RU2594898C2 - Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти - Google Patents
Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594898C2 RU2594898C2 RU2014154267/07A RU2014154267A RU2594898C2 RU 2594898 C2 RU2594898 C2 RU 2594898C2 RU 2014154267/07 A RU2014154267/07 A RU 2014154267/07A RU 2014154267 A RU2014154267 A RU 2014154267A RU 2594898 C2 RU2594898 C2 RU 2594898C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- windings
- electric motor
- plunger pump
- stroke
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
- F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
- H02P25/062—Linear motors of the induction type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти. Технический результат заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы. Способ заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающем плавное перемещение штока и изменение направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток. Подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящем от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе. Нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором. Рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора исходя из рабочего хода плунжерного насоса, и ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам управления линейными электродвигателями, а конкретно, к способу управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти.
Из уровня техники известен способ управления линейным электродвигателем привода плунжерного насоса, который заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающем плавное перемещение штока, и изменении направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, при этом изменение очередности подключения обмоток происходит по сигналу концевых датчиков, которые и задают амплитуду хода штока (см., например, EP 1018601 (А2), опубл. 12.07.2000, F04B 17/04).
В случае применения вышеуказанного способа для управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, потребуется соединить кабелем концевые датчики, которые располагаются в скважине, на большой глубине, со станцией управления, которая располагается на поверхности. Длина такого кабеля может составить несколько километров, а следовательно, возникают риски обрыва кабеля, при этом точность передачи информации не гарантирована, что может привести к неэффективной работе плунжерного насоса для добычи нефти. Кроме того, существенно увеличивается стоимость насосной установки. Таким образом, этот способ управления, для линейного электродвигателя, используемого в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, практически не приемлем.
Наиболее близкими к заявляемому способу являются известные из уровня техники бездатчиковые способы управления линейными электродвигателями, заключающиеся в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающем плавное перемещение штока и изменение направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, в которых изменение очередности подключения обмоток происходит при возрастании тока электродвигателя в результате механического упора штока в крайних положениях (см., например, US 5793834 (А), опубл. 11.08.1998, Н02Р 6/18).
Применение такого способа управления для линейного электродвигателя, используемого в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти недопустимо, по следующим причинам.
При движении штока и соединенного с ним плунжера насоса вниз срабатывает запорный клапан и начинается всасывание пластовой жидкости в насос, масса столба пластовой жидкости давит на плунжер, при этом ток электродвигателя близок к току холостого хода. Масса штока погружного линейного электродвигателя составляет несколько сотен килограммов и при его движении вниз накапливается большая кинетическая энергия. Для того чтобы не произошло разрушение электродвигателя при контакте штока с нижним упором, помимо установки мощного демпфера, необходимо максимальное снижение скорости перемещения штока, что приводит к существенному снижению производительности насосной установки. Однако для получения максимального КПД, скорость движения штока должна выбираться исходя из получения максимальной производительности.
С другой стороны, при движении штока и соединенного с ним плунжера насоса вверх, на плунжер давит огромный (как правило, более километра) столб пластовой жидкости, при этом ток электродвигателя близок к максимальному, а следовательно, малейшее увеличение сопротивления ходу штока может быть воспринято системой управления как верхний упор. При этом произойдет переключение на обратный ход штока, в результате чего сократится рабочий ход плунжера, а следовательно, и производительности насосной установки.
Заявленное изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков. Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы.
Указанный результат достигается следующим способом управления.
Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающем плавное перемещение штока и изменение направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, и характеризуется тем, что подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящем от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе, при этом рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора исходя из рабочего хода плунжерного насоса.
Нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором, а рабочий ход штока ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса.
Под мертвой точкой (верхней и нижней), в рамках данной заявки, следует понимать механический упор штока в крайних точках его хода.
Реализуется заявленный способ следующим образом.
У конкретного электродвигателя ход штока определяется числом последовательных подключений обмоток статора и зависит от количества этих обмоток, но точно определить положение штока после остановки электродвигателя при отсутствии каких-либо датчиков очень сложно. Поэтому после остановки электродвигателя при нарушении в системе питания или срабатывании защиты, сначала определяется нижняя мертвая точка. Для этого производится перемещение штока вниз с пониженной скоростью, при которой кинетическая энергия может быть погашена упругим элементом, установленным между штоком и упором. При возрастании тока электродвигателя до заданной величины отмечается нижняя мертвая точка. Затем шток электродвигателя перемещается вверх в исходное положение, отстоящее от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе. Исходное положение фиксируется станцией управления, и насосная установка переходит в рабочий режим. Рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора исходя из рабочего хода плунжерного насоса, и ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки. Обратный ход штока ограничен числом последовательных подключений обмоток до достижения исходного положения, зафиксированного станцией управления. Таким образом, в рабочем режиме исключен механический упор подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса. Это позволяет в рабочем режиме электродвигателю работать с максимальной скоростью. Таким образом, обеспечивается технический результат заявленного изобретения, который заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы.
Claims (3)
1. Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, заключающийся в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающем плавное перемещение штока и изменение направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, отличающийся тем, что подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящем от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе, при этом рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора исходя из рабочего хода плунжерного насоса.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочий ход штока ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154267/07A RU2594898C2 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
PCT/RU2015/000944 WO2016108739A1 (ru) | 2014-12-31 | 2015-12-29 | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154267/07A RU2594898C2 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014154267A RU2014154267A (ru) | 2016-07-27 |
RU2594898C2 true RU2594898C2 (ru) | 2016-08-20 |
Family
ID=56284746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014154267/07A RU2594898C2 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594898C2 (ru) |
WO (1) | WO2016108739A1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU771842A1 (ru) * | 1978-10-31 | 1980-10-15 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Устройство дл управлени погружным линейным электродвигателем возвратнопоступательного движени |
SU1136294A1 (ru) * | 1983-06-14 | 1985-01-23 | Предприятие П/Я М-5671 | Электропривод возвратно-поступательного движени |
US5793834A (en) * | 1995-09-12 | 1998-08-11 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Method for detecting position of linear stepping motor and apparatus therefor |
EP1018601A2 (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reciprocating pumps with linear motor driver |
RU2362039C2 (ru) * | 2005-02-02 | 2009-07-20 | БиАрПи ЮЭс ИНК. | Способ управления насосным узлом |
RU2522347C2 (ru) * | 2012-08-21 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазовые космические технологии" | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
RU145258U1 (ru) * | 2014-05-29 | 2014-09-10 | Валерий Алексеевич Калий | Погружной линейный электродвигатель |
-
2014
- 2014-12-31 RU RU2014154267/07A patent/RU2594898C2/ru active IP Right Revival
-
2015
- 2015-12-29 WO PCT/RU2015/000944 patent/WO2016108739A1/ru active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU771842A1 (ru) * | 1978-10-31 | 1980-10-15 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Устройство дл управлени погружным линейным электродвигателем возвратнопоступательного движени |
SU1136294A1 (ru) * | 1983-06-14 | 1985-01-23 | Предприятие П/Я М-5671 | Электропривод возвратно-поступательного движени |
US5793834A (en) * | 1995-09-12 | 1998-08-11 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Method for detecting position of linear stepping motor and apparatus therefor |
EP1018601A2 (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reciprocating pumps with linear motor driver |
RU2362039C2 (ru) * | 2005-02-02 | 2009-07-20 | БиАрПи ЮЭс ИНК. | Способ управления насосным узлом |
RU2522347C2 (ru) * | 2012-08-21 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазовые космические технологии" | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
RU145258U1 (ru) * | 2014-05-29 | 2014-09-10 | Валерий Алексеевич Калий | Погружной линейный электродвигатель |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016108739A1 (ru) | 2016-07-07 |
RU2014154267A (ru) | 2016-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2911930C (en) | Power unit of hydraulic pumping unit and corresponding hydraulic pumping unit | |
RU2014151998A (ru) | Погружной электродвигатель с зазором с ферромагнитной жидкостью | |
WO2012010993A3 (en) | Electric motor with varying torque efficiency profile | |
RU2669019C1 (ru) | Ступень погружного винтового скважинного нефтяного насоса с погружным приводом | |
CN202181885U (zh) | 液压抽油机 | |
MX2016013205A (es) | Bomba subterranea con modo de limpieza de bomba. | |
CN104632766A (zh) | 一种基于运动速度调控液压油流速的液压缸控制系统 | |
RU2594898C2 (ru) | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти | |
US10487632B2 (en) | Systems and methods for operating a linear motor to prevent impacts with hard stops | |
RU151450U1 (ru) | Гидравлический привод штангового скважинного насоса | |
RU2652266C2 (ru) | Система и способ определения момента достижения линейным двигателем концевых упоров | |
RU2522347C2 (ru) | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем | |
WO2017074213A8 (ru) | Статор линейного погружного электродвигателя и способ его сборки | |
RU2370671C1 (ru) | Насосная установка | |
CN205013223U (zh) | 一种电磁式柱塞泵装置 | |
RU2680776C1 (ru) | Системы и способы для обнаружения условий срыва подачи насоса и управления двигателем для предотвращения удара плунжера по жидкости | |
CN206346892U (zh) | 一种井下直线电机双作用往复抽油泵采油装置 | |
RU2519154C1 (ru) | Скважинная насосная установка | |
CN103683720A (zh) | 端部套、整形芯差动整形机构 | |
CN204203001U (zh) | 一种压力试验机 | |
RU156794U1 (ru) | Рабочий модуль насосного агрегата | |
CN2784631Y (zh) | 水泵缺水保护装置 | |
Gwozdziewicz et al. | Electromagnetic forces in switched reluctance linear tubular motor for reciprocating pump | |
CN2844515Y (zh) | 水泵缺水保护装置 | |
CN111894841A (zh) | 一种潜油柱塞泵的防撞控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180101 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190201 |