Способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («) 1 00 1 29 1 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050281 (21) 3242420/24-07

И ) М.кл. с присоединением заявки М2 (23) Приоритет

Н 02 Н 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316..925 (088.8) Опубликовано 2802.83. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 2802.83

В.Il. Шадрин, Ф.Н. Сихиди, Ф. P. Сейтесь и Г.И ." Поляков

А

/ (72) Авторы изобретения

/:, - - -,, !

Специальное проектно-конструкторскеебюро- -.,,.;: . /

"Нефтеавтоматика" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГЛУБИННЫХ ШТАНГОВЫХ

HACQC0B уставок (11.

Способ относится к электротехнике и может быть использован для защиты электропривода механизмов с возвратно-поступательным движением.

Известен способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов от анормальных режимов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем, контроле нахождения участков кривой мощности в заданном диапазоне уставок и формирования сигнала отключения защищаемого электропривода при отклонении их за пределы заданных

Недостатком данного способа является недостаточная чувствительность, сложность реализации технического ре,шения и настройки при его эксплуатации.

Недостаточная чувствительность объясняется тем, что изменения кривой мощности в заданном диапазоне уставок контролируется по изменению положений двух крайних точек на участке кривой мощности ° увеличение точек контроля на протяжении участка кривой мощности к усложнению реализации технического решения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем, измерении текущей суммы длительности промежутков времени превышения потребляемой электродвигателем мощности заданной уставки в течение цикла .измерения, сравнению измеренной суммы с начальной суммой, полученной в нор", мальном режиме работы насоса и формировании сигнала на отключение защищае мого электропривода при несовпадении их на заданную уставку 2 .

Недостатком этого способа является недостаточная чувствительность в случае нарушений работы насоса, не сопровождающихся значительным изменением кривой мощности ниже заданной уставки, при превышении которой изме ряется сумма длительностей промежутков времени, что снижает область применения его в реальных условиях.

Цель изобретения - повышение чувствительности при нарушениях работы насоса и повышение надежности путем учета динамических изменений кривой

1001291

I

t ) ю„

4О

50 мощности, потребляемой электродвигателем.

Поставленная цель достигается тем, что н способе защиты электропривода глубинных штанговых насосов измеряют амплитудные значения потребляемой мощности каждого полупериода питающей сети, сравнивают их с заданными ус)тавками, в нормальном режиме работы насоса определяют начальное количество полупериодов мощности питающей се- 0 ти, находящихся в заданном диапазоне устанок, в течение цикла качания насоса, фиксируют полученное начальное количество, затем в каждом пз следующих друг за другом циклах качания . насоса определяют текущее количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уста нок,сраннивают полученное текущее количество с начальным количеством и, формируют сигнал .на отключение защищаемого электропривода при их несовпа дении через время задержки отключения определяемое по следующему соотношени

Too(3- — „) т, М4 где Т вЂ” время задержки отключения;

Т - время одного цикла качания насоса, разность текущего значения количества полупериодов мощности питающей сети, находящихся н заданном диапазоне уставок и начального количества их, соответствующего нормальному режиму, в течение цикла качания насоса, N — начальное количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся н заданном диапазоне уставок, соотнетствующее нормальному режиму работы в течение цикла качания насоса.

На фиг. 1 представлен пример реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

На фиг. 1 защищаемый электродвигатель 1 привода содержит датчик 2 и подключен к питающей сети через контакты коммутирующего аппарата 3.

Выход датчика 2 соединен через блок

4 измерения мощности с пороговыми элементами 5 и б и с фильтром 7. Выход фильтра 7 соединен с блоком 8 уп- 55 равления.

Выходы пороговых элементов 5 и б соединены через элемент НЕТ (Запрет)

9 с одним входом элемента И 10, другой вход которого соединен с выходом Q)

Т блока 8 управления. Выход элемента

И 10.соединен с входом счетчика 11, выход которого соединен с блоком 12 сравнения (например, мультиплексо ром) . Установочный вход счетчика 11 соединен с выходом блока А управления. Вход запуска блока 12 сравнения соединен с ныходом блока У управления.

Блок 8 упранления имеет вход

"Пуск", вход Х на отключение приводного электродвигателя при нарушениях работы насоса, соединенный с выходом блока 12 сравнения и выход 2 для воздействия на отключение коммутирующего аппарата 3, и состоит из формирователя (Т) 13 цикла контроля, формирователя (У)14 импульса анализа, в течение которого производится сравнение накопленного количества импульсон счетчиком 11 с заданными уставками + Ь и — b.блока 12 сравнения формирователя (+)15 импульса установки счетчика в нулевое состояние и формирователя 16 сигналов упранления электроприводом (нключения при пуске и аварийного отключения).

На фиг. 2 представлены: Р— крил вая изменения мощности частотой питающей сети электродвигателя при ходе штанги насоса внерх и вниз; и

Р— устанки мощности, при превышенйи которых формируются импульсы частотой питающей сети с выхода пороговых элементов 5 и б; причем импульсы с выхода порогового элемента 5 не формируются, когда измеряемая мощность меньше уставки РА, а импульсы с выхода порогового элемента б формируются только тогда, когда измеряемая мощность больше устанки Р . Кроме того P> — кривая изменения средней мощности частотой цикла качания насоса, формируемая с ныхода фильтра 7 (огибающая кривой P ), Т вЂ” текущее время одного цикла контроля работы насоса, У - импульс запуска блока 12 сравнения н момент формирования которого производится сравнение накопленного количества импульсов счетчиком

11 с устанками +Ь, -Ь блока 12,, импульс уставки счетчика импульсов 11 в нулевом состоянии при отсутствии анормальных режимов (+ Л, -ik)— уставки блока 12 сравнения (заданные отклонения от первоначального заданного числа импульсов), Х вЂ” импульс на формирование сигнала отключения электропривода насоса, L — сигнал на отключение электропривода насоса °

Нормальному (заданному) режиму работы насоса в течение цикла контроля соответствует количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне устанок Р и Р, сформированных пороговыми элементами 5 и 6 и элементом 9, но не превышающих по амплитуде уставку Ро.

Для любого нормального режима работы насоса при настройке схемы изменением уставки PÅ » цикл работы насоса в счетчике устанавливается определенное

1001291 заданное число, например 100, от ко= торого в блоке .12 сравнения устанавливаются уставки (+Д, -h)8 пределах

15 + 50%.

Если в процессе работы насоса возникла какая-либо неисправность, кривая мощности изменяется вверх либо вниз, соответственно изменяется текущее значение количества полупериодов мощности, находящихся в заданном диапазоне уставок, что приведет при срав40 ненни его в блоке 12 сравнения с заданными уставками, к формированию сиг.

1нала на отключение электропривода насоса через время задержки отключения в обратно пропорциональной зависимос. 15 ти от степени перегрузки (недогрузки) электропривода, которое определяется формулой

При малой степени перегрузки (недогрузки) электропривода насоса, например 20% от мощности в нормальном режиме работы насоса, время эа- 25 держки отключения будет равно 8 циклам качания насоса, при большей степени перегрузки (недогрузки) электропривода насоса, например 803, время задержки отключения будет равно Зр

2 циклам качания насоса;

Способ осуществляют следующим образом.

При включении электропривода 1 насоса от входного сигнала "Пуск" блок 4 измерения мощности формирует кривую мощности РР,, частотой питающей сети, пороговые элементы 5 и 6 формируют импульсы при пересечении кривой мощности Р уставок Р и Р> соответственно, а фильтр 7 формирует кривую средней мощности Р за цикл качания насоса (огибающую кривой Р ) .

Блок 8 управления формирует им пульс цикла контроля работы насоса 45

Т при пересечении кривой мощности

Pg заданной уставки Рс. Уставка Ррв выбирается равной (1,2 + 1,3) Р ., мп а уставка Р - равной 0,8 Р,„ „, а уставка Pc — равной Рд, где Р„„„„ — минимальное значение мощности за цикл качания насоса, соответствующее нормальному режиму работы насоса; Р„„© максимальное значение мощности за цикл качания насоса, соответствующее 55 нормальному режиму работы насоса.

С выхода пороговых элементов 5 и 6 импульсы поступают на входы элемента НЕТ (запрет по входным импульсам от порогового элемента 6), кото- 60 рый формирует через элемент И 10 в течение цикла контроля Т импульсы на счетный вход счетчика 11, количество которых в нормальном режиме работы насоса равно 100. 65

При возникновении какой-либо неисправности в работе насоса изменяется количество импульсов, формируемых пороговым элементом 6 и соответственно количество импульсов, поступивших на счетный вход счетчика импульсов с выхода элемента И 10 за время цикла контроля Т.

По окончании цикла контроля Т блок

8 управления формирует импульс У, в момент формирования которого производится сравнение накопленного количества импульсов счетчиком 11 с уставками +Ь, — Ь блока 12 сравнения, которые, например, выбраны + Ь =

115, а — А = 85.

Если накопленное количество импульсов меньше заданной уставки +Ь, например, 114, или больше заданной уставки -Ь, например, 86, то блок

8 управления формирует импульс ycтановки счетчика 11 в нулевое состояние, после чего контроль режима работы насоса производится аналогично описанному °

Если же накопленное количество импульсов больше заданной уставки +A< например, 120 или меньше заданной уставки -Ь, например, 80, то блок

12 сравнения формирует импульс Х в блок 8 управления для отключения электропривода насоса сигналом Z°.

Технико-зкономическая эффектив. ность от применения предлагаемого способа заключается в повышении чувствительности защиты и надежности работы электропривода насоса.

Повышение чувствительности защиты предлагаемого способа и надежности работы электропривода насоса обеспечивается измерением амплитудных значений потребляемой мощности каждого полупериода питающей сети и сравнения их с заданными уставками, а также контролем за цикл качания насоса количества полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок. формула изобретения

Способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем и сравнении ее с заданной уставкой, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при нарушениях работы насоса и повышения надежности путем учета динамических изменений кривой мощности, потребляемой электродвигате . лем, измеряют амплитудные значения потребляемой мощности каждого полупериода питающей сети, сравнивают их с заданными уставками, в нормальном режиме работы насоса -определяют на1001291

7 чальное количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, в течение цикла качания насоса фиксируют полученное начальное количество, затем в каждом иэ следующих друг эа другом циклах качания насоса определяют текуцее количество полупериодов моцности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, сравнива-. ют полученное текущее количество с о начальным количеством и формируют сигнал на отключение эацищаемого электропривода при их несовпадении через время задержки отключения, оп" ределяемое по следуюцему соотношению.15 .

Ьй - разность текущего эначени Г количества полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок и начального количества их, соответствующего нормальному режиму. работы, в течение цикла ка. чания насоса, Й - начальное количество:полупериодов мощности питаюцей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, соответствующее нормальному режиму работы в течение цикла качания насоса. где t — время задержки отключения, О

Т,- время одного цикла качаЦ ния насоса, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССР

Ю 600657, кл. Н 02 Н 7/08, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 754554, кл. Н 02 Н 7/08 1978.

1001291

Р1

Pg

Рм

Р

Составитель С.Курбангалиева

Редактор Ю.Середа Техред l4-.Tåïåð Корректор Г;Огар

Заказ 1430/65 Тираж 615 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4