WO2016108739A1 - Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти - Google Patents
Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016108739A1 WO2016108739A1 PCT/RU2015/000944 RU2015000944W WO2016108739A1 WO 2016108739 A1 WO2016108739 A1 WO 2016108739A1 RU 2015000944 W RU2015000944 W RU 2015000944W WO 2016108739 A1 WO2016108739 A1 WO 2016108739A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rod
- windings
- plunger pump
- stroke
- changing
- Prior art date
Links
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
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
- F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
- H02P25/062—Linear motors of the induction type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
Definitions
- a method of controlling a linear electric drive motor of a submersible plunger pump for oil production is provided.
- the invention relates to methods for controlling linear electric motors, and more particularly, to a method for controlling a linear electric motor used as a drive of a submersible plunger pump for oil production.
- the prior art method for controlling a linear plunger pump drive electric motor which consists in alternately connecting the stator windings to ensure smooth movement of the rod, and changing the direction of movement of the rod by changing the sequence of connecting the windings, while changing the sequence of connecting the windings by the signal of the end sensors, which set the amplitude of the stroke, (see, for example, EP 1018601 (A2), publ. 12.07.2000, F04B17 / 04).
- the shutoff valve When the rod and the pump plunger connected to it move down, the shutoff valve is activated and the formation fluid is sucked into the pump, the mass of the formation fluid column presses on the plunger, while the electric motor current is close to the no-load current.
- the mass of the rod of a submersible linear electric motor is several hundred kilograms, and when it moves downward, a large kinetic energy is accumulated.
- a maximum reduction in the speed of the rod is necessary, which leads to a significant decrease in the productivity of the pump installation.
- the speed of the rod should be selected on the basis of obtaining maximum performance.
- the claimed invention aims to eliminate the above disadvantages.
- the technical result of the claimed invention is to ensure maximum productivity of the pump unit at a given electric motor power and to increase the reliability of its operation.
- a method of controlling a linear electric drive motor of a submersible plunger pump for oil production consists in alternately connecting the stator windings, providing a smooth movement of the rod and changing the direction of movement of the rod by changing the sequence of connection of the windings, and is characterized in that the connection of the windings for the stroke of the rod starts in the initial position, spaced from the bottom dead center by an amount exceeding the inertial run-out of the rod during its reverse stroke, while the stroke of the rod is set by the number serial connections of the stator windings on the basis of the working stroke of the plunger pump.
- the bottom dead center is determined by the increase in the current of the electric motor when the rod contacts the elastic lower stop, and the stroke of the rod is limited by the number of consecutive connections of the windings, not reaching the top dead center, to exclude the mechanical stop of the moving elements of the electric motor or plunger pump.
- the claimed method is implemented as follows.
- the stroke of the rod is determined by the number of series connections of the stator windings and depends on the number of these windings, but it is very difficult to accurately determine the position of the rod after the motor stops in the absence of any sensors. Therefore, after stopping the electric motor in case of a violation in the power supply system or protection operation, the bottom dead center is first determined. To do this, the rod moves downward at a reduced speed at which kinetic energy can be extinguished by an elastic element installed between the rod and the stop. As the motor current rises to a predetermined value, the bottom dead center is noted.
- the motor rod moves up to its original position, which is spaced from the bottom dead center by an amount exceeding the inertial run-out of the rod during its reverse stroke.
- the initial position is fixed by the control station, and the pump unit enters the operating mode.
- the stroke of the rod is set by the number of consecutive connections of the stator windings, based on the stroke of the plunger pump, and is limited by the number of consecutive connections of the windings, not reaching the top dead center.
- the reverse stroke of the rod is limited by the number of consecutive connections of the windings until they reach the initial position fixed by the control station.
- the mechanical stop of the movable elements of the electric motor or plunger pump is excluded. This allows the electric motor to operate at maximum speed in operating mode.
- the technical result of the claimed invention is provided, which consists in ensuring maximum productivity of the pump unit at a given electric motor power and in improving the reliability of its operation.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти. Способ заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающим плавное перемещение штока и изменения направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток. Подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящим от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе. Нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором. Рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора, исходя из рабочего хода плунжерного насоса, и ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса. Технический результат, заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы.
Description
Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.
Изобретение относится к способам управления линейными электродвигателями, а конкретно, к способу управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти.
ПРЕДШЕВСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Из уровня техники известен, способ управления линейным электродвигателем привода плунжерного насоса, который заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающим плавное перемещение штока, и изменении направления движения штока, путем изменения очередности подключения обмоток, при этом изменение очередности подключения обмоток происходит по сигналу концевых датчиков, которые и задают амплитуду хода штока, (см. на пример, ЕР 1018601 (А2), публ. 12.07.2000, F04B17/04).
В случаи применения вышеуказанного способа для управления линейным электродвигателем, используемым в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, потребуется соединить кабелем концевые датчики, которые располагаются в скважине, на большой глубине, со станцией управления, которая располагается на поверхности. Длина такого кабеля может составить несколько километров, а, следовательно, возникают риски обрыва кабеля, при этом точность передачи информации не гарантированна, что может привести к неэффективной работе плунжерного насоса для добычи нефти. Кроме того существенно увеличивается стоимость насосной установки. Таким образом, этот способ управления, для линейного электродвигателя, используемого в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, практически не приемлем.
Наиболее близкими к заявляемому способу являются известные из уровня техники бездатчиковые способы управления линейными электродвигателями, заключающиеся в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающим плавное перемещение штока и изменении направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, в которых изменение очередности подключения обмоток происходит при возрастании тока электродвигателя в результате механического упора штока в крайних положениях (см. на пример, US 5793834 (А), публ. 1 1.08.1998, Н02Р6/18).
Применение такого способа управления для линейного электродвигателя, используемого в качестве привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти недопустимо по следующим причинам.
При движении штока и соединенного с ним плунжера насоса вниз, срабатывает запорный клапан и начинается всасывание пластовой жидкости в насос, масса столба пластовой жидкости давит на плунжер, при этом ток электродвигателя близок к току холостого хода. Масса штока погружного линейного электродвигателя, составляет несколько сотен килограмм и при его движении вниз накапливается большая кинетическая энергия. Для того чтобы не произошло разрушение электродвигателя при контакте штока с нижним упором, помимо установки мощного демпфера, необходимо максимальное снижение скорости перемещения штока, что приводит к существенному снижению производительности насосной установки. Однако, для получения максимального КПД, скорость движения штока должна выбираться исходя из получения максимальной производительности.
С другой стороны, при движении штока и соединенного с ним плунжера насоса вверх, на плунжер давит огромный (как правило, более километра) столб пластовой жидкости, при этом ток электродвигателя близок к максимальному, а, следовательно, малейшее увеличение
сопротивления ходу штока может быть воспринято системой управления как верхний упор. При этом произойдет переключение на обратный ход штока, в результате чего сократится рабочий ход плунжера, а следовательно, и производительности насосной установки.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.
Заявленное изобретение направлено устранение указанных выше недостатков. Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы.
Указанный результат достигается следующим способом управления. Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, заключается в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающим плавное перемещение штока и изменении направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, и характеризуется тем, что подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящим от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе, при этом рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора, исходя из рабочего хода плунжерного насоса.
Нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором, а рабочий ход штока ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса.
Под мертвой точкой (верхней и нижней), в рамках данной заявки, следует понимать механический упор штока в крайних точках его хода.
Реализуется заявленный способ следующим образом.
У конкретного электродвигателя ход штока определяется числом последовательных подключений обмоток статора и зависит от количества этих обмоток, но точно определить положение штока после остановки электродвигателя при отсутствии каких либо датчиков очень сложно. Поэтому в после остановки электродвигателя при нарушении в системе питания или срабатывании защиты, сначала определяется нижняя мертвая точка. Для этого производится перемещение штока вниз с пониженной скоростью, при которой кинетическая энергия может быть погашена упругим элементом, установленным между штоком и упором. При возрастании тока электродвигателя до заданной величины отмечается нижняя мертвая точка. Затем шток электродвигателя перемещается вверх в исходное положение, отстоящее от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе. Исходное положение фиксируется станцией управления, и насосная установка переходит в рабочий режим. Рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора, исходя из рабочего хода плунжерного насоса, и ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки. Обратный ход штока ограничен числом последовательных подключений обмоток до достижения исходного положения, зафиксированного станцией управления. Таким образом, в рабочем режиме исключен механический упор подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса. Это позволяет в рабочем режиме электродвигателю работать с максимальной скоростью. Таким образом, обеспечивается технический результат заявленного изобретения, который заключается в обеспечении максимальной производительности насосной установки при заданной мощности электродвигателя и в повышении надежности его работы.
Claims
1. Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти, заключающийся в поочередном подключении обмоток статора, обеспечивающим плавное перемещение штока и изменения направления движения штока путем изменения очередности подключения обмоток, отличающийся тем, что, подключение обмоток для рабочего хода штока начинается в исходном положении, отстоящим от нижней мертвой точки на величину, превышающую инерционный выбег штока при его обратном ходе, при этом рабочий ход штока задается числом последовательных подключений обмоток статора, исходя из рабочего хода плунжерного насоса.
2. Способ по п.1 отличающийся тем, что, нижняя мертвая точка определяется по возрастанию тока электродвигателя при контакте штока с упругим нижним упором.
3. Способ по п.1 отличающийся тем, что, рабочий ход штока ограничен числом последовательных подключений обмоток, не доходя до верхней мертвой точки, для исключения механического упора подвижных элементов электродвигателя или плунжерного насоса.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154267 | 2014-12-31 | ||
| RU2014154267/07A RU2594898C2 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016108739A1 true WO2016108739A1 (ru) | 2016-07-07 |
Family
ID=56284746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000944 WO2016108739A1 (ru) | 2014-12-31 | 2015-12-29 | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2594898C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016108739A1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU771842A1 (ru) * | 1978-10-31 | 1980-10-15 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Устройство дл управлени погружным линейным электродвигателем возвратнопоступательного движени |
| SU1136294A1 (ru) * | 1983-06-14 | 1985-01-23 | Предприятие П/Я М-5671 | Электропривод возвратно-поступательного движени |
| US5793834A (en) * | 1995-09-12 | 1998-08-11 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Method for detecting position of linear stepping motor and apparatus therefor |
| EP1018601A2 (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reciprocating pumps with linear motor driver |
| RU2362039C2 (ru) * | 2005-02-02 | 2009-07-20 | БиАрПи ЮЭс ИНК. | Способ управления насосным узлом |
| RU2522347C2 (ru) * | 2012-08-21 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазовые космические технологии" | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
| RU145258U1 (ru) * | 2014-05-29 | 2014-09-10 | Валерий Алексеевич Калий | Погружной линейный электродвигатель |
-
2014
- 2014-12-31 RU RU2014154267/07A patent/RU2594898C2/ru active IP Right Revival
-
2015
- 2015-12-29 WO PCT/RU2015/000944 patent/WO2016108739A1/ru active Application Filing
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU771842A1 (ru) * | 1978-10-31 | 1980-10-15 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Устройство дл управлени погружным линейным электродвигателем возвратнопоступательного движени |
| SU1136294A1 (ru) * | 1983-06-14 | 1985-01-23 | Предприятие П/Я М-5671 | Электропривод возвратно-поступательного движени |
| US5793834A (en) * | 1995-09-12 | 1998-08-11 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Method for detecting position of linear stepping motor and apparatus therefor |
| EP1018601A2 (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reciprocating pumps with linear motor driver |
| RU2362039C2 (ru) * | 2005-02-02 | 2009-07-20 | БиАрПи ЮЭс ИНК. | Способ управления насосным узлом |
| RU2522347C2 (ru) * | 2012-08-21 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазовые космические технологии" | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем |
| RU145258U1 (ru) * | 2014-05-29 | 2014-09-10 | Валерий Алексеевич Калий | Погружной линейный электродвигатель |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014154267A (ru) | 2016-07-27 |
| RU2594898C2 (ru) | 2016-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2911930C (en) | Power unit of hydraulic pumping unit and corresponding hydraulic pumping unit | |
| CN202181885U (zh) | 液压抽油机 | |
| US20170175502A1 (en) | Submersible reciprocating oil well pump unit | |
| CN203787338U (zh) | 高压gis隔离开关凸极式转子直流电机操动机构 | |
| RU2594898C2 (ru) | Способ управления линейным электродвигателем привода погружного плунжерного насоса для добычи нефти | |
| US10487632B2 (en) | Systems and methods for operating a linear motor to prevent impacts with hard stops | |
| CN112502698A (zh) | 一种抽油机井变频干扰通信装置及其通信方法 | |
| CN201984306U (zh) | 一种带行程控制功能的窗帘电机控制装置 | |
| CN103489669A (zh) | 大功率防振动高稳定性机电一体转换器 | |
| US9991836B2 (en) | Systems and methods for identifying end stops in a linear motor | |
| RU2522347C2 (ru) | Насосная установка с погружным линейным вентильным электродвигателем | |
| CN103224061B (zh) | 取袋装置 | |
| RU2370671C1 (ru) | Насосная установка | |
| CN207233606U (zh) | 一种行程指示传感器 | |
| RU2680776C1 (ru) | Системы и способы для обнаружения условий срыва подачи насоса и управления двигателем для предотвращения удара плунжера по жидкости | |
| CN201773759U (zh) | 一种高压真空断路器 | |
| CN111894841A (zh) | 一种潜油柱塞泵的防撞控制方法 | |
| CN103683720A (zh) | 端部套、整形芯差动整形机构 | |
| CN204223951U (zh) | 一种落纱机用夹头升降装置 | |
| CN104201038B (zh) | 一种新型隔离开关电动装置双向可调自锁止位机构及方法 | |
| CN105634239A (zh) | 一种直线电机防跌落保护装置 | |
| CN103490686B (zh) | 一种磁芯磁保持并行步进驱动器的设计方法 | |
| CN202616133U (zh) | 永磁固封极柱式真空断路器 | |
| CN109099017B (zh) | 受流器液压控制系统 | |
| CN204053444U (zh) | 洗衣机水位开关复位螺钉安装装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15875792 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15875792 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |