RU25964U1 - Станция управления погружными электронасосами - Google Patents

Description

СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ НОГРУЖНЫМИ ЭЛЕКТРОНАСОСАМИ

Полезная модель относится к устройствам унравлення электродвигателями погружных насосов нефтяных скважин. Станция управления погружными электронасосами может применяется как для добычи нефти, так и в водных хозяйствах, для закачки пластовых вод. Станция предназначена для наружной установки.

Известна станция управления погружными электронасосами ШГС 5805, выпускаемая Харьковским электромеханическим заводом, представляющая собой шкаф одностороннего обслуживания, содержащий блок питания, устройство управления, коммзтационный аппарат, переднюю панель органов управления и индикации, автоматические выключатели блока питания и устройства управления, выключатель концевой, связанный с элеюрической блоьсировкой основной двери; выключатель силового разъема, а также высоковольтный отсек, содержащий выключатель-разъединитель электропитания станции, предохранители, два трансформатора тока, панель резисторов; на нижней панели щкафа выполнены кабельные люки, основная дверь шкафа снабжена замками и имеет герметичное уплотнение; малая дверь, открывающая доступ к передней панели органов управления и

МПК Н02В 1/00 Н 02Р 7/00

индикации, снабжена замками и герметичным уплотнением; дверь высоковольтного отсека снабжена механической блокировкой 1.

Станция управления имеет следующие недостатки: корпус выполнен односекционным, содержащим в одной полости как силовую аппаратуру, работающую с высокими напряжениями и токами, так и блок управления, при этом отсутствует система терморегулирования.

Наиболее близким техническим решением является станция зттравления погружными электронасосами, представляющая собой двухсекционный шкаф, содержащий в верхнем, меньшем отсеке управления устройство управления и переднюю панель органов управления и индикации, а в нижнем, большем силовом отсеке - силовую аппаратуру; на задней стенке шкафа установлена секция ввода кабелей, передняя панель которой выполнена открывающейся, а нижняя имеет кабельные люки. 2.

Станция управления имеет следующие недостатки:

-подключение к входам устройства измерения сопротивления изоляции, системы телемеханики и внешних датчиков осуществляется внутри корпуса станции;

-низкая надежность, обусловленная широким диапазоном колебаний температуры, связанным с нагревом в результате работы силовой аппаратуры.

Технический результат, получаемый при ос5Ш1ествлении заявляемой полезной модели, выражается в повышении ее надежности и улучшении

эксплуатационных характеристик станции.

Сущность нолезной модели состоит в том, что станция управления погружными насосами, содержащая шкаф, в отсеке управления которого размещены средства управления и индикации, в силовом отсеке размещена силовая аппаратура, а на задней стенке расположена секция ввода кабелей с люками для ввода кабелей, снабжена системой терморегулирования, включающей блок вентиляции, установленный на задней стенке пшафа и соединенный с возд тсоводом, расположенным между боковыми стенками шкафа, в которых выполнены отверстия для выпуска воздуха, а также радиатор, встроенный в воздуховод поверхностью, на которой выполнены ребра, и контактирующий другой поверхностью с силовой аппаратурой.

В предпочтительных вариантах реализации полезной модели блок вентиляции содержит, по меньшей мере, один вентилятор, система терморегулирования снабжена нагревательным элементом, установленным на радиаторе со стороны силовой аппаратуры, входное отверстие блока вентиляции и отверстия воздуховода для выпуска воздуха снабжены защитными сетками, станция снабжена отсеком ввода нулевого провода и отсеком подключения внешних датчиков и средств телемеханики, размещенными на задней стенке шкафа ниже сеющи ввода кабелей, в отсеке ввода нулевого провода установлен высоковольтный изолятор с клеммой для подключения нулевого провода, а соответствующий кабельный люк выполнен в нижней части отсека, в отсеке подключения внешних датчиков и

средств телемеханики установлена клеммная колодка, а шкаф вынолнен с донолнительным отсеком для размещения силового дросселя, расноложенным нод силовым отсеком, нри этом система терморегулирования может быть снабжена, по меньшей мере, одним датчиком температуры и, по меньшей мере, одним вентилятором, размещенным в силовом отсеке.

Повышение надежности достигается за счет обеспечения требуемого температурного режима работы элементов силовой аппаратуры системой терморегулирования, которая обеспечивает либо отведение тепла с радиатора потоком воздуха, нагнетаемого блоком вентилящ1и, либо обогрев.

Вынесение всех элементов подключения станции управления на заднюю стенку шкафа позволяет облегчить монтажные работы по подключению к станщга кабелей, так как обеспечивается полная доступность кабельных люков. Станция позволяет проводить двухстороннее обслуживание, что сокращает время монтажных и пуско-наладочных работ.

На Фиг.1 приведена фронтальная проекция станции управления. На Фиг.2 приведена профильная проекция станции управления. На Фиг.З приведен вид сзади станции управления.

На Фиг.4 приведен вид сзади станции управления со снятыми дверьми секции ввода кабелей, отсека ввода нулевого провода, отсека подключения системы телемеханики и внешних датчиков.

На Фиг. 5 приведен фронтальный вид станции управления со снятыми дверьми отсека зпправления и силового отсека.

На Фиг.6 приведен фронтальный вид станции управления со снятыми дверьми отсека управления и силового отсека и снятой панелью управления.

Заявляемая станция управления погружными электронасосами конструктивно состоит из следующих основных узлов (см. Фиг.1, 2): металлического шкафа 1 двухстороннего обслз живания, выполненного в виде вертикально ориентированного прямоугольного параллелепипеда, разделенного на два отсека, смонтированного на основании 2, содержащем отсек с силовым дросселем 3, закрытый спереди и сзади крышками 4 с перфорацией 5; основной двери 6 силового отсека, открывающей доступ к силовым узлам станции; малой двери 7, открывающей доступ в отсек управления станции; корпуса секции 8 ввода кабелей, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, установленного на верхней части задней стенки шкафа станции, и имеющего дверь 9 (см. Фиг. 3). Верхняя стенка секции 8 ввода кабелей представляет собой единое целое с верхней стенкой корпуса станции, а нижняя стенка имеет кабельные люки для ввода кабелей питающей сети и нагрузки. На задней стенке шкафа (см. Фиг. 3, 4) размещены также отсек 10 ввода нулевого провода, предназначенный для подключения нулевого провода к входу устройства контроля сопротивления изоляции системы вторичные обмотки трансформатора - кабель - обмотки двриателя, присоединенному к опорному изолятору 11; отсек 12

подключения внешних датчиков и средств телемеханики с клеммником 13, блок 14 вентиляции, содержащий два вентилятора, например, типа ВК11-1,62-1, зажимы 15 для креплершя силовых кабелей и элементы 16 заземления. Отсеки 10, 12 выполнены в виде прямозтольных параллелепипедов, имеют передние стенки в виде герметичных дверок 17, 18, снабженных замками 19, и нижние стенки с кабельными люками для ввода кабелей. Каждая из дверей 6, 7 и 9 (см. Фиг.1, 3) имеет по два замка 19 и снабжена герметичным уплотнением.

В отсеке управления (см. Фш-. 5) размещены: устройство управления, представляющее собой цифровой контроллер 20, и передняя панель 21 органов зшравления и индикации, выполненная в виде дверки, при открывании которой обеспечивается доступ к электромонтажу и разъемам контроллера 20. Панель контроллера 20 с жидкокристаллическим дисплеем 22 и пленочной клавиатурой 23 размещена на панели 21 органов управления и индикации, на которой также закреплен и корпус контроллера 20. На панели 21 органов управления и индикации установлены: вводной автоматический выключатель 24, автоматический выключатель 25 напряжения системы управления и розетка 26. На задней стенке отсека управления (см. Фиг. 6) закреплен блок 27 коммутации и питания.

В силовом отсеке (см. Фиг. 5) размещена система терморегулирования, содержащая: радиатор 28, два вентилятора 29, например, типа 1,25ЭВ-2,8-6, нагревательные элементы 30. Радиатор 28 встроен в воздуховод

поверхностью, на которой выполнены ребра, т.е. тсазанная поверхность находится внутрн воздуховода и обдувается потоком воздуха, нагнетаемым блоком вентиляцни 14. Воздуховод выполшен между боковыми стенками шкафа 1. Стенка воздуховода, противоположная радиатору, совпадает с задней стенкой шкафа 1 и сообп1;ается с блоком вентиляции 14, представляюш;нм собой вход воздуховода, а выходы воздуховода выполнены на боковых стенках шкафа 1 и закрыты зашдтной сеткой 31 (см. Фиг. 2, 3, 4). Система терморегулирования, в состав которой входят также датчики температуры, управляется контроллером 20. На плоской поверхности радиатора 28 размещена силовая аппаратура, в состав которой входят: управляемый выпрямитель, содержащий плату 32 управления выпрямителем, плату 33 зарядно-разрядных цепей и управляемые вентили 34; инвертор напряжения, содержапщй драйверы 35, управляемые контроллером 20, и IGBT - модуля 36. Один из датчиков температуры, например, типа НП305.38.460.220, установлен на плоской поверхности радиатора, рядом с IGBT - модулями, а другой, например, типа ТМР36 GT, - внутри корпуса контроллера. В состав силовой аппаратуры входит также фильтр, содержащий конденсаторы 37 (см. Фиг.6), размещенные сверху и снизу воздуховода и обдуваемые при работе станции вентиляторами 29, и дроссель 3. На верхней стенке воздуховода на высоковольтном изоляторе 38 закреплена плата 39 устройства контроля сопротивления изоляции системы «вторичные обмотки трансформатора - кабель - обмотки двигате.11я. На

нижней стенке силового отсека установлен концевой выключатель 40 электрической блокировки двери 6. Дверь 9 секции ввода кабелей (см. Фиг. 3, 4, 6) открывает достун к клеммам 41 подключения и планкам 42 с элементами крепления кабелей питающей сети и нагрузки. Секция 8 ввода кабелей соединена с отсеком управления, а через него - с силовым отсеком, переходным отверстием 43.

Сборку станции осуществляют следующим образом. После

предварительной сборки функционально законченные узлы монпфуют в

отсеках шкафа 1. Контроллер 20 вставляют в установочное отверстие на передней панели 21 и крепят его винтами. В левой верхней части отсека управления устанавливают кронпггейны с закрепленными на них: вводным автоматом 24, автоматическим выключателем 25 и розеткой 26. На задней стенке отсека управления на стойках закрепляют блок 27 коммутации и питания. В силовом отсеке устанавливают радиатор 28 , на котором монтируют: нагреватели 30, над ними - драйверы 35; управляемые вентили 34, над ними - плату управления выпрямителем 32 и плату зарядноразрядных цепей 33; IGBT - модули 36. На задней стенке силового отсека монтируют кронштейны с конденсаторами 37, а на верхней и нижней стенках воздуховода монтируют вентиляторы 29. На верхней стенке воздуховода монтируют высоковольтный изолятор 38 и закрепляют на нем плату 39 устройства контроля сопротивления изоляции системы «вторичные обмотки трансформатора - кабель - обмотки двигателя. К нижней стенке силового

.

отсека крепят выключатель 40 концевой электрической блокировки двери. На задней стенке секции 8 ввода кабелей на изоляторах устанавливают клеммы 41 для подключения кабелей питающей сети и нагрузки. На задней стенке шкафа 1 станцрш управления в отсеке 12 подключения внешних датчиков и средств телемеханики устанавливают клеммную колодку 13 для подключения системы телемеханики и внешних датчиков. В отсеке 10 ввода нулевого провода устанавливают опорный высоковольтный изолятор 11. На нижней части задней стенки шкафа 1 устанавливают две скобы 15 с элементами крепления кабелей. В отсеке, выполненном в основании шкафа, на кронштейнах устанавливают силовой дроссель 3.

Монтаж станции управления осуществляют в два этапа.

На первом этапе производят внутренний монтаж станции в производственных условиях завода-изготовителя. Связанные жгуты прокладывают по станции, затем проводят распайку и подключение проводов. На втором этапе производят подключение станции непосредственно на месторождении нефти к внешнему источнику питания и к электроприводу погружного насоса. Подключение производят через секцию 8 ввода кабелей. Кабели вводят в кабельные люки, закрепляют на планках 42, фиксируют и зажимают. Нейтраль вторичной обмотки повышающего трансформатора электропривода погружного насоса подключают кабелем через кабельный люк в отсеке 10 ввода нулевого

провода к ютемме, установленной на изоляторе 11. Средства телемеханики и внешние датчики нодключают к клеммной колодке 13, размещенной в отсеке 12 подключения внешних датчиков и средств телемеханики.

Станция работает следуюпщм образом. На станцию подается напряжение трехфазной сети. Включаются автоматические выключатели 24 и 25, подающие напряжение питания на силовую аппаратуру и на контроллер 20. Датчик температуры системы терморегулирования, находящийся внутри контроллера, измеряет температуру внутри контроллера, сравнивает ее с уставкой и, если она ниже, включает нагреватель внутри контроллера. При достижении требуемой температуры внутри контроллера он включается. Контроллер 20 опрашивает в реальном масштабе времени датчик температуры, находящийся в силовом отсеке. В том случае, если температура в силовом отсеке ниже уставки, система терморегулирования вырабатывает управляющие сигналы, поступающие на входы нагревательного элемента 30, а если выше - на входы вентиляторов 29 и блока вентиляции 14, которые устанавливают требуемый температурный режим, после чего разрешается работа силовой аппаратуры, т. е. подается напряжение на погружной электронасос. Алгоритм функционирования станции и системы терморегулирования определяется контроллером 20, в который вводятся требуемые уставки и режимы с клавиатуры 23, при этом температурный режим в процессе работы внутри отсеков силового и управления поддерживается контроллером 20 автоматически.

при необходимости проведения ремонтных работ вышедший из строя узел демонтируют, и ремонт производят в производственных условиях. Демонтаж станции осуществляется в обратной последовательности.

Заявляемое техническое решение станции управления погружными электронасосами может изготавливаться в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования, как традиционных, так и современных материалов и технологий.

Размещение в силовом отсеке системы терморегулирования повышает надежность станции управления за счет обеспечения требуемого температурного режима элементов силовой аппаратуры.

Вынесение всех элементов подключения на заднюю стетсу шкафа обеспечивает функциональное разделение шкафа на зоны обслуживания, позволяет облегчить монтажные работы по подключению к станции кабелей. Кроме того, техническое обслуживание системы телемеханики и внешних датчиков может проводиться без отключения станции управления и прекращения добычи нефти.

Использованная литература:

1.Устройства комплексные серии ШГС 5805 Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИНБЮ.674791.001 ТО, 1985.

2.Описание полезной модели №22964, кл. Е 21В 43/00, Н 05 К 5/00.

Claims (10)

1. Станция управления погружными электронасосами, содержащая шкаф, в отсеке управления которого размещены средства управления и индикации, в силовом отсеке размещена силовая аппаратура, а на задней стенке расположена секция ввода кабелей с люками для ввода кабелей, отличающаяся тем, что она снабжена системой терморегулирования, включающей блок вентиляции, установленный на задней стенке шкафа и соединенный с воздуховодом, расположенным между боковыми стенками шкафа, в которых выполнены отверстия для выпуска воздуха, а также радиатор, встроенный в воздуховод поверхностью, на которой выполнены ребра, и контактирующий другой поверхностью с силовой аппаратурой.

2. Станция управления погружными электронасосами по п.1, отличающаяся тем, что блок вентиляции содержит, по меньшей мере, один вентилятор.

3. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что система терморегулирования снабжена нагревательным элементом, установленным на радиаторе со стороны силовой аппаратуры.

4. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что входное отверстие блока вентиляции и отверстия воздуховода для выпуска воздуха снабжены защитными сетками.

5. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она снабжена отсеком ввода нулевого провода и отсеком подключения внешних датчиков и средств телемеханики, размещенными на задней стенке шкафа ниже секции ввода кабелей.

6. Станция управления погружными электронасосами по п.5, отличающаяся тем, что в отсеке ввода нулевого провода установлен высоковольтный изолятор с клеммой для подключения нулевого провода, а соответствующий кабельный люк выполнен в нижней части отсека.

7. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.5 и 6, отличающаяся тем, что в отсеке подключения внешних датчиков и средств телемеханики установлена клеммная колодка.

8. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что шкаф выполнен с дополнительным отсеком для размещения силового дросселя, расположенным под силовым отсеком.

9. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что система терморегулирования снабжена, по меньшей мере, одним датчиком температуры.

10. Станция управления погружными электронасосами по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что система терморегулирования дополнительно содержит по меньшей мере один вентилятор, размещенный в силовом отсеке.