RU2540947C1 - Power loss protection for drawwork electric drive - Google Patents
Power loss protection for drawwork electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540947C1 RU2540947C1 RU2013148345/07A RU2013148345A RU2540947C1 RU 2540947 C1 RU2540947 C1 RU 2540947C1 RU 2013148345/07 A RU2013148345/07 A RU 2013148345/07A RU 2013148345 A RU2013148345 A RU 2013148345A RU 2540947 C1 RU2540947 C1 RU 2540947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- timer
- power loss
- protection
- electric drive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты.The invention relates to electrical engineering, in particular to a relay protection technique.
Известна максимальная токовая защита распределительного устройства буровых установок КРНБ-6М /С.Г. Блантер, И.И. Суд «Электрооборудование для нефтяной промышленности», Изд. «Недра», 1973 г., стр.198-199, рис.6.2/., содержащая трансформаторы тока и реле максимального тока, установленные во вводной ячейке и в ячейках питания электродвигателей. Реле максимального тока настраиваются таким образом, чтобы при перегрузке двигателей отключался соответствующий контактор, а при коротких замыканиях - вводной выключатель.Known maximum current protection switchgear drilling rigs KRNB-6M / S.G. Blanter, I.I. Court "Electrical equipment for the oil industry", Ed. "Nedra", 1973, pp. 190-199, Fig. 6.2 /., Containing current transformers and overcurrent relays installed in the input cell and in the power cells of electric motors. The overcurrent relays are configured so that when the motors are overloaded, the corresponding contactor will trip, and in case of short circuits, the input switch.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
во-первых, низкая надежность, выраженная в полном отключении буровой установки в случаях превышения максимального тока и отключении вводного выключателя. Это обусловлено тем, что на буровой установке суммарная номинальная мощность установленного оборудования почти в два раза превышает верхний предел теоретически возможных максимальных нагрузок, поэтому часть электроприемников буровой установки включается всегда разновременно. Например, невозможна совместная работа электроприводов буровых лебедки и ротора, всегда разновременно включаются электроприводы буровых насосов и буровой лебедки, в то же время могут одновременно работать электроприводы буровых насоса и ротора или системы верхнего привода и часть вспомогательного технологического оборудования и т.д. Поэтому в зависимости от конструкции скважины электрические нагрузки буровой установки имеют неравномерный характер, что приводит к ложному срабатыванию вводного выключателя;firstly, low reliability, expressed in the complete shutdown of the rig in cases of exceeding the maximum current and disconnecting the input switch. This is due to the fact that the total rated power of the installed equipment at the drilling rig is almost two times higher than the upper limit of the theoretically possible maximum loads, so some of the rig’s power receivers are always turned on at the same time. For example, the joint operation of electric drives of a drawworks and a rotor is impossible, the electric drives of a drilling pumps and a drawworks always turn on at the same time, at the same time, the electric drives of a drilling pump and a rotor or a top drive system and part of auxiliary technological equipment, etc. can work. Therefore, depending on the design of the well, the electrical loads of the rig are uneven, which leads to a false operation of the input switch;
во-вторых, низкая эффективность работы, обусловленная отключением вводного выключателя при коротком замыкании (КЗ) на шинах одного из электродвигателей, что приводит к полному останову процесса бурения.secondly, low operating efficiency due to the opening of the input switch during short circuit (short circuit) on the tires of one of the electric motors, which leads to a complete shutdown of the drilling process.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство защиты от потери питания (патент RU №2450404, МПК H02J 3/24, опубл. 10.05.2012 г., бюл. №13), включающее блок контроля направления мощности, входы которого подключены к току ввода секции шин распределительного устройства и напряжению секции шин распределительного устройства. К вышеуказанному напряжению подключены также входы двух блоков контроля минимального напряжения и пускового блока минимальной частоты, выходы блока контроля направления мощности и пускового блока минимальной частоты подключены к входам первого логического блока И, который выдает сигнал на первый таймер, выходы первого блока минимального напряжения и блока контроля направления мощности подключены к входам второго логического блока И, который выдает сигнал на второй таймер, причем логический элемент ИЛИ, подключенный к выходам первого и второго таймеров, подает сигнал на первый исполнительный блок, выход второго блока минимального напряжения подключен к входу третьего таймера, к выходу которого подключен второй исполнительный блок.The closest in technical essence and the achieved result is a device for protection against power loss (patent RU No. 2450404, IPC H02J 3/24, publ. 05/10/2012, bull. No. 13), including a power direction control unit, the inputs of which are connected to the current input section of the busbar switchgear and the voltage section of the busbar switchgear. The inputs of the two undervoltage control units and the minimum frequency start block are also connected to the above voltage, the outputs of the power direction control unit and the minimum frequency start block are connected to the inputs of the first logical block And, which gives a signal to the first timer, the outputs of the first undervoltage block and the control unit power directions are connected to the inputs of the second logical block AND, which gives a signal to the second timer, and the logical element OR connected to the outputs of the first and second timers, a signal to the first execution unit, a minimum voltage of the second output unit is connected to the third input of the timer, which is connected to the output of the second actuating unit.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- во-первых, сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов (блоки контроля минимального напряжения и пускового блока минимальной частоты, логический блок И, логический элемент ИЛИ);- firstly, the complexity of the design of the device, due to the large number of nodes (control blocks of the minimum voltage and the starting block of the minimum frequency, logical block AND, logical element OR);
- во-вторых, низкая надежность, выраженная в полном отключении буровой установки в случаях превышения максимального тока и отключении вводного выключателя. Это обусловлено тем, что на буровых установках суммарная номинальная мощность установленного оборудования почти в два раза превышает верхний предел теоретически возможных максимальных нагрузок, поэтому часть электроприемников буровой установки включается всегда разновременно. Например, невозможна совместная работа электропривода буровой лебедки и бурового ротора, всегда разновременно включаются электроприводы буровых насосов и буровой лебедки, в то же время могут одновременно работать электроприводы буровых насосов и ротора или системы верхнего привода и части вспомогательных механизмов буровой установки, и поэтому в зависимости от конструкции скважины электрические нагрузки буровой установки имеют неравномерный характер, что приводит к перебоям в работе и ложному срабатыванию вводного выключателя;- secondly, low reliability, expressed in the complete shutdown of the rig in cases of exceeding the maximum current and turning off the input switch. This is due to the fact that the total rated power of the installed equipment at drilling rigs is almost two times higher than the upper limit of the theoretically possible maximum loads, so some of the rig’s power receivers are always turned on at the same time. For example, the joint operation of the electric drive of the drawworks and the rotor is impossible, the electric drives of the drilling pumps and the drawworks always turn on at the same time, at the same time, the electric drives of the drilling pumps and the rotor or the top drive system and part of the auxiliary mechanisms of the drilling rig can work, and therefore, depending on well design, the electrical loads of the rig are uneven, which leads to interruptions in operation and false operation of the input switch;
- в-третьих, низкая эффективность работы, обусловленная отключением вводного выключателя при коротком замыкании (КЗ) на шинах одного из электродвигателей, что приводит к полному останову процесса бурения, а также низкой степени защиты электропривода от потери питания.- thirdly, low operating efficiency due to the opening of the input switch during a short circuit (short circuit) on the tires of one of the electric motors, which leads to a complete shutdown of the drilling process, as well as a low degree of protection of the drive from power loss.
Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение надежности бесперебойной работы электропривода буровой лебедки за счет возможности аварийного подъема бурового инструмента в случае возникновения аварии в электроустановке с целью исключение прихватов бурового инструмента, а также повышение эффективности работы устройства за счет увеличения степени защиты от потери питания электропривода буровой лебедки.An object of the invention is to simplify the design of the device, increase the reliability of uninterrupted operation of the electric drive of the drawworks due to the possibility of emergency lifting of the drilling tool in the event of an accident in the electrical installation in order to eliminate sticking of the drilling tool, as well as increase the efficiency of the device by increasing the degree of protection against loss of power supply to the electric drive drill winch.
Поставленная техническая задача решается устройством защиты от потери питания электропривода буровой лебедки, включающим блок контроля, вход которого подключен к току ввода секции шин распределительного устройства, первый, второй и третий таймеры с исполнительными блоками.The technical task is solved by a device for protection against power loss of the electric drive of the drawworks, including a control unit, the input of which is connected to the input current of the busbar section of the switchgear, the first, second and third timers with actuating units.
Новым является то, что выход блока контроля максимального тока соединен к первому, второму и третьему таймерам, при этом выход первого таймера подключен к первому, второму, третьему исполнительным блокам и блоку сигнализации, а выход второго таймера подключен к четвертому исполнительному блоку, а выход третьего таймера подключен к четвертому исполнительному блоку, причем первый, второй и третий исполнительные блоки являются выходами первой ступени защиты от потери питания и действуют на отключение электроприводов бурового ротора, бурового насоса и системы верхнего привода, а четвертый исполнительный блок является выходом второй ступени защиты и действует на отключение электропривода буровой лебедки, при этом пятый исполнительный блок является выходом третьей ступени защиты и действует на отключение вводного выключателя секции шин распределительного устройства.What is new is that the output of the overcurrent control unit is connected to the first, second and third timers, while the output of the first timer is connected to the first, second, third executive units and the alarm unit, and the output of the second timer is connected to the fourth executive unit, and the output of the third the timer is connected to the fourth actuator block, the first, second and third actuator blocks being the outputs of the first stage of protection against power loss and act to disable the electric rotor of the drill rotor, drill th pump and top drive system, and the fourth execution unit is an output of the second protection stage and acts on the trip drive drawworks, the fifth execution unit is an output of the third protection stage and acts on the tripping input switch section of the switchgear of tires.
На фигуре схематично изображено предлагаемое устройство.The figure schematically depicts the proposed device.
В процессе бурения скважин осложнения, связанные с прихватами бурового инструмента, занимают большой процент времени в сравнении с другими авариями и требуют большого количества времени для их ликвидации. Одной из причин, приводящей к прихвату бурильных и обсадных колонн, является отключение электроэнергии.In the process of drilling wells, complications associated with sticking a drilling tool take a large percentage of the time in comparison with other accidents and require a large amount of time to eliminate them. One of the reasons leading to sticking of drill and casing strings is a power outage.
Устройство защиты от потери питания электропривода буровой лебедки состоит из блока контроля максимального тока 1, вход которого подключен к току ввода секции шин распределительного устройства (на фигуре не показано).The winch drive power loss protection device consists of a maximum current control unit 1, the input of which is connected to the input current of the busbar section of the switchgear (not shown in the figure).
Выход блока контроля максимального тока 1 соединен к первому 2, второму 3 и третьему 4 таймерам.The output of the maximum current control unit 1 is connected to the first 2, second 3, and third 4 timers.
Выход первого таймера 2 подключен к первому 5, второму 6, третьему 7 исполнительным блокам и блоку сигнализации 8.The output of the first timer 2 is connected to the first 5, second 6, third 7 execution units and signaling unit 8.
Исполнительные блоки: 5, 6 и 7 соответственно действуют на отключение электроприводов бурового ротора, бурового насоса и системы верхнего привода и являются первой ступенью защиты от потери питания электропривода буровой лебедки.Executive units: 5, 6 and 7, respectively, act to shut off the electric drives of the drill rotor, the mud pump and the top drive system and are the first stage of protection against loss of power to the electric drive of the drawworks.
Выход второго таймера 3 подключен к четвертому исполнительному блоку 9 и является второй ступенью защиты от потери питания электропривода буровой лебедки.The output of the second timer 3 is connected to the fourth actuating unit 9 and is the second stage of protection against loss of power supply to the electric drive of the drawworks.
Выход третьего таймера 4 подключен к четвертому исполнительному блоку 10 и является третьей ступенью защиты от потери питания электропривода буровой лебедки.The output of the third timer 4 is connected to the fourth actuating unit 10 and is the third stage of protection against loss of power supply to the electric drive of the drawworks.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При достижении уставки по току (I) срабатывает блок контроля максимального тока 1, который выдает сигнал на первый таймер 2, и начинается отсчет времени t1.When the current setting (I) is reached, the maximum current control unit 1 is activated, which gives a signal to the first timer 2, and the countdown of time t 1 begins.
По истечению времени t1 на первом таймере 2 срабатывают исполнительные блоки 5, 6 и 7, которые отключают соответствующие электроприводы бурового ротора, бурового насоса и системы верхнего привода. Электропривод буровой лебедки остается включенным.After the time t 1 has elapsed, the executive units 5, 6 and 7 are triggered on the first timer 2, which turn off the corresponding electric drives of the drill rotor, the mud pump and the top drive system. The winch electric drive remains on.
Одновременно с этим блоком сигнализации 8 подается сигнал на пульт бурильщика «Аварийный подъем инструмента», сигнализирующий о необходимости подъема бурового инструмента (колонны бурильных или обсадных труб на фигуре не показаны) с целью избежания прихвата вследствие возникновения аварии в системе электроснабжения буровой установки, что позволяет либо полностью исключить прихват бурового инструмента, или минимизировать его последствия.Simultaneously with this alarm unit 8, a signal is sent to the driller’s panel “Emergency tool lift”, signaling the need to lift the drilling tool (drill strings or casing pipes are not shown in the figure) in order to avoid sticking due to an accident in the power supply system of the rig, which allows either completely eliminate the sticking of the drilling tool, or minimize its consequences.
В случае дальнейшего роста тока (I) блок контроля максимального тока 1 выдает сигнал на второй таймер 3 и начинается отсчет времени t2 (t2>t1).In the case of a further increase in current (I), the maximum current control unit 1 gives a signal to the second timer 3 and the time t 2 starts (t 2 > t 1 ).
По истечению времени t2 на втором таймере 3 срабатывает исполнительный блок 9 (вторая ступени защиты от потери питания), который отключает электропривод буровой лебедки, при этом остаются в работе вспомогательные механизмы буровой установки, в числе которых аварийный электропривод буровой лебедки, позволяющий осуществить подъем бурового инструмента.After the time t 2 has elapsed, the executive unit 9 (the second stage of protection against power loss) is activated on the second timer 3, which turns off the electric drive of the drawworks, while the auxiliary mechanisms of the drilling rig remain in operation, including the emergency electric drive of the drawworks, which allows lifting the drill tool.
Если же рост тока (I) продолжается, блок контроля максимального тока 1 выдает сигнал на третий таймер 4 и начинается отсчет времени t3 (t3>t2>t1).If the current growth (I) continues, the maximum current control unit 1 gives a signal to the third timer 4 and the countdown t 3 (t 3 > t 2 > t 1 ) begins.
При истечении времени t3 на третьем таймере 4 срабатывает исполнительный блок 10 третьей ступени защиты, отключающий вводной выключатель секции шин распределительного устройства.When time t 3 has elapsed, on the third timer 4, the actuating unit 10 of the third protection stage is activated, opening the input switch of the bus section of the switchgear.
Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом имеет три ступени защиты от потери питания электропривода буровой лебедки:The proposed device in comparison with the prototype has three levels of protection against power loss of the electric winch:
- первая ступень (отключение электроприводов бурового ротора, бурового насоса и системы верхнего привода);- the first stage (turning off the electric drives of the drill rotor, mud pump and top drive system);
- вторая ступень (отключение электропривода буровой лебедки);- second stage (turning off the winch electric drive);
- третья ступень (отключение вводного выключателя секции шин распределительного устройства).- third stage (switching off the input switch of the busbar section of the switchgear).
Это позволяет повысить эффективность работы технологических систем буровых установок за счет ускорения действия защиты, исключить ложные срабатывания и снизить время простоя технологических агрегатов (бурового насоса и ротора, системы верхнего привода, вспомогательных механизмов буровой установки).This allows you to increase the efficiency of technological systems of drilling rigs by accelerating the protection, to eliminate false alarms and to reduce the downtime of technological units (mud pump and rotor, top drive system, auxiliary mechanisms of the drilling rig).
Предлагаемое устройство защиты от потери питания электропривода буровой лебедки имеет простую конструкцию, высокую надежность бесперебойной работы электропривода буровой лебедки за счет возможности аварийного подъема бурового инструмента в случае возникновения аварии в электроустановке с целью исключения прихватов бурового инструмента, а также высокую эффективность в работе за счет увеличения степени защиты от потери питания электропривода буровой лебедки.The proposed device for protection against power loss of a drawworks electric drive has a simple design, high reliability of uninterrupted operation of a drawworks electric drive due to the possibility of emergency lifting of a drilling tool in the event of an accident in an electrical installation in order to eliminate sticking of a drilling tool, as well as high operational efficiency due to an increase in the degree of protection against loss of power of the winch electric drive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148345/07A RU2540947C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Power loss protection for drawwork electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013148345/07A RU2540947C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Power loss protection for drawwork electric drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2540947C1 true RU2540947C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013148345/07A RU2540947C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Power loss protection for drawwork electric drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2540947C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4368499A (en) * | 1981-03-02 | 1983-01-11 | Electronic Specialists, Inc. | Electrical equipment protection apparatus |
| RU2072603C1 (en) * | 1994-03-04 | 1997-01-27 | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина | Method for protection of electric load unit against power faults and device which implements said method |
| RU2400905C1 (en) * | 2009-09-14 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power supply loss protection device |
| RU2450404C1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power loss protection device |
-
2013
- 2013-10-29 RU RU2013148345/07A patent/RU2540947C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4368499A (en) * | 1981-03-02 | 1983-01-11 | Electronic Specialists, Inc. | Electrical equipment protection apparatus |
| RU2072603C1 (en) * | 1994-03-04 | 1997-01-27 | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина | Method for protection of electric load unit against power faults and device which implements said method |
| RU2400905C1 (en) * | 2009-09-14 | 2010-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power supply loss protection device |
| RU2450404C1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Power loss protection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102754346A (en) | Switch load shedding device for a disconnect switch | |
| CN100461574C (en) | Power-supply rectifying system at direct current side with protection device | |
| CN104617783A (en) | Improved structure of MMC (Modular Multilevel Converter) current converter with direct-current fault current-limiting capacity and isolating method | |
| CN104037936A (en) | Economical operation control method for distribution transformers with spare power automatic switching function | |
| CN103762711A (en) | Coal mine system power source switching method and device | |
| RU166093U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTION FROM POWER LOSS OF EMERGENCY DRILL WINCH ELECTRIC DRIVE | |
| RU2540947C1 (en) | Power loss protection for drawwork electric drive | |
| KR101387730B1 (en) | Trigger circuit and switching device using the same | |
| CN103972865A (en) | Control method for preventing motor from being switched into short-circuit fault | |
| JP2010247918A (en) | Emergency power supply unit of elevator | |
| CN101976992B (en) | Soft start control system of construction lifter | |
| RU2450404C1 (en) | Power loss protection device | |
| CN105244858A (en) | Method for preventing misoperation caused by voltage loss after starting distance protection of power grid | |
| CN105406447A (en) | Closing coil protection apparatus | |
| KR101911228B1 (en) | Offshore structure and non-explosion equipment power isolation method thereof | |
| KR20190104506A (en) | Power transfer control method using automatic power transfer control device with load short detection function | |
| CN201797302U (en) | Protective device for lifting of heavy crown block | |
| KR101781287B1 (en) | Trouble free trip system for super-high and high voltage circuit breaker | |
| RU2460198C1 (en) | Power supply loss protection device | |
| CN203397960U (en) | Switching operation locking device for high-tension line | |
| CN104332967A (en) | Distance protection III segment fault opening judging method | |
| CN103972866A (en) | Locking method for preventing motor from being switched into short-circuit fault | |
| KR102679981B1 (en) | Solar photovoltaic individual string-level dc line disconnect/engagement device | |
| CN204013306U (en) | A kind of generator excitation adjusting device and generator system | |
| CN202127284U (en) | Automatic switching device of substation control power supply |