RU2676898C1 - Control system of hydraulic drive of sucker rod pump - Google Patents
Control system of hydraulic drive of sucker rod pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676898C1 RU2676898C1 RU2018107545A RU2018107545A RU2676898C1 RU 2676898 C1 RU2676898 C1 RU 2676898C1 RU 2018107545 A RU2018107545 A RU 2018107545A RU 2018107545 A RU2018107545 A RU 2018107545A RU 2676898 C1 RU2676898 C1 RU 2676898C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discrete
- plc
- sucker rod
- hydraulic
- hydraulic drive
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 9
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 101100408464 Caenorhabditis elegans plc-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
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
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/02—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
-
- 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
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам управления и контроля гидравлических приводов штанговых насосов.The invention relates to mechanical engineering, namely to control systems and control of hydraulic drives of sucker rod pumps.
Известна система управления гидравлическим приводом глубинного штангового насоса (патент 90857, публ. 20.01.2010г., бюл. 2). Система управления содержитA known control system for a hydraulic drive of a deep sucker rod pump (patent 90857, publ. 01/20/2010, bull. 2). Control system contains
силовой блок в составе насоса и двигателя, которые соединены с источником тока через частотный преобразователь. Система управления также содержит управляющий контроллер, первый вход которого соединен посредством аналогового блока ввода с датчиками параметров рабочей среды в полостях гидроцилиндра, второй вход посредством цифрового блока ввода соединен с датчиками положения штока гидроцилиндра, а третий вход соединен с блоком питания. Для подачи питания на электрогидравлические распределители и для включения элементов силового блока первый выход контроллера посредством аналогового блока вывода соединен с частотным преобразователем, а второй выход посредством цифрового блока вывода через блок коммутации соединен с первым входом блока коммутационной и силовой аппаратуры, осуществляющим включение или выключение электродвигателя масляного насоса и ТЭН. Со вторым входом блока коммутационной и силовой аппаратуры соединен блок сетевого питания привода. Для плавного регулирования скорости электродвигателя масляного насоса первый выход блока коммутационной и силовой аппаратуры соединен посредством частотного преобразователя с обмотками двигателя. Выходы блока сетевого питания подсоединены к входам датчиков положения штока гидроцилиндра, к входу блока коммутации, к входу управляющего контроллера. Первый вход управляющего контроллера соединен посредством аналогового блока ввода с датчиком уровня масла в гидросистеме, с датчиком температуры масла в гидросистеме и с датчиками давления в полостях гидроцилиндра. Второй выход блока коммутационной силовой аппаратуры соединен с электродвигателем вентилятора охлаждения масла. Третий выход блока коммутационной и силовой аппаратуры соединен с масляными ТЭН. Выход блока сетевого питания подсоединен к входу блока фазоуказателя, выход которого подсоединен к входу аналогового блока ввода. По меньшей мере, один из выходов блока коммутации соединен с электрогидравлической аппаратурой.a power unit comprising a pump and an engine, which are connected to a current source through a frequency converter. The control system also includes a control controller, the first input of which is connected via an analog input unit with sensors of the parameters of the working medium in the cavities of the hydraulic cylinder, the second input by means of a digital input unit is connected to the sensors of the position of the hydraulic cylinder rod, and the third input is connected to the power supply. To supply power to the electro-hydraulic valves and to turn on the power unit elements, the first output of the controller is connected to the frequency converter via an analog output unit, and the second output is connected to the first input of the switching and power equipment unit by switching the oil motor on or off through the switching unit pump and heater. A power supply unit of the drive is connected to the second input of the switching and power equipment unit. To smoothly control the speed of the electric motor of the oil pump, the first output of the block of switching and power equipment is connected via a frequency converter to the motor windings. The outputs of the power supply unit are connected to the inputs of the position sensors of the hydraulic cylinder rod, to the input of the switching unit, to the input of the control controller. The first input of the control controller is connected via an analog input unit with an oil level sensor in the hydraulic system, with an oil temperature sensor in the hydraulic system and with pressure sensors in the cavities of the hydraulic cylinder. The second output of the switching power unit is connected to the electric motor of the oil cooling fan. The third output of the switching and power equipment unit is connected to oil heating elements. The output of the power supply unit is connected to the input of the phase indicator unit, the output of which is connected to the input of the analog input unit. At least one of the outputs of the switching unit is connected to electro-hydraulic equipment.
Недостатком системы является отсутствие контроля внешней среды, что не позволяет обеспечить оптимальную технологичность и надежность работы привода глубинного штангового насоса. The disadvantage of the system is the lack of control of the external environment, which does not allow for optimal manufacturability and reliability of the drive of a deep-well pump.
Задачей изобретения является расширение потребительских свойств системы с целью повышения эффективности работы глубинного оборудования скважины, с одновременным повышением оптимизации работы привода штангового насоса. The objective of the invention is to expand the consumer properties of the system in order to improve the efficiency of downhole equipment of the well, while improving the optimization of the drive of the sucker rod pump.
Техническим результатом является обеспечение контроля над подъемом пластовой жидкости из скважины и обеспечение управления гидроприводом штанговращателя в реальном времени. The technical result is to provide control over the rise of formation fluid from the well and to provide real-time control of the hydraulic actuator of the stem rotator.
Технический результат достигается тем, что система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер, дискретные входы которого соединены с выключателем, с выходами датчика положения штанговращателя, с дискретными выходами преобразователя. Коммуникационный порт программируемого логического контроллера соединен со счетчиком электроэнергии, с датчиком потока жидкости, эхолотом. К дискретным выходам программируемого логического контроллера подсоединено промежуточное реле, управляющее электромагнитом, дискретные входы частотного преобразователя, входная силовая шина которого подключена к питающей сети, а его выходная силовая шина подключена к электродвигателю насоса гидравлического привода штангового насоса.The technical result is achieved by the fact that the control system of the hydraulic drive of the sucker rod pump contains a programmable logic controller, the discrete inputs of which are connected to the switch, with the outputs of the encoder position sensor, with discrete outputs of the converter. The communication port of the programmable logic controller is connected to an electricity meter, to a liquid flow sensor, and an echo sounder. An intermediate relay controlling an electromagnet is connected to the discrete outputs of the programmable logic controller, the discrete inputs of the frequency converter, the input power bus of which is connected to the mains, and its output power bus is connected to the pump motor of the hydraulic pump of the rod pump.
В качестве промежуточного реле, которое взаимодействуют с электромагнитом, используются полупроводниковое реле постоянного тока.As an intermediate relay that interacts with an electromagnet, a semiconductor DC relay is used.
Коммуникационный порт программируемого логического контроллера использует линию связи RS-485 и протокол связи ModbusRTU.The communication port of the programmable logic controller uses the RS-485 communication line and the ModbusRTU communication protocol.
На фиг. 1 представлена функциональная схема системы управления гидравлическим приводом штангового насоса.In FIG. 1 shows a functional diagram of a control system for a hydraulic drive of a sucker rod pump.
Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер 1 (далее ПЛК), аналоговой и дискретный выходы которого подключены к соответствующим входам частотного преобразователя 2, выходная силовая шина которого подключена к электродвигателю 3 насоса гидравлического привода штангового насоса, а входная силовая шина к рубильнику питающей сети 4. Первый дискретный вход ПЛК подсоединен к выключателю 5, второй и третий дискретные входы ПЛК подключены к первому и второму выходу частотного преобразователя 2. Через коммуникационный порт к ПЛК подключены эхолот 6, датчик потока жидкости 7 и счетчик электроэнергии 8. Второй дискретный выход ПЛК подключен к промежуточному реле 9, соединенному с электромагнитом, управляющим гидроприводом штанговращателя. Четвертый и пятый дискретные входы ПЛК соединены с двумя датчиками положения штанговращателя 11. The control system of the hydraulic drive of the sucker rod pump contains a programmable logic controller 1 (hereinafter referred to as the PLC), the analogue and discrete outputs of which are connected to the corresponding inputs of the frequency converter 2, the output power bus of which is connected to the electric motor 3 of the pump of the hydraulic drive of the sucker rod pump, and the input power bus to the power switch network 4. The first discrete input of the PLC is connected to the switch 5, the second and third discrete inputs of the PLC are connected to the first and second output of the frequency 2. After the forming the communication port connected to a
ПЛК 1 начинает работу (при нормальных условиях эксплуатации) при подаче на его первый дискретный вход дискретного сигнала от источника постоянного напряжения (на схеме не показан) выключателем «пуск/стоп» 5. Напряжение силовой питающей сети, а также напряжение к источникам питания датчиков и ПЛК (на схеме не показаны) подается через вводной рубильник 4. Датчики положения штанговращателя 11 расположены на опоре гидроцилиндра и предназначены для определения соответствующего положения штанговращателя относительно опоры. Таких датчиков должно быть установлено два, для верхнего и нижнего положения штанговращателя. Срабатывание датчиков штанговращателя 11 подтверждает факт смены направления его движения вниз или вверх соответственно.
Электромагнит 10 предназначен для открытия или закрытия гидравлического клапана (на схеме не показан), который путем открытия/закрытия соответствующей напорной линии, осуществляет управление гидроприводом штанговращателя. Подача и снятие команд на промежуточное реле 9, осуществляется при наличии сигналов о смене направления движения штанговращателя, поступающих от датчиков положения штанговращателя 11. Подача команды на промежуточное реле 9 может осуществляться как при движении штанговращателя вверх или вниз, так и в обоих направлениях, в зависимости от состояния скважины. The
Длительность открытия напорной лини (включен электромагнит 10) определяет величину угла поворота штанговращателя. Управление гидроприводом штанговращателя позволяет обеспечить более эффективную очистку насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафиновых отложений и, как следствие, снизить энергозатраты на подъем пластовой жидкости. Частотный преобразователь 2, подключен через автоматы токовой защиты (на схеме не показаны). Первый и второй дискретные выходы частотного преобразователя 2 соединены со вторым и третьим дискретными входами ПЛК. Через эти выходы частотный преобразователь передает на входы ПЛК сигналы об ошибках, выявленных при работе частотного преобразователя. Первый аналоговый выход ПЛК соединен с первым аналоговым входом напряжения частотного преобразователя 2, величина сигнала первого аналогового выхода ПЛК задает частоту силового трехфазного электропитания на силовом трехфазном выходе частотного преобразователя 2, подключенного к электродвигателю 3 гидравлического насоса. Первый дискретный выход ПЛК соединен с первым дискретным входом частотного преобразователя 2 и предназначен для старта работы преобразователя частоты. Все датчики, коммуникационные устройства и ПЛК запитаны от источников постоянного тока (на схеме не показаны), которые подключены к питающей сети через автоматы токовой защиты (не схеме не показаны). По результатам сравнения данных об уровне жидкости в скважине, которые поступают от эхолота 7 и данных об объеме поступающей из скважины жидкости, которые поступают от датчика потока жидкости 8, ПЛК, в зависимости от соотношения указанных данных, изменяет параметры сигнала на своем аналоговом выходе 1 при движении штока гидроцилиндра вверх или вниз. Таким образом, система управления изменяет скорость вращения асинхронного двигателя, который управляет движением штока гидроцилиндра привода глубинного штангового насоса. Изменение скорости вращения двигателя изменяет регулируемые параметры (количество двойных ходов штока гидроцилиндра, либо скорость движения штока гидроцилиндра вверх или вниз при сохранении количества двойных ходов), изменением указанных параметров система управления обеспечивает оптимальное заполнение глубинного насоса. The duration of the opening of the pressure line (the
Управление и контроль объемов поднимаемой пластовой жидкости и величины потребляемой электроэнергии на подъем пластовой жидкости позволяет достигнуть оптимального значения коэффициента энергозатрат на кубический метр поднимаемой жидкости, таким образом повысить эффективность работы глубинного оборудования скважины. Management and control of the volumes of the reservoir fluid to be lifted and the amount of energy consumed to raise the reservoir fluid allows us to achieve the optimal value of the coefficient of energy consumption per cubic meter of fluid to be raised, thereby increasing the efficiency of the downhole equipment.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018107545A RU2676898C1 (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Control system of hydraulic drive of sucker rod pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018107545A RU2676898C1 (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Control system of hydraulic drive of sucker rod pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2676898C1 true RU2676898C1 (en) | 2019-01-11 |
Family
ID=65024991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018107545A RU2676898C1 (en) | 2018-03-01 | 2018-03-01 | Control system of hydraulic drive of sucker rod pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2676898C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767669C1 (en) * | 2021-08-12 | 2022-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" | Sucker rod pump hydraulic drive control system |
RU2806837C1 (en) * | 2023-06-15 | 2023-11-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Гидроприводы Конькова" | Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU90857U1 (en) * | 2009-10-13 | 2010-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный Комплекс "Фотон" | HYDRAULIC DRIVE CONTROL SYSTEM FOR DEPTH BAR PUMP (OPTIONS) |
RU2381384C1 (en) * | 2005-10-13 | 2010-02-10 | Пампвелл Солюшнз Лтд. | Method and system to control rod travel in system pumping fluid out of well |
RU126061U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-20 | Павлова Ольга Анатольевна | HYDRAULIC DRIVE DRIVE CONTROL SYSTEM |
RU2646934C1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-03-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" | Sucker rod pump hydraulic drive control system |
-
2018
- 2018-03-01 RU RU2018107545A patent/RU2676898C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2381384C1 (en) * | 2005-10-13 | 2010-02-10 | Пампвелл Солюшнз Лтд. | Method and system to control rod travel in system pumping fluid out of well |
RU90857U1 (en) * | 2009-10-13 | 2010-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный Комплекс "Фотон" | HYDRAULIC DRIVE CONTROL SYSTEM FOR DEPTH BAR PUMP (OPTIONS) |
RU126061U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-20 | Павлова Ольга Анатольевна | HYDRAULIC DRIVE DRIVE CONTROL SYSTEM |
RU2646934C1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-03-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" | Sucker rod pump hydraulic drive control system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767669C1 (en) * | 2021-08-12 | 2022-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" | Sucker rod pump hydraulic drive control system |
RU2806837C1 (en) * | 2023-06-15 | 2023-11-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Гидроприводы Конькова" | Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105422521A (en) | Hydraulic linear drive system based on control of servo pumps, and control method | |
CN103649560B (en) | For the hydraulic system of construction plant | |
CN203702702U (en) | Hydraulic control system and concrete pumping device | |
CN107780885B (en) | Method and device for intelligently switching on and off well | |
RU2676898C1 (en) | Control system of hydraulic drive of sucker rod pump | |
CN105508324A (en) | Hydraulic vibration type high-power wave generation system and control method thereof | |
CN105240329A (en) | Servo pump control hydraulic system | |
RU2646934C1 (en) | Sucker rod pump hydraulic drive control system | |
CN108119419A (en) | A kind of electrohydraulic servo system of new type hydraulic turbine governor | |
CN102628290B (en) | Grab controller, control system and control method as well as engineering mechanical equipment | |
CN102042159A (en) | Stepped closing device capable of adjusting closing rate of pumped storage group | |
CN201166021Y (en) | Pump control type electrohydraulic actuator | |
CN102788048B (en) | Engineering mechanical hydraulic oil tank, control method thereof and engineering machine | |
CN205207295U (en) | Servo pump control hydraulic pressure straight line actuating system | |
RU2806837C1 (en) | Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps | |
CN203979596U (en) | A kind of electric hydaulic valve final controlling element | |
CN205117850U (en) | Servo pump control hydraulic system | |
RU2298914C2 (en) | Apparatus for automatic controlling of water flow rate supplied by pump-and-power unit | |
CN204716455U (en) | A kind of turbine-generator units speed regulator loss protecting system | |
CN215763572U (en) | Flow-regulating hydraulic valve | |
CN202925612U (en) | Automatic water supplementation system of pool | |
CN203430911U (en) | Pressure maintaining system for hydraulic machine | |
CN204921362U (en) | A cleaning system for impeller pump | |
RU120159U1 (en) | DEPTH PUMP PUMP DRIVE CONTROL SYSTEM (OPTIONS) | |
RU2605490C2 (en) | Wind turbine blades angle hydraulic control system |