SU1457051A1 - Способ защиты двигател электропривода глубинного поршневого насоса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в электроприводах скважин , оборудованных глубинными поршневыми насосами. Цель изобретени  - повышение надежности и расширение функциональных возможностей., обеспечение работы электропривода в режиме периодической откачки. В каадом из циклов контрол  через заданные интервалы времени u-fc производ т последовательные измерени  потребл емой электроприводом мощности. И-змеренные дискретные значени  Р,- потребл емой мощности, полученные в п-х измерени х 1-го цикла контрол  сравнивают с заданными предельными значени ми Р„„,, tT КС и по соотношению PMMU : Р- Df 1 вычисл ют разности йРдискретных значений мощностей дл  п-х измерений i-ro и i-1-го циклов Р;. .fc А V ri л.- Ii L контрол  по соотношению дР; Pci-i1n По выбранным функциональным зависимост м f вычисл ют показа- тели Кб,„ перегрузки, К)j,rt недогрузки и К„. нормальности, каждый из которых усредн ют за i-й цикл контрол . Полученные усредненные значени  показателей К, К, KH обрабаты- . вают по соотношени м К. 1 VK«. К„-К,,,, еслиК,:к, (.. Сигнал аварии формируетс  в любом случае, если не соблюдаютс  соотношени  (1), вьтолн ютс  соотношени  (5). Если соотношени  (5) вьтолн ютс  при усреднении показателей отдельно за ход вверх и за ход вниз, но не выполн ютс  при усреднении за цикл контрол , равный периоду откачки, то формируетс  сигнал отключени  электропривода , устанавливающий режим периодической откачки. 4 ил. о «е (/) СП СП

Description

1.

Изобретение -относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в электроприводах скважин,оборудованных глубинными поршневыми насосами .

Цель изобретени  - повышение надёжности и расширение функциональных

возможностей путем обеспечени  работы электропривода в режиме периодической откачки.

На фиг.1 представлена схема устройства , реализующего способ, на фиг.2 - графики потребл емых мощностей за циклы контрол , равные перио10

15

20

ду качани  на фиг.З - совмещенные графики мощностей за циклы контрол  с указанием разности дискретных значений мощностей в соответствующие моменты измерений; на фиг.4 - rpa(Jfti- ки функциональных зависимостей дл  показателей перегрузки, недогрузки и нормальности.

Устройство, реализующее способ, содержит измеритель 1 мощности, входом подключенный через датчики тока и напр жени  к силовой цепи 2 электропривода , а выходом - к входу дис- кретизатора 3, преобразующего непре- рьюньй сигнал, пропорциональной мощности , в р д дискретных значений.

Дискретизатор 3 представл ет собой аналого-цифровой преобразователь, имеющий информационный вход, св зан- ньш с измерителем 1 , управл ю ций вход и информационный выход, подключенные к устройствам ввода 4 и вывода 5 электронной вычислительной машины - (ЭВМ) 6, котора  содержит центральный процессор 7 и запоминающие устройства программ 8 и данных 9, св - заннь1е между собой и с устройствами ввода 4 и вьшода 5 через систему шин 10 (а,цресных, информационных и управл ющих).

Устройство 5 вывода св зано с релейным элементом 11, контакты 12 которого включены в силовую цепь 2 электропривода. К устройству 4 ввода подключена клавиатура 13, служаща  дл  ввода задаваемых величин осуществлени  операций по первоначальному пуску электропривода 2 и ЭВМ 6 и дру-, гих операций, осуществл емых обслужи- вающим персоналом (запуска контрольных тестов и т.п.). К устройству 5 вывода подключен индикатор 14, пред- назначенньм дл  визуальнЬго отображе25

30

35

Способ защиты двигател  электропривода глубинного поршневого насоса в представленном устройстве осуществл етс  следующим образом.

Измеритель 1 преобразует сигналы тока (I) и напр жени  (U) в непрерывный выходной сигн ал, пропорциональный потребл емой электропр1шодом мощности P(t). Дискретизатор 3 по командам из устройства 5 вывода ЭВМ 6 производит аналого-цифровое преобразование непрерывного сигнала. Цифровой код на выходе (искретизатора 3 представл ет собой р д дискретных значений потребл емой .мощности, которые поступают на устройство 4 ввода ЭВМ 6. Процессор 7 отсчитывает интервалы времени At дискретизации во врем  циклов контрол , а также отсчет времени пауз. Кроме того, процессор 7 определ ет начальную точку Р| отсчета, в качестве которой может быть использован , например, минимум потребл емой мощности. Работа процессора 7 определ етс  программами, хранимьми в блоках 15-18 запоминающего устройства 8.

В каждом из циклов контрол  (фиг.2) через заданные интервалы времени ut производ тс  последовательные измерени  потребл емой электроприводом мощности. Измеренные дискретные значени  Р,- потребл емой мощности, полученные в п-х измерени х i-ro цикла контрол , сравниваютс  в процессоре 7 с заданными предельными значени ми Р

/маке

и Р

Мин

мощности электропривода по соотношению

мин

Р,-«

Р-.

wo КС

(1)

в процессоре 7 вычисл ютс  разности U Р,- дискретных значений мощностей дл  п-х измерений i-ro и (i-l)-ro ни  исходных данных и результатов вы- циклов контрол  по соотношению (фиг.З) числений,

5

0

5

0

5

Способ защиты двигател  электропривода глубинного поршневого насоса в представленном устройстве осуществл етс  следующим образом.

Измеритель 1 преобразует сигналы тока (I) и напр жени  (U) в непрерывный выходной сигн ал, пропорциональный потребл емой электропр1шодом мощности P(t). Дискретизатор 3 по командам из устройства 5 вывода ЭВМ 6 производит аналого-цифровое преобразование непрерывного сигнала. Цифровой код на выходе (искретизатора 3 представл ет собой р д дискретных значений потребл емой .мощности, которые поступают на устройство 4 ввода ЭВМ 6. Процессор 7 отсчитывает интервалы времени At дискретизации во врем  циклов контрол , а также отсчет времени пауз. Кроме того, процессор 7 определ ет начальную точку Р| отсчета, в качестве которой может быть использован , например, минимум потребл емой мощности. Работа процессора 7 определ етс  программами, хранимьми в блоках 15-18 запоминающего устройства 8.

В каждом из циклов контрол  (фиг.2) через заданные интервалы времени ut производ тс  последовательные измерени  потребл емой электроприводом мощности. Измеренные дискретные значени  Р,- потребл емой мощности, полученные в п-х измерени х i-ro цикла контрол , сравниваютс  в процессоре 7 с заданными предельными значеР

/маке

и Р

Мин

мощности электропривода по соотношению

Р,-«

Р-.

wo КС

(1)

в процессоре 7 вычисл ютс  разнос

Запоминающее устройство 8 прс грамм содержит блоки, предназначенные дп  хранени  последовательности операций. Блок 15 выполн ет дискретизацию значений мощности; блок 16 осуществл ет анализ кривой мощности дп  вы влени  начальной точки отсчета; блок 17 выполн ет вычислительные операции блок 18 производит отсчет паузы и времени накоплени  при периодической откачке блок 19 управл ет устройством отключени  , блок 20 обеспечивает св зь с клавиатурой 13 и индикатором 14.

Р;.-Р,

(i-On

(2)

С учетом величины и знака Л Р, в 50 процессоре 7 дл  каждого п-го изме- рени  в i-M цикле контрол  вычисл ютс  по выбранным функциональным зависимост м f (фиг.З) показатели К перегрузки, К недогрузки и нормальности

55

f,()

fi(iP;n )

f,(bPin)

(3)

14570516

В качестве функциональных эависи-ватьс  пороговые функции с вертимостеи tt, f, fj в выражени х (3)кальными срезаьш ..,,, 1 и -ГйР 1

в простейшем случае могут использо- вида « кс ли A«JKCJ

б.и

-л

и.п

О, еслийР,.„ ,е .1, если ЛР,. + дРмакс

0,если ДР,,,

1.еспилР;., .кс

I, если U Р,-„ .- пL,iJ макс J

Го, если йР,. или йР, { 1. если , J. 6 Р,. J

in

ИЛИ плавные функции,аналогичные представленным на фиг.З, задаваемые с учетом опыта эксплуатации скважин, оборудованных глубинньми поршневыми насосами.

Одноименные показатели, полученные за i-й цикл контрол , усредн ютс , например, по соотношени м

s .

(4)

m

м nj Z « V

ж 2:к„,„

П IJ

где m - число потребл емой мощности

за цикл контрол . Сигнал аварии формируетс  процессором 7, если хот  бы один из усредненных показателей перегрузки и недогрузки превышает усредненное значение показател  нормальности не менее чем на заданную величину, что вы вл етс  путем обработки полученных усредненных значений показателей по соотношени м:

Кй - Кб

йК,, если Kg К

Дополнительно, после установле факта отсутстви  аварии, по соотн шени м (1)-(5) производитс  сравн соответствугацих дискретных значен 25 мощности, полученных отдельно за вверх и за ход вниз в i-м цикле к трол . В этом случае усреднение п соотношению (4) производ т отдельн дл  хода вверх и отдельно дл  ход вниз, при этом в соотношени х (5) величины и К, и йК могут отли чатьс  от величин, используемых пр отработке программы формировани  с нала аварии. Если при отсутствии а рии соотношени  (5) выполн ютс  пр сравнении хода вверх с ходом вниз (или наоборот), ЭТО свидетельствуе о разбалансировке станка-качалки,н пример, в результате ухода динамич кого уровн  добьшаемой жидкости ни приема насоса, об уменьшении коэфф циента наполнени  и необходимости менной остановки насоса дл  восста лени  уровн  жидкости. При этом пр 45 цессором 7 формируетс  сигнал откл чени  электропривода, устанавливающ режим периодической откачки, когда насос, откачав накопившуюс  жидкост Отключаетс  на заданное врем , а за тем снова автоматически включаетс 

50

К„ - К фк,-, если , ) ) ходе вычислений заданные прегде LuK,J, йК - заданные предельные величины разности показателей. Сигнал аварии формируетс  в любом случае, если не соблюдаютс  соотношени  (1), выполн ютс  соотношени  (5),

, J

in U MoiiceJ

30

20 I

Дополнительно, после установлени  факта отсутстви  аварии, по соотношени м (1)-(5) производитс  сравнение соответствугацих дискретных значений 25 мощности, полученных отдельно за ход вверх и за ход вниз в i-м цикле контрол . В этом случае усреднение по соотношению (4) производ т отдельно дл  хода вверх и отдельно дл  хода вниз, при этом в соотношени х (5) величины и К, и йК могут отличатьс  от величин, используемых при отработке программы формировани  сигнала аварии. Если при отсутствии аварии соотношени  (5) выполн ютс  при сравнении хода вверх с ходом вниз (или наоборот), ЭТО свидетельствует о разбалансировке станка-качалки,например , в результате ухода динамического уровн  добьшаемой жидкости ниже приема насоса, об уменьшении коэффициента наполнени  и необходимости временной остановки насоса дл  восстановлени  уровн  жидкости. При этом про- 45 цессором 7 формируетс  сигнал отключени  электропривода, устанавливающий режим периодической откачки, когда насос, откачав накопившуюс  жидкость. Отключаетс  на заданное врем , а затем снова автоматически включаетс .

35

40

0

дельные значени  мощности Р

макс

и

55

Р«им величины л к, и ЛК извлекаютс  процессором 7 из запоминающего устройства 9 данных, куда они предварительно занос тс  через процессор с помощью клавиатуры 13.

При вы влен1ш аварийной ситуации процессор 7 переходит к выполнению команд блока 19, формиру  команду отключени  , котора  через устройство 5 вывода поступает на релейньй элемент f1. Последний срабатьшает, размыка  контакт 1 в силовой цеци питани  электропривода 2.

Команда отключени  и включени  электропривода, а также полученные значени  коэффициентов перегрузки, недогрузки и нормальности вывод тс  на индикаторы 14, что позвол ет вы вить причину аварии.

Если отключение быпо осуществлено при отсутствии аварийной ситуации,то на индикатор 14 выводитс  сообщение о нормальном отключении электропривода в режиме периодической откачки. Процессор 7 по командам блока 18 осуществл ет отсчет времени накоплени  жидкости. Коэффициенты недогрузки, перегрузки и нормальности, полученные сравнением кривых мощности за хо ды вверх.и вниз, могут быть вьгоедены на индикатор 14, что облегчает диагностику состо ни  насосного оборудовани  и электропривода.

Предлагаемьй способ повышает надежность защиты, Уменьша  число ложных отключений электропривода, отлича  случайные флуктуации мощности, равномерно распределенные в цикле контрол , от аварийных, довольно значительных по амплитуде, но кратковременных деформаций кривой мощности, возникающих при неисправност х редуктора (поломки и заедани  зубьев), заедани х и прихватах ппунжера насос или полированного штока, газопро влени х при снижении динамического уровн .

Ложные отключени  ведут к. непроизводительным просто м скважин и не- восполн емым потер м в добыче нефти , так как простой скважины может быть обнаружен с задержкой в несколько суток .

Негативные посредстви  частых лож ных отключений про вл ютс  и в том что обслуживакщий персонал нередко искусственно загрубл ет либо вообще

0

5

0

25

30

35

40

45

50

Claims (2)

1.Способ защиты двигател  электропривода глубинного поршневого насоса , основанный на измерении дис- кретньгх значений потребл емой электроприводом мощности в течение циклов контрол , разделенйых паузами отсутстви  контрол  фиксированной дли- тельности, вычислении разности каждого дискретного значени  с соответ- ствукищм значением, полученным в предыдущем цикле контрол , определении по функциональном зависимост м усредненных значений показателей перегруз- .ки и недогрузки, сравнении этих значений с заданным и формировании сигнала аварии по. соответствующему результату сравнени , отличающийс  тем, что, с целью повьшге- ни  надежности и расширени  функциональных возможностей, дополнительно определ ют по функциональной зависимости усредненное значение показател  нормальности, а сигнал аварии формируют, если хот  бы один из показателей перегрузки и недогрузки превышает усредненное значение показател  Нормальности не йенее чем на заданную величину.

2.Способ по л. 1 , о т л и ч а кз- щ и и с   тем, что, с целью расширени  функцнональньпс возможностей путем обеспечени  работы электропривода в режиме периодической откачки, в качестве циклов контрол  использу|ЮТ отдельно ходы поршн  вверх и вниз.

i

Л

1

Фиг.1

.

фиг.з

Зона недогрузАИ

к S го

Kg

in

Зона перегрузки

Зона .HopHO bffocmtf

Kn f.O

ФигЛ