SU1120442A1 - Способ защиты двигател электропривода глубинного поршневого насоса - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГЛУБИННОГО ПОРШНЕВОГО НАСОСА, основанный на измерении в течение цикла контрол  потребл емой электроприводом мощности, сравнении результатов измерени  с предельными уставками и формировании сигнала отключени  в случае превьппени  .предельных уставок заданного числа раз, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  надежности дл  устранени  ложных отключений, дополнительно производ т дискретизацию кривой потребл емой мощности по времени в течение циклов контрол , которые раздел ют паузой отсутстви  контрол  фиксированной длительности, , производ т сравнение каждого дискретного значени  с соответствующими аналогичными значени ми, полученными на предыдущем цикле контрол , и формируют указанньй сигнал отключени  электропривода насоса при обнаруже (Л нии вькода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на преды§ дущем цикле контрол .

Description

Изабретение относитс  к электротехнике , а именно к способам защиты двигател  электропривода от аварийных режимов, и может быть использо . вано дл  защиты двигател  электропри вода скважин, оборудованных глубинными поршневыми насосами.

Известен способ заситы электропривода глубинного поршневого насоса , основанный на контроле потребл емой электроприводом мощности, определении количества пиковых значений потребл емой активной мощности приводного двигател  при ходе поршн  вверх и вниз за фиксированное врем , сравнении полученной эталонной величины с эталонным графиком изменени  активной мощности и отключении приводного электродвигател  при их несовпадении |jj .

Однако дл  данного способа характерна недостаточна  надежность защит вследствие низкой чувствительности и нарушени м режимов работы электропривода , не вызывающих значительного изменени  числа рабочих циклов насоса в/единицу времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ защиты двигател  электропривода глубинных штанговых насосов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребл емой приводным электродвигателем, в выделенных циклах измерени , причем в нормальном режиме работы в течение одного цикла измерени  определ ют начальную сумму длительностей промежутков времени превьш1ени  потребл емой мощности заданной уставки, фиксируют полученную начальную сумму, затем в каждом цикл измер ют сумму длительностей промежутков времени превышени  потребл емой мощности, сравнивают эту сумму с начальной и формируют сигнал отклю чени  в случае превьш1ени  текущей суммы начальной 2 |.

Однако дл  известного способа характерна недостаточна  надежность, выражающа с  в том, что в реальных услови х нормальной работы глубиннонасосных скважин происход т плавные колебани  нагрузки на поршневом насосе вследствие изменени  проницаемост пласта, привод щие к колебанию прито-55 ка нефти к насосу, изменению коэффициента его заполнени , уходу контролируемой мощности за жестко установленные пределы и ложньм отключени м электропривода.

Цель изобретени  - повышение на-, дежности защиты дл  устранени  ложных отключений при плавных колебани х нагрузки на насос.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу защиты двигател электропривода глубинного поршневого насоса, основанному на измерении в течение цикла контрол  потребл емой электроприводом мощности, сравнении результатов измерени  с предельными уставками и формировании сигнала отключени  в случае превьш1ени  предельных уставок заданного числа раз, дополнительно производ т дискретизацию кривой потребл емой мощности по времени в течение циклов контрол  которые раздел ют паузой отсутстви  контрол  фиксированной длительности, производ т сравнение каждого дискретного значени  с соответствующими аналогичными значени ми, полученными на предыдущем цикле контрол , и формируют сигнал отключени  электропривода насоса при обнаружении выхода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на предьщущем цикле контрол .

На фиг. 1 приведены кривые, по сн ющие сущность предложенного способ ( случай, соответствующий дискретизации по времени), а: изменение потребл емой мощности Р(t) за i-й цикл контрол , условно равный периоду качани  насоса дл  нормальной работы; б: изменение потребл емой мощности (t) за (1+1)-й цикл контрол , также равный периоду качани  насоса дл  аварийной ситуации; на фиг. 2 - схема устройства, реализующего способ . -. . .

Циклы контрол  i и (i+1) разделены одной паузой отсутстви  контрол  фиксированной длительности. Обозначени  , и соответствуют заданным предельным значени м мощности, ut Const - интервал дискретизации, т.е. врем , через которое производитс  измерение мощности электропривода . Длительность цикла контрол  соответствует целому числу m интервалов Дискретизации (фиг. 1). Способ осуществл етс  следующим образом.

В процессе работы по ис гечении паузы заданной длительности, в течение которой контроль не осуществл етс , в каждом из циклов контрол  через установленное врем  at дл  случа  дискретизации по времени производ т р д последовательных измерений потребл емой электроприводом мощно- сти, и крива  потребл емой мощности Р(t) за i-й цикл контрол  представл етс  р дом дискретных значений

,2) Pntiv % Э значени  Iсравниваютс  с соответствую1цими значени ми , представл ющими кривую потребл емой мощности в предьщущем, (1-1)-м цикле контрол  до окончани  цикла контрол  Кроме того, дискретные значени  мощности 1-го цикла контрол  сравниваютс  с заданными предельными значени ми и , т.е. провер етс  соблюдение соотношени 

(;.

(2)

р , p. р mi« moA 3

где Р , (i-l)n - дискретные значени мощности в i-M и (i-l)-OM циклах контрол , соответствующие интёрвалу дискретизации заданна  ширина зо допустимых отклонений кривьБс i-ro и (i-1)-го циклов; mi заданные предельны

значени  мощности. При нарушении соотношений (1) и (2) подсчитываетс  количество этих нарушений и сравниваетс  с заданным, Если количество нарушений за цикл контрол  не превьш1ает заданное, работа электропривода считаетс  нормальной , если превьш1ает, то ситуаци  считаетс  аварийной и формируетс  сигнал отключени  электропривода.

Например, допускаетс  нарушение соотношени  (1) не более трех раз, а соотношени  (2) не более одного раза.

Устройство дл  осуществлени  способа содержит измеритель 1 мощности, подключенный к силовой цепи электропривода 2 глубинного поршневого насосз и на вход дискретизатора 3, преобразующего непрерывный сигнал, пропорциональный мощности, в р д

дискретных значений мощности Р., Р. р р f

rt

К выходу дискретизатора 3 подключен блок 4 анализа кривой дл  вы влени  начальной точки отсчета (Р-), блок 5 пам ти, где хран тс  дискретные значени  мощности за предыдущий цикл контрол  и блок 6 сравнени , другой вход которого св зан с блоком 5 пам ти.

Выход блока 6 сравнени  подключен к счетчикам 7, контролирующим количество нарушений соотношений (1) и (2). Выходы счетчика 7 и блока 4 анализа св заны с блоком 8 управлени , работающим по командам, поступакицим от блока 9 счета времени (паузы, цикла контрол  и интервала дискретизации ) . Блок 8 управлени  св зан с дискретизатором 3, блоком 5 пам ти, блоком 6 сравнени  и релейньм отключающим блоком 10 с контактом 11 в силовой цепи электропривода 2.

Устройство работает следукицим образом.

Измеритель 1 преобразует сигналы тока (I) и напр жен и  (и)на входе в непрерывный выходной сигнал, пропорциональный мощности P(t).Блoк 9 счета времени выдает сигналы, соответствуюрще циклу контрол  и ин- ервалу дискретизации (ut), передаваемы блоком управлени  в дискретизатор 3. На его выходе формируетс  р д дискреных значений ,, Р... Р„ ... Р.

Блок 4 анализирует этот р д, вы-  вл   начальную точку Р (например, минимум мощности), после чего блок 8 разрешает запись этих значений в блок 5 пам ти, сравнение их с значени ми , хранимыми в блоке 5 пам ти предудущего цикла контрол , и с предельнши значени ми мощности, хранимыми также в блоке пам ти. Сравнени производитс  блоком 6. Все несоблюдени  соотношений (1) и (2) подсчитываютс  счетчиками 7, и по превьш ении заданного числа нарушений блок 8 отлючает электропривод 2 через блок 10 и его контакт 11.

Если процесс изменени  мопщости имеет плавное изменение в одну сторону , значени  мощности достигают предельных, что приводит к. невыполнению соотношени  (2) и отключению . электропривода. В случае резких изменений мощности, например при перегрузке , по влении отрицательной мощности за счет обрыва штанг и т.п., нарушаетс  выполнение обоих соотношений (1) и (2), что повьпиает надеж ность отключени . Кроме того, преимуществом предла гаемого способа  вл етс  упрощение операции настройки, так как требует с  задание только величин предельны значений (Ртал Pwi). определение которых не вызывает затруднений), и ширины зоны допустимых отклонений (Cupl) которую можно либо считать посто нной (т.е. лР-const), либо считать как посто нную часть (например , в процентах) от измеренного значени  ,,, т.е. предлагаемый .способ позвол ет повысить надежность исключа , ложные отключени  электропривода насоса. Как показала практика эксплуатации устройства БУС-ЗМ, прин тое за базовое, реализующее известные способы, значительное количество ложных отключений насоса происходит вследствие постепенного изменени  нагрузки на насосе в нормальных услови х эксплуатации, объ с « емое колебани ми притока нефти из. пласта, изменением коэффициента заполнени  насоса, привод щего к достижению жестко заданных уставок и ложным отключени м. Ложные отключени  ведут к непроизводительным просто м скважин и ощутимым потер м в добыче нефти ввиду того, что большинство скважин не имеет возможности оперативной передачи сигнала об остановке и это может быть обнаружено через несколько суток. , Предлагаемый способ позвол ет обнаружить все резкие изменени  формы кривой мощности, т.е. обеспечить защиту практически от всех неисправностей , так как при резких изменени х формы кривой мощности (например, прихват плунжера, обрыв штанг и т.п.) за врем  фиксированной паузы происход т значительные изменени  значений мощности и соотношение (1) не выполн етс , что приводит к отключению электропривода. Достоверность факта аварийного изменени  формы кривой мощности обеспечиваетс  тем, что к отключению приводит только превьш1ение заданного количества нарушений соотношени  (1) в цикле контрол . Достаточно плавные изменени  мощности , св занные с нормальными колебани ми нагрузки насоса, не выход ие за предельное значение, о чем видетельствует выполнение соотношеи  (1), не привод т к ложным отлючени м .

Обнаруженный &шо9 трел ajfvpCHHtix значении из зоны, Капустиных ааичпнений

Ь. Авари 

Фиг.г

Claims (1)

1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГЛУБИННОГО ПОРШНЕВОГО НАСОСА, основанный на измерении в течение цикла контроля потребляемой электроприводом мощности, сравнении результатов измерения с предельными уставками и формировании сигнала отключения в случае превышения предельных уставок заданного числа раз, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности для устранения ложных отключений, дополнительно производят дискретизацию кривой потребляемой мощности по времени в течение циклов контроля, которые разделяют паузой отсутствия контроля фиксированной длительности, , производят сравнение каждого дискретного значения с соответствующими аналогичными значениями, полученными 'на предыдущем цикле контроля, и фор- _о мируют указанный сигнал отключения SS электропривода насоса при обнаружении выхода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на предыдущем цикле контроля.

   ¹ 1120