивает нефтепродукты тоже в пределах заданных уровней, но в отличии от первого, в нем предусмотрена защитная остановка электронасоса 2, в случае опасности захвата им воды.The water-lifting electric pump 1 maintains the water level in the well within specified limits, thereby significantly stabilizing the reference level of oil products. The oil-lifting electric pump 2 pumps out oil products also within the specified levels, but unlike the first, it provides for a protective stop of the electric pump 2, in case of danger of water capture.

Claims (2)

1. Система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов, содержащая погружной электронасос понижения зеркала воды и погружной электронасос извлечения нефтепродуктов, каждый из которых подключен к отдельному силовому коммутатору, связанному с блоками датчиков уровня воды и датчиков уровня нефтепродуктов соответственно, а также блоки управления режимами работы электронасосов, отличающаяся тем, что она снабжена датчиками тока электронасосов и блоками анализа стабильности причин их отключения, входы которых соединены с выходами датчиков тока, а выходы - с блоками управления режимами работы электронасосов с возможностью тестирования их в течение времени остановки электронасосов.1. A protection system for submersible water-oil lifting electric pumps, comprising a submersible electric pump for lowering the water mirror and a submersible electric pump for extracting oil products, each of which is connected to a separate power switch connected to the blocks of water level sensors and oil level sensors, respectively, as well as control units for the operation modes of electric pumps , characterized in that it is equipped with current sensors of electric pumps and blocks of stability analysis of the causes of their shutdown, the inputs of which are connected to the outputs current sensors, and outputs - with control units for the operation modes of electric pumps with the possibility of testing them during the time the electric pumps stop. 2. Система защиты погружных водо-нефтеподъемных электронасосов по п.1, отличающаяся тем, что блок анализа стабильности причин отключения каждого из электронасосов содержит компаратор перегрузки и компаратор "сухого" хода, формирователь импульса задержки, формирователь строба "окно анализа", логико-счетный анализатор числа сигналов на отключение и формирователь импульса кратковременного отключения электронасоса, при этом входы компараторов перегрузки и "сухого" хода соединены с датчиком тока электронасоса и уставками перегрузки и "сухого" хода соответственно, выходы указанных компараторов связаны с входами формирователей импульса задержки и строба "окно анализа", выходы которых через логико-счетный анализатор соединены с входом формирователя импульса кратковременного отключения электронасоса, выход которого связан с блоком управления режимами работы электронасоса.2. The protection system of submersible water-oil lifting electric pumps according to claim 1, characterized in that the analysis unit for the stability of the reasons for the shutdown of each of the electric pumps contains an overload comparator and a dry run comparator, a delay pulse shaper, an analysis window, a logic-counting gate analyzer of the number of shutdown signals and a pulse shaper of short-term shutdown of the electric pump, while the inputs of the overload and dry run comparators are connected to the electric pump current sensor and the overload settings and a "stroke, respectively, outputs of said comparators are connected to inputs of the delay generators and pulse strobe" analysis window "through which the outputs of logic-analyzer connected to the counting input of the pulse shaper momentary disconnection of the electric pump, the output of which is connected with the electric pump operation mode control unit.
RU2005112024/06A 2004-05-05 2005-04-21 Submersible water and oil producing electric pump protection system RU2302552C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA20040503331A UA74949C2 (en) 2004-05-05 2004-05-05 System for protection of immersed water-oil liftng electric pumps
UA20040503331 2004-05-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005112024A RU2005112024A (en) 2006-10-27
RU2302552C2 true RU2302552C2 (en) 2007-07-10

Family

ID=37438435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005112024/06A RU2302552C2 (en) 2004-05-05 2005-04-21 Submersible water and oil producing electric pump protection system

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2302552C2 (en)
UA (1) UA74949C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800737C1 (en) * 2023-01-17 2023-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method of regulating operating mode of drainage installation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800737C1 (en) * 2023-01-17 2023-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method of regulating operating mode of drainage installation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005112024A (en) 2006-10-27
UA74949C2 (en) 2006-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5076763A (en) Pump control responsive to timer, delay circuit and motor current
US9543748B2 (en) Fault protection system for a power system of dynamically positioned vessel
EP2595265A1 (en) Power supply system of a marine vessel
DK2878808T3 (en) PITCH SYSTEM AND PROCEDURE FOR OPERATING A PITCH SYSTEM IN A WINDOW ENERGY INSTALLATION
CA2859031C (en) Pump control including cleaning procedure or stopping depending on motor load
RU2680181C2 (en) Method for controlling a pump unit
CN105317703A (en) Automatic control method and device for emergency flood prevention immersible pump
RU2302552C2 (en) Submersible water and oil producing electric pump protection system
EP2712411B1 (en) Control device and pump apparatus
WO2008145191A1 (en) Method and arrangement for performing voltage ride through in case of power grid failures
CA1267710A (en) Pump control apparatus and method
US10218168B2 (en) Load side ground fault circuit interruption protection for fluid pump motor
CN114914884A (en) Overheat protection device and protection method for motor of sewage pump
JP5937152B2 (en) Hydropower control system
CN106787961A (en) The method that high voltage converter instantaneous power-off is restarted
CN206000666U (en) A kind of hydraulic power plant's turbine-generator units top cover draining control system
CN205388711U (en) Sump pit water level control device
CN109488507A (en) A kind of realization nuclear power plant Emergency diesel slow turn-on device and method
CN219513987U (en) Yaw motor control system for preventing wind turbine generator from being in strong wind state
CN103306887B (en) A kind of top cover draining control system and controlling method thereof
RU123253U1 (en) POWER LOSS PROTECTION DEVICE FOR SUBSTATIONS WITH FREQUENCY-REGULATED SYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE
CN216449925U (en) Variable-frequency operation controller for carbonate continuous production equipment
CN108223400A (en) A kind of pump valve linkage computer control method applied to pressure box culvert water delivery
JP6841739B2 (en) Hydropower system
RU2302555C2 (en) Submersible electric pump protection and control system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110422