SU1341701A1 - Способ защиты двигател электропривода глубинного поршневого насоса от аварийного режима - Google Patents

Abstract

Изобретение-относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты двигател  электропривода глубинного поршневого насоса от аварий. Цель изобретени  - повышение надежности путем устранени , ложных отключений и повьичение достоверности контрол . Б способе защиты двигател  электропривода глубинного поршневого насоса операции сравнени  дискретных значений мощности с значени ми, полученными на предьщущем цикле контрол , производ т двум  сери ми, начина  одну из них с первого минимального (максимального) дискретного значени  мощности (ход вверх или ход вниз) данного цикла контрол , а другую серию начинают со второго минимального (максимального) дискретного значени  (ход вниз или ход вверх), при этом количество операций сравнений в каждой серии соответствует количеству дискретных значений мощно сти в одном цикле качени  (ход вверх и хОд вниз или наоборот), отключение электродвигател  производ т только при обнаружении выхода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на предьщущем цикле контрол  в обеих сери х, 2 ил. с сл со 4:

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к способам защиты двигател  электропривода от аварийных режимов, и может быть использовано дл  защиты двигател  электропривода скважин, оборудованных глу- бинньми поршневыми насосами.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем устранени  ложных отключений и повышение достоверности контрол .

На фиг. 1 приведены кривые, по сн ющие сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 1а изображено изменение потребл емой мощности P(t) и графическа  интерпретаци  операций сравнени  измеренных значений со значени ми , полученными на предьщущем цикле контрол  при нормальной работе электропривода, фиг. 16 соответствуе аварийной ситу ации. На обеих фигурах условно изображен только i-й цикл контрол , пауза фиксированной длительности и предыдущий 1ЩКЛ контрол  {1-1)-й не показаны. Предельные уставки обозначены через Р.,

и Р,

«ин

При нарушении соотношений () и

интервал дискретизации через t 30 (2) подсчитьшаетс  количество этих const. Период качани  насоса состо- нарушений и сравниваетс  с допустимым. ит из.хода поршн  вверх (обозначено ХЙ) и хода вниз (обозначено ХН) и соответствует интервалам дискретизации .

Сущность предлагаемого способа

Если количество нарушений за цикл контрол  не превьшшет допустимое,

работа электропривода считаетс  нор- 35 мальной, если превьш1ает, то ритуаци  считаетс  аварийной. Поскольку по

заключаетс  в следующем.найденному начальному значению р да

В процессе работы насоса после ис- дискретных значений мощности Р нетечени  паузы фиксированной длитель- возможно однозначно определить соот- ности, во врем  которой контроль не 40 ветствует оно ходу вверх или ходу производитс , в 1-м цикле контрол  вниз, дл  окончательного вы влени  через врем  Jt производ т р д после- . аварийной ситуации операции сравне- довательных измерений мощности потре- ни  по соотношению (1) производ т бл емой электроприводом насоса, и двум  сери ми - первую серию сравне- крива  мощности P(t) за i-й цикл кон- 45 ни  производ т сразу, начина  с дис- трол  представл етс  р дом дискрет- кретного значени  Р,-, а вторую се- ных значений Р, ,Р,. .. ,Р| ,Р,. .. ,П Р„. Причем, данный р д дискретных значений формируетс  после того, как найдено первое, например минимальное, gQ мум (максимум), что гарантирует пол- значение мощности, соответствуюп;ее костью синхронное проведение опера- либо ходу вниз, либо ходу вверх.Это соответствует фазе поиска минимума, в течение которой каждое измеренное

значение () сравниваетс  с предыду- gg Р ,.... ,Р. хранимых значений, полу щим (Pj-i) и, если Р; Р-.т то счита- ченных на предыдущем цикле контрол , етс , что ,. Эта операци  производитс  подр дт/2 раз (половину периода качани ), гарантиру  поиск мирию - со значени  РП, где , т.е через половину периода качани  насоса где ожидаетс  второй локальньш миниций сравнени  по соотношению (l), при этом совпадает ход вверх и ход вниз у р да дискретных значений Р-,

Поэтому отключение электропривода производ т только в том случае, если соотношение (.1 ) не соблюдаетс  больа13417012

нимального значени  мощности (либо за ход вверх, либо за ход вниз), которое и принимаетс  дл  дальнейше5 го за начало р да Р, ,Р,,... ,Р ,Р,.. ,..,Р„ дискретных значений кривой, потребл емой электроприводом мощности . Эти значени  сравниваютс  с соответствующими значени ми, представ10 л ющими кривую потребл емой мощности в предыдущем, (i-l)-ff цикле контрол  и заданными предельными значени ми

Р и Рддкц, т.е. провер етс  соблюдение соотношени 

|Р,-п

(.-i)rt

gpj;

) / р. : р

МИН in мЯКС

(1) (2)

0

где Р. ,Р.. , - т (i-i;n

dP 5

микс

и р.

.дискретные значени  мощности в i-M и (i+l)-M циклах контрол , соот- ветствзтащие замеру п; заданна  ширина зоны допустимых отклонений irro и (i-l)-ro циклов контрол  J

заданные предельные уставки мощности.

При нарушении соотношений () и

(2) подсчитьшаетс  количество этих нарушений и сравниваетс  с допустимым

Если количество нарушений за цикл контрол  не превьшшет допустимое,

работа электропривода считаетс  нор- мальной, если превьш1ает, то ритуаци  считаетс  аварийной. Поскольку по

искретных значений мощности Р невозможно однозначно определить соот- ветствует оно ходу вверх или ходу вниз, дл  окончательного вы влени  аварийной ситуации операции сравне- ни  по соотношению (1) производ т двум  сери ми - первую серию сравне- ни  производ т сразу, начина  с дис- кретного значени  Р,-, а вторую се- мум (максимум), что гарантирует пол- костью синхронное проведение опера-

рию - со значени  РП, где , т.е. через половину периода качани  насоса, где ожидаетс  второй локальньш минидискретных значений мощности Р невозможно однозначно определить соот- ветствует оно ходу вверх или ходу вниз, дл  окончательного вы влени  аварийной ситуации операции сравне- ни  по соотношению (1) производ т двум  сери ми - первую серию сравне- ни  производ т сразу, начина  с дис- кретного значени  Р,-, а вторую се- мум (максимум), что гарантирует пол- костью синхронное проведение опера-

Р ,.... ,Р. хранимых значений, полу ченных на предыдущем цикле контрол 

ций сравнени  по соотношению (l), при этом совпадает ход вверх и ход вниз у р да дискретных значений Р-,

Р ,.... ,Р. хранимых значений, полу ченных на предыдущем цикле контрол ,

Поэтому отключение электропривода производ т только в том случае, если соотношение (.1 ) не соблюдаетс  больше допустимого числа раз в обоих периодах операций сравнени , что свидетельствует об аварийной ситуаций, приведшей к искажению формы кривой мощности за врем  между двум  циклами контрол .

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит измеритель 1 мощности, подключенный к силовой цепи электропривода 2 глубинного поршневого насоса, измеритель 1 подключен на вход дискретизатора 3 преоб- разующего непрерывный сигнал, пропорциональный мощности P(t), в р д дискретных значений мощности Р , Р , ... ,Р . К выходу дискретизатора 3 подключен блок 4 анализа кривой дл  вы влени  начальной точки отсчета (Г), блок 5 пам ти, где хран тс  дискретные значени  мощности за пре- дьщущий цикл контрол , блок 6 сравнени  и счетчик 7 дл  отсчета т/2 половины периода качани  насоса, другой вход блока 6 сравнени  св зан с выходом блока 5 пам ти. На выходе блока 6 сравнени  подключен счетчик 8, контролирующий количество нару- . шений соотношений (l) и (2), Выходы счетчиков 7 и 8, выходы блока 4 анализа св заны с блоком 9 управлени , работающим по командам, поступающим от блока 10 счета времени (пауза, цикл контрол , интервал дискретизации) Блок 9 управлени  св зан с дискрети- затором 3, блоком 5 пам ти, блоком 6 сравнени  и релейным отключающим блоком 11 с контактом 12 в силовой цепи электропривода 2,

Устройство .работает следующим образом .

Измеритель 1 преобразует сигналы тока (1)и напр жени  (и)на входе в непрерывный сигнал, пропорциональный

10

15

20

а также с предельными уставками и ,.,, записанными в том же блоке 5 пам ти. Сравнение производитс  блоком 6 сравнени . Все наблюдени  соот ношений (l) и (2) подсчитываютс  счетчиком 8, После сравнений первой серии нарушений, подсчитываемых счет чиком 7, одновременно производитс  второй период сравнени  и при обнаружении в обеих периодах количества нарушений соотношени  (1), превьшаю- щего допустимое, блок 9 управлени  отключает электропривод 2 через релей ный блок 11 с контактом 12,

Двигатель так же отключаетс  и пр превышении допустимого числа нарушений соотношени  (2) за цикл контрол 

Име  все преимущества прототипа (упрощение настройки, уменьшение числа ложных отключений за счет плавных изменений нагрузки на насос в нор мальных услови х эксплуатации по причине колебаний притока нефти из 25 пласта), предлагаемый способ повышает надежность заш;иты, исключа  ложные отключени  за счет возможности несинхронного проведени  операций сравнени , когда начало р да дискретных значений мощности соответствует ходу вверх, а хран тс  значени  пре- дьщущего цикла контрол , начинающиес  с хода вниз или наоборот. Устранение этого недостатка у прототипа возможно введением датчика положени , что удорожает установку и снижает потенциальную надежность способа. Предлагаемый способ устран ет необходимость в датчике положени , полностью реализу  потенциальную надежность способа.

Возможные ложные отключени  ведут к непроизводительным просто м скважин и ощутимым потер м в добыче неф30

35

40

мощности P.(t), Блок 10 счета времени 5 ти ввиду того, что большинство скважин сегодн  не имеет возможности оперативной передачи сигнала об остановке . Факт просто  скважины может быть обнаружен с задержкой в несколько суток , что ведет к невосполнимым потер м нефти. Кроме того, негативные последстви  частых ложных отключений про вл ютс  и в том, что обслуживающий персонал иногда искусственно за- грубл ет либо вообще отключает защитные устройства, что в свою очередь влечет серьезные поломки оборудовани  и возрастание затрат на ремонтные работы и удлин ет сроки ремонтов.

вьщает сигналы, соответствующие циклу контрол  и интервалу дискретизации Jt, передаваемые блоком 9 управлени  в дискретизатор 3, На его выходе формируетс  р д дискретных значений мощности Р,Р,,,,,Р,,,,Р Блок 4 анализа анализирует этот р д, вы вл   начальную точку Р (например, минимум мощности), после чего блок 9 управлени  разрешает запись этих значений в блок 5 пам ти и первую серию сравнений их со значени ми, полученными на предьщущем цикле контрол  и хранимыми в блоке 5 пам ти.

0

5

0

а также с предельными уставками и ,.,, записанными в том же блоке 5 пам ти. Сравнение производитс  блоком 6 сравнени . Все наблюдени  соотношений (l) и (2) подсчитываютс  счетчиком 8, После сравнений первой серии нарушений, подсчитываемых счетчиком 7, одновременно производитс  второй период сравнени  и при обнаружении в обеих периодах количества нарушений соотношени  (1), превьшаю- щего допустимое, блок 9 управлени  отключает электропривод 2 через релейный блок 11 с контактом 12,

Двигатель так же отключаетс  и при превышении допустимого числа нарушений соотношени  (2) за цикл контрол ,

Име  все преимущества прототипа (упрощение настройки, уменьшение числа ложных отключений за счет плавных изменений нагрузки на насос в нормальных услови х эксплуатации по причине колебаний притока нефти из 5 пласта), предлагаемый способ повышает надежность заш;иты, исключа  ложные отключени  за счет возможности несинхронного проведени  операций сравнени , когда начало р да дискретных значений мощности соответствует ходу вверх, а хран тс  значени  пре- дьщущего цикла контрол , начинающиес  с хода вниз или наоборот. Устранение этого недостатка у прототипа возможно введением датчика положени , что удорожает установку и снижает потенциальную надежность способа. Предлагаемый способ устран ет необходимость в датчике положени , полностью реализу  потенциальную надежность способа.

Возможные ложные отключени  ведут к непроизводительным просто м скважин и ощутимым потер м в добыче неф0

5

0

0

5

жин сегодн  не имеет возможности оперативной передачи сигнала об остановке . Факт просто  скважины может быть обнаружен с задержкой в несколько суток , что ведет к невосполнимым потер м нефти. Кроме того, негативные последстви  частых ложных отключений про вл ютс  и в том, что обслуживающий персонал иногда искусственно за- грубл ет либо вообще отключает защитные устройства, что в свою очередь влечет серьезные поломки оборудовани  и возрастание затрат на ремонтные работы и удлин ет сроки ремонтов.

513

Предлагаемый способ обеспечивает защиту от всех неисправностей что и прототип, не чувствителен к п.павным колебани м нагрузки, аварийное отключение производитс  только, если превышено допустимое количество нарушений соотношений (1) и (2) в цикле контрол , и дополнительно обеспечивает повьш енну1о надежность, устран   ложные отключени  за счет несинхронного проведени  операций сравнени  значений мощности в данном цикле контрол  с результатами предьщутцего.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ защиты двигател  электропривода глубинного поршневого насоса от аварийного режима, основанный на измерении в течение цикла контрол  потребл емой электроприводом мощности , дискретизации кривой потребл емой мощности во времени в течение циклов контрол , разделении циклов паузой отсутстви  контрол  фиксированной длительности, осуществлении операции сравнений каждого дискретного значени  с соответствующими аналогичными значени ми, полученными на предыдущем цикле контрол , и формировании сигнала отключени  электро

   б

   привода насоса при обнаружении выхода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на предыдущем цикле контрол .

   отличающийс  тем,

   что, с целью повышени  надежности путем устранени  ложных отключений и повышени  достоверности контрол ,

   операции сравнени  дискретных значений мощности с значени ми, полученными На предыдущем цикле контрол , производ т-двум  сери ми, начина  одну из них с первого минимального (максимального) дискретного значени  мощности (ход вверх или ход вниз) данного цикла контрол , а другую серию начинают со следующего минимального (максимального ) дискретного значени  (ход вниз или вверх по истечении промежутка времени, равного половине цикла качани  насоса, количество операций сравнени  в каждой серии соответствует количеству дискретных значений мощности в одном цикле качани  (ход вверх и ход вниз или наоборот), и отключение электродвигател  производ т только при обнаружении выхода заданного количества

   измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на предыдущем цикле контрол  в обеих сери х.

   Петод KovoHUK насоса цикла контрол 

   noucif о минимама

   CpadHSHtiR се/зиинг

   работа i-u циклконгпро/  

   /Т Текущ

   Текущее мецСраднени  серии н

   Зона допустинык отклонений подученна  f цинпе

   /Т Текущее значени нощности

   rw/v

   :ММ

   Сравнени  серии иг

   Сра1нени1 серии ff}

   Зона donuanumiz аткпанети получен - но  в цикле ff° i-t

   S Маоин

   ut.r

   Составитель В.Орлов Редактор Т.Парфенова Техред М,Ходанич

   Заказ 4443/56 Тираж 659Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна ,

   Фиг. 2

   Корректор С.Шекмар