RU2655948C1 - Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей - Google Patents
Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655948C1 RU2655948C1 RU2017109534A RU2017109534A RU2655948C1 RU 2655948 C1 RU2655948 C1 RU 2655948C1 RU 2017109534 A RU2017109534 A RU 2017109534A RU 2017109534 A RU2017109534 A RU 2017109534A RU 2655948 C1 RU2655948 C1 RU 2655948C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulation
- submersible
- overloads
- overvoltages
- submersible electric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и внутрискважинного оборудования, а именно может быть использовано для регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей (ПЭД) в составе установки электрического центробежного насоса (УЭЦН). Устройство содержит герметичный корпус с расположенными в нем датчиками тока и напряжения, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений. При этом корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и внутрискважинного оборудования, а именно может быть использовано для регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей (ПЭД) в составе установки электрического центробежного насоса (УЭЦН).
Общеизвестно, что надежность любых сложных систем определяется надежностью наиболее слабого элемента. В случае УЭЦН, погружаемых в скважины и состоящих из погружного электродвигателя, протектора, фильтра насоса, центробежного насоса, основного кабеля, соединительной муфты, кабеля-удлинителя (комплектующего кабеля) и кабельного ввода, наиболее чувствительным элементом системы является ПЭД в силу наименьшего уровня изоляции по сравнению с другими элементами системы. Он не только подвержен термобарической, газовой и химической агрессии скважинной среды, но и страдает при внутренних (коммутационных) и внешних (атмосферных) перенапряжениях в изоляции погружного электродвигателя. Под выходом из строя ресурса изоляции ПЭД считается электропробой обмоток электродвигателя, а также недопустимое снижение уровня изоляции обмоток.
Известен способ определения технического состояния электропогружных установок для добычи нефти [RU 2213270 С2, МПК F04D 13/10, F04D 15/00, опубл. 27.09.2003], способ определения технического состояния электропогружных установок для добычи нефти, в котором регистрируют и анализируют сигнал, порождаемый вибрацией элементов конструкции установки, отличающийся тем, что регистрируют сигнал от переменной составляющей суммы фазных токов питания путем установки датчика напряжения одновременно на три фазы питающего кабеля, анализируют форму и амплитуду полученного сигнала и, сравнивая со значениями предыдущих измерений, оценивают возможность ее дальнейшей эксплуатации.
Недостатком данного изобретения является невозможность регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружного электродвигателя в результате воздействия перенапряжений внутри скважины.
Известен способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока [RU 2532762 С1, МПК G01R 31/34, опубл. 10.11.2014], способ диагностики технического состояния силового электрооборудования, включающий запись зависимостей от времени напряжения и тока, потребляемых электродвигателем, выполняемую с помощью датчиков напряжения, обработку сигналов фильтром низких частот с последующей программной обработкой полученных сигналов для диагностики и оценки остаточного ресурса, отличающийся тем, что определяют расхождение амплитуд сигналов токов, напряжений и мощности каждой фазы, рассчитывают коэффициенты несимметрии тока, напряжений, мощности и коэффициенты гармонических колебаний, используя программный фильтр низких частот, отфильтровывают спектр исследуемых частот от общего сигнала, затем определяют уровень влияния качества питающего напряжения в части наличия несимметрии, импульсов перенапряжения и высших гармонических составляющих и при помощи программного обеспечения на основе получаемых данных с учетом текущего задания выходной координаты определяют техническое состояние электропривода и оценивают остаточный ресурс.
Недостатком данного изобретения является невозможность регистрации, идентификации перенапряжений в изоляции погружного электродвигателя внутри скважины.
Также, в настоящее время контроль состояния изоляции питающего кабеля и ПЭД осуществляется измерением ее сопротивления с помощью погружной телеметрии.
Недостатком данного способа контроля является сложность регистрации кратности, повторяемости и формы кривой перенапряжений и невозможность оценить степень влияния отдельного вида перенапряжения на расход ресурса изоляции.
Задачей изобретения является создание устройства регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей, при осуществлении которого достигается технический результат, заключающийся в возможности регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей УЭЦН, тем самым контролируя чрезмерное количество внешних (атмосферных) или внутренних (коммутационных) перенапряжений, оказываемых влияние на конкретный электродвигатель, для возможного принятия оправданных предупредительных мероприятий по ограничению количества определенных видов (внешних или внутренних) перенапряжений, а также оценивая ресурс изоляции ПЭД, принимать решение о продолжении использования в работе, проведении мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту для поддержания работоспособности или замене погружного электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей содержит герметичный корпус с расположенными в нем датчиками, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений, отличающееся тем, что указанный корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных.
На фиг. 1 схематично изображен блок системы регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей.
На фиг. 2 изображено устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей, соединенное с погружным электродвигателем, разрез по А-А.
Устройство 1 регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей содержит герметичный цилиндрический корпус 2, выполненный из прочного материала, например сталь. Корпус 2 жестко присоединен к погружному электродвигателю 3 (фиг. 2), например, при помощи муфты. Регистрация количества разрядов, амплитуды, даты и время возникновения перенапряжений осуществляется датчиками 4, имеющими возможность соединения с каждой фазой 8 (А, В, С) питающего кабеля (фиг. 1). Сигнал, поступающий с датчиков 4, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 5 и передается на микроконтроллер 6 для подсчета остаточного ресурса изоляции погружного электродвигателя, например, с помощью алгоритма, описанного в работах [1, 2]. Передача результатов измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных происходит через модем 7, установленный в герметичном цилиндрическом корпусе 2.
Устройство 1 регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей работает следующим образом.
Устройство 1 регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей соединяется с погружным электродвигателем 3, например, при помощи муфты. При погружении электродвигателя 3 в забой скважины и включении его в работу, при появлении опасного напряжения для его изоляции и изоляции фазных проводников 8 (А, В, С), датчики 4 тока и напряжения регистрируют количество разрядов, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений. Сигнал, поступающий с датчиков 4 тока и напряжения, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 5 и передается на микроконтроллер 6, где через встроенный алгоритм, например, описанный в работах [1, 2], идентифицируется вид перенапряжения (внутреннее или внешнее), оказываемого влияние на изоляцию электродвигателя, и оценивается остаточный ресурса изоляции погружного электродвигателя. Идентификация перенапряжений заключается в оценке характеристик перенапряжения: кратность и формы кривой волны перенапряжения. Передача измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных происходит через модем 7.
Полученные значения позволяют оценивать состояние ресурса изоляции ПЭД, выявлять неисправности на ранней стадии возникновения, планировать рациональные сроки проведения ремонтов.
Список использованных источников
1. Сухачев И.С., Сушков В.В., Гладких Т.Д. Алгоритм оценки риска потерь в нефтедобыче при отказе погружного электродвигателя // Динамика систем, механизмов и машин. - 2016. - Т. 3, №1. С. 163-166.
2. Сухачев И.С., Сушков В.В. Моделирование расхода ресурса изоляции погружных электродвигателей при разнообразных воздействиях // Динамика систем, механизмов и машин. - 2016. - Т. 3, №1. С. 166-169.
Claims (1)
- Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей, содержащее герметичный корпус с расположенными в нем датчиками тока и напряжения, устанавливаемыми на каждую фазу питающего кабеля, которые регистрируют количество разрядов, продолжительность, амплитуду, дату и время возникновения перенапряжений, отличающееся тем, что указанный корпус выполнен с возможностью соединения с погружным электродвигателем, при этом устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, модем с функцией широкополосной передачи измерений через питающий кабель на станцию управления погружным электродвигателем для хранения и обработки данных.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109534A RU2655948C1 (ru) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109534A RU2655948C1 (ru) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655948C1 true RU2655948C1 (ru) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017109534A RU2655948C1 (ru) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655948C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193162U1 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-10-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для контроля расхода ресурса и прогнозирования времени начала технического обслуживания изделий |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4536686A (en) * | 1984-07-26 | 1985-08-20 | Gartner Joseph J | Electric motor fault and dynamic braking protection system |
| RU2425390C1 (ru) * | 2009-11-16 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
| RU2431152C2 (ru) * | 2009-11-23 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ диагностики механизмов и систем с электрическим приводом |
| RU2532762C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
-
2017
- 2017-03-21 RU RU2017109534A patent/RU2655948C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4536686A (en) * | 1984-07-26 | 1985-08-20 | Gartner Joseph J | Electric motor fault and dynamic braking protection system |
| RU2425390C1 (ru) * | 2009-11-16 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
| RU2431152C2 (ru) * | 2009-11-23 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ диагностики механизмов и систем с электрическим приводом |
| RU2532762C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU193162U1 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-10-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для контроля расхода ресурса и прогнозирования времени начала технического обслуживания изделий |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7847580B2 (en) | System and method for motor fault detection using stator current noise cancellation | |
| Tsyokhla et al. | Online condition monitoring for diagnosis and prognosis of insulation degradation of inverter-fed machines | |
| US7777516B2 (en) | System and method for bearing fault detection using stator current noise cancellation | |
| US10184986B2 (en) | System for condition monitoring of electric machine, mobile phone and method thereof | |
| US10408879B2 (en) | Method and apparatus for diagnosing a fault condition in an electric machine | |
| CN106304846B (zh) | 用于确定同步机故障状态的方法和系统 | |
| RU2626231C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния и оценки остаточного ресурса электромеханического агрегата с асинхронным двигателем | |
| US10088506B2 (en) | Method for detecting a fault condition in an electrical machine | |
| US20240103098A1 (en) | Method and device for analysing the state, condition and power quality of transformers in power grids | |
| RU2431152C2 (ru) | Способ диагностики механизмов и систем с электрическим приводом | |
| WO2019017222A1 (ja) | 回転機システムの診断装置、電力変換装置、回転機システム、および回転機システムの診断方法 | |
| RU2655948C1 (ru) | Устройство регистрации, идентификации перенапряжений и оценки остаточного ресурса изоляции погружных электродвигателей | |
| US20130187389A1 (en) | Method for predictive monitoring of switch contactors and system therefor | |
| RU2425390C1 (ru) | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока | |
| Kompella et al. | Estimation of nascent stage bearing faults of induction motor by stator current signature using adaptive signal processing | |
| Lindahl et al. | Noncontact sensors and nonintrusive load monitoring (NILM) aboard the USCGC spencer | |
| KR101108306B1 (ko) | 변압기용 압력 계전기의 진동 측정 장치 및 이의 제어 방법 | |
| KR101600698B1 (ko) | 전력용 변압기 수명 예측 시스템 및 방법 | |
| RU2532762C1 (ru) | Способ диагностики и оценки остаточного ресурса электроприводов переменного тока | |
| Jensen et al. | A more robust stator insulation failure prognosis for inverter-driven machines | |
| KR100905971B1 (ko) | 발전-전동기 운전중 진단 시스템 및 방법 | |
| RU198138U1 (ru) | Устройство магнитно-акустической диагностики установки электрического центробежного насоса | |
| Metelkov et al. | Method for Estimating a Residual Resource of Induction Motor Winding Insulation Based on Capacitive Leakage Currents | |
| RU2356061C1 (ru) | Способ автоматического контроля механических повреждений трехфазных асинхронных электродвигателей | |
| EA040522B1 (ru) | Способ определения начального периода изменения технического состояния электропогружных установок для добычи нефти |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200322 |