SU1663687A1 - Устройство дл защиты погружного электродвигател от анормального режима, подключенного через силовой трансформатор, первична и вторична обмотки которого соединены в звезду - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к релейной защите погружных электродвигателей. Цель изобретени  - повышение надежности. При нормальной температуре погружного электродвигател  и уровне нефти ниже уровн  датчика нижнего уровн  8, п тый и шестой резисторы 24 и 26 не шунтированы контактами датчиков нижнего и верхнего уровней 8 и 22. На третьем и четвертом резисторах 19 и 21 уровни сигналов равны нулю. Измерительно-исполнительный блок 4 отключает коммутирующий аппарат 1, прекраща  питание погружного электродвигател  28. 1 ил.

Description

iff Ж ПV.

L&i t

Фиг 1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к релейной защите герметизированных погружных электродвигателей.

Цель изобретени  - повышение надежности .

На фиг.1 и 2 представлена функциональна  схема устройства и блок-схема нефт ной скважины; на фиг.З - схема измерительно-исполнительного блока.

Устройство содержит магнитный пускатель 1 с силовыми контактами дл  включени  в фазные провода, питающие электродвигатель через силовой трансформатор 2, первична  и вторична  обмотки которого соединены в звезду, катушку 3 управлени  с магнитным пускателем, соединенную с выходом измерительно-исполнительного блока 4, генератор 5 высокой частоты, одним выводом соединенный с первым разделительным конденсатором 6, первый дроссель 7, одним выводом соединенный с первым входом блока 4, герметизированный магнито- управл емый контактный датчик 8 нижнего уровн , одним выводом соединенный с клеммой контура заземлени  9, второй дроссель 10, одним выводом подключенный к катоду первого диода 11 и аноду второго диода 12, первый резистор 13, соединенный одним выводом с анодом первого диода 11, а вторым - с клеммой контура заземлени  9, датчик 14 давлени  (второй резистор), соединенный одним выводом с катодом второго диода 12, а другим - с клеммой контура заземлени  9, конденсаторы 15,16 и 17 св зи, соединенные в звезду с фазными проводами, идущими с вторичных обмоток трансформатора 2, третий диод 18, соединенный катодом с другим выводом генератора 5 высокой частоты, третий резистор 19, включенный между анодом третьего диода 18 и клеммой контура заземлени , четвертый диод 20, соединенный анодом с катодом третьего диода, четвертый резистор 21, соединенный одним выводом с катодом четвертого диода 20, а другим - с клеммой контура заземлени , герметизированный магнитоуправл емый датчик 22 верхнего уровн ,соединенный одним выводом контакта с клеммой контура заземлени  9, п тый диод 23, соединенный катодом с другим выводом контакта датчика

22,п тый резистор 24, соединенный одним выводом с катодом диода 23, а другим - с клеммой контура заземлени , шестой диод 25, соединенный катодом с анодом диода

23,шестой резистор 26, соединенный одним выводом с анодом диода 25, а другим - с клеммой дл  соединени  с контуром заземлени . Провод 27 св зи соедин ет датчик 22 верхнего уровн  с катодом п того диода 23.

Нефт на  скважина (фиг.2) содержит погружной электродвигатель 28, насос 29,

скважинный трубопровод 30, трубопровод 31 дл  откачки нефти, высоковольтный кабель 32, силовую подстанцию 33, управл ющие магниты 34 и 35 датчиков 8 и 22, поплавки 36 и 37, в которые вмонтированы

0 магниты 34 и 35, направл ющие приспособлени  38 и 39 дл  поплавков 36 и 37, коробку 40, где размещены элементы 15-17, 23-26, коробку 41, где размещены элементы 10-14, Устройство работает следующим обра5 зом.

Генерируемые генератором 5 высокой частоты сигналы с частотой F с одного выхода генератора поступают через конденсатор 6, трансформатор 2, обмотки статора

0 электродвигател  28, конденсаторы 15-17 св зи, п тый и шестой диоды 23 и 25, п тый и шестой резисторы 24 и 26, далее через клеммы контура заземлени  9; резисторы 19 и 21,третий и четвертый диоды 18 и

5 20 возвращаютс  на второй выходной вывод генератора 5 высокой частоты. Величина возвращающихс  сигналов контролируетс  на третьем и четвертом резисторах 19 и 21 измерительно-исполнительным

0 блоком 4.

В предлагаемом устройстве могут иметь место п ть состо ний,

Первое состо ние. Температура погружного электродвигател  находитс  в

5 пределах допустимой нормы. Уровень нефти в скважине находитс  выше датчика 22 верхнего уровн . В этом случае датчики 8 и 22 нижнего и верхнего уровней шунтируют контактами п тый и шестой резисторы 24 и

0 26. На третьем и четвертом резисторах 19 и 21 выдел ютс  максимальные сигналы, которые условно обозначены уровнем ±1. Измерительный блок 4 включает коммутирующий аппарат 1.

5 Второе состо ние. Температура погружного электродвигател  28 в пределах нормы. Уровень-нефти, снижа сь, останавливаетс  ниже уровн  датчика 22. В этом случае п тый резистор 24 не шунтируетс 

0 датчиком 22 верхнего уровн , а шестой резистор 26 шунтируетс  контактом датчика 8 нижнего уровн . Это вызывает выделение на третьем резисторе 19 уровн  сигнала О, а на четвертом резисторе 21 - уровн  +1,

5 При этих состо ни х измерительно-исполнительный блок 4 продолжает выдачу питани  на погружной электродвигатель 28. Третье состо ние. Температура погружного электродвигател  находитс  в пределах нормы. Уровень нефти, снижа сь,

становитс  ниже уровн  датчика 8 нижнего уровн . При этом п тый и шестой резисторы 24 и 26 перестают шунтироватьс  контактами датчиков 8 и 22 нижнего и верхнего уровней . На третьем и четвертом резисторах 19 и 21 уровни сигналов станов тс  равными О. Измерительно-исполнительный блок 4 отключает коммутирующий аппарат 1, прекраща  питание погружного электродвигател  28.

Четвертое состо ние. Температура погружного электродвигател  выше допустимой нормы. В этом случае сопротивление первого резистора 13 имеет минимальное значение. При поступлении на измерительно-исполнительный блок 4 посто нного пр мого тока по цепи: клемма контура заземлени  блока 4, первый резистор 13, первый диод 11, второй дроссель 10, обмотки погружного электродвигател  28, обмотки силового трансформатора 2, первый дроссель 7, провод 42 св зи, измерительно-исполнительный блок 4 фиксирует на входах 43 и 44 максимальный уровень и (на выходах 45 и 46 по вл етс  сигнал, который отключает коммутирующий аппарат 1, прекраща  питание погружного электродвигател  28.

П тое состо ние. Температура погружного электродвигател  28 в норме. Уровень нефти, поднима сь, становитс  выше нижнего уровн  датчика 8. В этом случае шестой резистор 26 шунтируетс  контактом датчика 8 нижнего уровн . Соответственно на третьем резисторе 19 имеет место уровень сигнала О, а на четвертом резисторе 21 - уровень +1, т.е. аналогично второму состо нию . Однако измерительно-исполнительный блок команду на включение погружного электродвигател  28 не подает до тех пор, пока не образуетс  первое состо ние.

Возможна  (известна ) электрическа  схема измерительно-исполнительного блока 4 представлена на фиг.З. Схема состоит из компаратора 47 выходных сигналов нижнего уровн , подключенного к четвертому, резистору 21, составных транзисторов 48 и 49, реле 50 с контактами 51, инвертора 52, подключенного к резистору 19, компаратора 53 выходных сигналов верхнего уровн , составных транзисторов 54 и 55, реле 56 с контактами 57 и 58, диода 59, подсоединенного анодом к резистору 60, диода 61, подсоединенного катодом к резистору 62, компаратора 63, составных транзисторов 64 и 65, реле 66 с контактами 67 и 68, генератора 69 низких частот, реле 70 с контактами 71 и 72, источника 73 питани , инвертора 74, компаратора 75, составных транзисторов 76 и 77, реле 78 е контактами 79 и 80 и источника 81 питани .

Принцип работы схемы при различных состо ни х заключаетс  в следующем.

При первом состо нии на третьем резисторе 19 имеетс  уровень -1, а на 5 четвертом резисторе 21 - уровень +1. Следовательно компаратор 47 находитс  в сработанном состо нии и выдает сигнал открыти  составным транзисторам 48° и 49. Реле 50, срабатыва , замыкает замыкаю0 щий контакт 51, подава  питание из источника 81 на составные транзисторы 54 и 55. Уровень сигнала -1 на третьем резисторе 19 инвертируетс  инвертором 52 и оценива- етс  компаратором 53, который открывает

5 составные транзисторы 54 и 55, вызыва  срабатывание реле 56. При этом замыкаетс  контакт 57, вызыва  через размыкающие контакты 79 и 67 срабатывание коммутирующего аппарата 1 и замыкание контакта

0 58, произвед  самоблокировку обмотки реле 56.

При втором состо нии на третьем резисторе 19 присутствует уровень О, а на четвертом резисторе 21 - уровень +1, При

5 этом на входе транзисторов 48 и 49 присутствует открывающий сигнал, реле 50 находитс  в сработанном состо нии. Несмотр  на отсутствие сигнала открыти  транзисторов 54 и 55, реле 56 остаетс  в сработанном

0 состо нии за счет самоблокировки контактом 58.

Следовательно, замкнутый контакт продолжает держать аппарат 1, обеспечива  подачу питани  на погружной электродвига5 тель 28.

При третьем состо нии на обоих резисторах 19 и 21 присутствует уровень О, реле 50 и 56 отключены, следовательно, электродвигатель 28 не получает питание.

0При четвертом состо нии, когда температура электродвигател  28 выше допустимой нормы, сопротивление первого резистора 13 имеет минимальное значение, а на резисторе 62 присутствует уровень

5 +1, компаратор 63 сработан, составные транзисторы 64 и 65 открыты, реле 66 срабатывани  размыкает свой контакт 67, снима  питание с электродвигател  независимо от состо ни  контактов 57и 58, и

0 одновременно контактом 68 отключает питание реле 70, обеспечива  питание резистора 62 посто нным током соответствующей пол рности.

При возвращении температуры корпуса

5 погружного электродвигател  в нормальное состо ние происходит отключение реле 66. При п том состо нии на третьем-резисторе 19 присутствует уровень О, а на четвертом резисторе 21 -уровень +1, РелебО, срабатыва , замыкает свой контакт 51. Реле

56 обесточено из-за отсутстви  открывающего сигнала на входе транзистора 54. Погружной электродвигатель 28 получит питание только тогда, когда образуютс  услови  первого состо ни .

В устройстве предусматриваетс  дополнительна  защита электродвигател  28 за счет использовани  второго резистора (по- тенциометрического датчика давлени ) 14.

При наличии низкого давлени  в шахте скважины, свидетельствующего об отсутствии в шахте уровн  давлени  нефтежидко- стного столба, сопротивление второго резистора 14 имеет минимальное значение, а на резисторе 60 - максимальное, т.е. уровень -1. Этот сигнал инвертируетс  инвертором 74 и оцениваетс  компаратором 75, который открывает составные транзисторы 76 и 77, вызыва  срабатывание реле 78. При этом размыкаютс  контакты 79, отключа  питание электродвигател  28, а контакты 80 переключают питани  обмотки реле 70 на источник 81 питани , обеспечива  питание цепи резистора 60 посто нным током соответствующей пол рности, При по влении давлени , прин того за нормальное значение, реле 78 отпускают, возвраща сь в исходное состо ние.

Опрос состо ний первого И второго резисторов-датчиков 13 и 14 производитс  благодар  переполюсовке полюсов источника 73 питани  путем переключени  контактов 71 и 72 реле 70 через 5-10 с (интервалы могут быть большими). Переключением реле 70 управл ет низкочастотный генератор 69.

В процессе эксплуатации скважины необходимо делать запись информации данных об изменени х давлени  в шахте. Така  запись производитс  блоком 82, который может быть снабжен различными серийно выпускаемыми записывающими аппаратами .

Предлагаемое изобретение позвол ет повысить надежность устройства защиты.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  защиты погружного электродвигател  от анормального режима, подключенного через силовой трансформатор , первична  и вторична  обмотки которого соединены в звезду, содержащее коммутирующий аппарат с выводами силовых контактов, предназначенных дл  включени  в фазные провода, питающие электродвигатель, катушку управлени  коммутирующим аппаратом, соединенную с выходом измерительно-исполнительного блока, генератор высокой частоты, первый разделительный конденсатор, подключенный между первым выводом гейератора высокой частоты и клеммой дл  соединени  с выводом нейтрали вторичных обмоток силового трансформатора, первый диод, второй

   диод, третий диод, соединенный катодом с вторым выводом генератора высокой частоты , четвертый диод, соединенный анодом с катодом третьего диода, первый резистор, соединенный одним выводом с анодом первого диода, второй резистор, соединенный одним выводом с катодом второго диода, третий резистор, соединенный одним выводом с анодом третьего диода и первым входом измерительно-исполнительного блока,

   четвертый резистор, соединенный одним выводом с катодом четвертого диода и вторым входом измерительно-исполнительного блока, третий вход которого подключен к другим выводам третьего и четвертого резисторов и к клемме дл  соединени  с контуром заземлени , к которой подключены также объединенные выводы первого и второго резисторов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности,

   оно дополнительно снабжено трем  конденсаторами св зи, п тым и шестым резисторами , п тым и шестым диодами, герметизированным магнитоуправл емым датчиком верхнего уровн , герметизированным магнитоуправл емым датчиком нижнего уровн , первым и вторым дроссел ми, при этом конденсаторы св зи, соединенные в звезду, подключены к клеммам дл  соединени  с фазными выводами электродвигател , а общей точкой - к аноду п того и катоду шестого диодов, катод п того диода соединен с первым выводом контакта герметизированного магнитоуправл емого датчика верхнего уровн , а через последовательно соединенные п тый резистор и контакт магнитоуправл емого датчика нижнего уровн  - с анодом шестого диода и первым выводом шестого резистора, при этом вторые выводы контакта герметизированного магнитоуправл емого датчика верхнего уровн  и шестого резистора объединены с общей точкой соединени  п того резистора и контакта герметизированного магнитоуправл емого датчика нижнего

   уровн  и соединены с контуром заземлени , первый дроссель одним выводом подключен к третьему входу измерительно-исполнительного блока, а другим - к клемме дл  соединени  с нейтралью вторичных обмоток силового трансформатора, второй дроссель одним выводом подключен к катоду первого и аноду второго диода, а другим - к клемме дл  соединени  с нейтралью статор- ных обмоток погружного электродвигател .

   /////////////////j

   Фиг. Z

   УигЗ