Способ защиты двигателя электропривода глубинного поршневого насоса
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГЛУБИННОГО ПОРШНЕВОГО НАСОСА, основанный на измерении в течение цикла контроля потребляемой электроприводом мощности, сравнении результатов измерения с предельными уставками и формировании сигнала отключения в случае превьппения .предельных уставок заданного числа раз, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности для устранения ложных отключений, дополнительно производят дискретизацию кривой потребляемой мощности по времени в течение циклов контроля, которые разделяют паузой отсутствия контроля фиксированной длительности, , производят сравнение каждого дискретного значения с соответствующими аналогичными значениями, полученными на предыдущем цикле контроля, и формируют указанньй сигнал отключения электропривода насоса при обнаруже (Л нии вькода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на преды§ дущем цикле контроля.
COOS СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHpblTMA
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ.,:-: .
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ (21} 3593156/24-07 (22) 23.05.83 (46) 23.10.83, Бюл. Ф 39 (72) Ю.М.Поскряков, Н.С.Максимов, Ф.P.Ñåéëü и Г.И.Поляков (71) Специальйое проектно-конструкторское бюро Всесоюзного производственного объединения "Союзнефтеавтоматика". (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
В 511431, кл. Н 02 Н 7/085, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР
Р 754554, кл. Н 02 Н 7/08, t980. (54)(57) СПОСОБ ЗАНЯТЫ ДВИГАТЕЛЯ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГЛУБИННОГО ПОРШНЕВОГО
НАСОСА, основанный на измерении в течение цикла контроля потребляемой электроприводом мощности, сравнении результатов измерения с предельными
ae® Циклы контроля i и (+1) разделены одной паузой отсутствия контроля фиксированной длительности. Обозначения Р„„ и Р соответствуют заданным п ах ю n предельным значениям мощности, = Const — интервал дискретизации, т,е. время, через которое производится измерение мощности электропривода. Длительность цикла контроля соответствует целому числу m интервалов дискретизации (фиг. 1). Способ осуществляется следующим образом. ю 11204 Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам защиты двигателя электропривода от аварийных режимов, и может быть использо. вано для защиты двигателя электропривода скважин, оборудованных глубин« ными поршневыми насосами. Известен способ загиты электропривода глубинного поршневого насоса, основанный на контроле потребля- tO емой электроприводом мощности, определении количества пиковых значений потребляемой активной мощности приводного двигателя при ходе поршня вверх и вниз за фиксированное время, }5 сравнении полученной эталонной величины с эталонным графиком изменения активной мощности и отключении приводного электродвигателя при их несовпадении f1j . Ю Однако для данного способа харак- терна недостаточная надежность защиты вследствие низкой чувствительности и нарушениям режимов работы электропривода, не вызывающих значительного 25 изменения числа рабочих циклов насоса в.-единицу времени. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты двигателя электропри- 30 вода глубинных штанговых насосов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем, в выделенных циклах измерения, причем в нормальном режиме работы в течение одного цикла измерения определяют начальную сумму длительностей промежутков времени превышения потребляемой мощности заданной уставки, фиксируют полученную 4р начальную сумму, затем в каждом цикле измеряют сумму длительностей промежутков времени превышения потребляемой мощности, сравнивают эту сумму с начальной и формируют сигнал отклю-45 чения в случае превышения текущей суммы начальной (2 . Однако для известного способа характерна недостаточная надежность, выражающаяся в том, что в реальных 50 условиях нормальной работы глубиннонасосных скважин происходят плавные колебания нагрузки на поршневом насосе вследствие изменения проницаемости пласта, приводящие к колебанию прито 55 ка нефти к насосу, изменению коэффициента его заполнения,. уходу контролируемой мощности за жестко установленные пределы и ложным отключениям электропривода. Цель изобретения — повышение на- . дежности защиты для устранения ложных отключений при плавных колебаниях нагрузки на насос. Указанная цель достигается тем, что согласно способу защиты двигателя электропривода глубинного поршневого насоса, основанному на измерении в течение цикла контроля потребляемой электроприводом мощности, сравнении результатов измерения с предельными уставками и формировании сигнала отключения в случае превышения предельных уставок заданного числа раз, дополнительно производят дискретизацию кривой потребляемой мощности по времени в течение циклов контроля, которые разделяют паузой отсутствия контроля фиксированной длительности, производят сравнение каждого дискретного значения с соответствующими, аналогичными значениями, полученными на предыдущем цикле контроля, и формируют сигнал отключения электропривода насоса при обнаружении выхода заданного количества измеренных значений из зоны допустимых отклонений, полученных на предыдущем цикле контроля. На фиг. 1 приведены кривые, поясняющие сущность предложенного способа (случай, соответствующий дискретизации по времени), а: изменение потребляемой мощности Р;() за 1-й цикл контроля, условно равный периоду качания насоса для нормальной работы; б: изменение потребляемой мощности Р„ (t) за (i+1)-й цикл контроля, также равный периоду качания насоса для аварийной ситуации; на фиг. 2 — — схема устройства, реализующего способ. 42 4 Р„„-Р(,)„) ьР), з 11204 В процессе работы по истечении паузы заданной длительности, в течение которой контроль не осуществляется, в каждом из циклов контроля через установленное время 6,t для случая дискретизации по времени производят ряд последовательных измерений потребляемой электроприводом мощности, и кривая потребляемой мощности P (t) за i-й цикл контроля пред- 10 ! ставляется рядом дискретных значений Р Р,...Р,, Р„+,и .. P . Эти значения сравниваются с соответствующими значениями, представляющими кривую потребляемой мощности в предыдущем, (i-1)-м цик-15 ле контроля до окончания цикла контроля. Кроме того, дискретные значения мощности i-го цикла контроля сравнива. ются с заданными предельными значениями Р „, и Р „;,, т.е. проверяется 20 соблюдение соотйошения :Р <р (2) пил 1п юане 2 25 где Р, Р(.„ 1,„ — дискретные значения мощности в i-м и (i-1)-ом циклах контроля, соответствующие интер- З0 валу дискретизации; ٠— заданная ширина зоны допустимых отклонений кривых i-ro u (i-1)-го циклов 35 т1пРеах — заданные предельные значения мощности. При нарушении соотношений (1) и (2) подсчитывается количество этих Ф нарушений и сравнивается с заданным. 10 Если количество нарушений за цикл контроля не превьппает заданное, ра-. бота электропривода считается нормальной, если превьппает, то ситуация считаетея аварийной и формируется сигнал отключения электропривода. Например, допускается нарушение соотношения (1) не более трех раз, а соотношения (2) не более одного раза. Устройство для осуществления способа содержит измеритель 1 мощности, . подключенный к силовой цепи электропривода 2 глубинного поршневого насоса и на вход дискретизатора 3, преобразующего непрерывный сигнал, пропорциональный мощности, в ряд дискретных значений мощности Р„, P Рп К выходу дискретизатора 3 подключен блок 4 анализа кривой для выявления начальной точки отсчета (Р ), блок 5 памяти, где хранятся дискретные значения мощности за предыдущий цикл контроля и блок 6 сравнения, другой вход которого связан с блоком 5 памяти. Выход блока 6 сравнения подключен к счетчикам 7, .контролирующим количество нарушений соотношений (1) и (2). Выходы счетчика 7 и блока 4 анализа связаны с блоком 8 управления, работающим по командам, поступающим от блока 9 счета времени (паузы, цикла контроля и интервала дискретизации). Блок 8 управления связан с дискретизатором 3, блоком 5 памяти, блоком 6 сравнения и релейным отключающим блоком 10 с контактом 11 в силовой цепи электропривода 2. Устройство работает следующим образом. Измеритель 1 преобразует сигналы тока (I) и.напряжен:ия (П) на входе в непрерывный выходной сигнал, пропорциональный мощности Р (). Блок 9 счета времени выдает сигналы, соответствующие циклу контроля и интервалу дискретизации (М), передаваемые блоком управления в дискретизатор 3. На его выходе формируется ряд дискретных значений Р, Р ... p„ ... p Блок 4 анализирует этот ряд, вы- . являя начальную точку Р (например, минимум мощности), после чего блок 8 разрешает запись этих значений в блок 5 памяти, сравнение их с значениями, хранимыми в блоке 5 памятй предудущего цикла контроля, и с предельными значениями мощности, хранимыми также в блоке памяти. Сравнение производится блоком 6. Все несоблюдения соотношений (I) и (2) подсчитываются счетчиками 7, и по превьппении заданного числа нарушений блок 8 отлючает электропривод 2 через блок 10 и его контакт 11. Если процесс изменения мощности имеет плавное изменение в одну сторону, значения мощности достигают предельных, что приводит к. невыполнению соотношения (2) и отключению электропривода. В случае резких изменений мощности, например при перегрузке, появлении отрицательной мощ1120442 3ена допустимьп отклонении полуденная 6 цикле Фо а Янарунеиныи оьаод трек Век Pmc а Нормальная робот ности за счет обрыва штанг и т.п., нарушается выполнение обоих соотношений (1) и (2), что повышает надежность отключения, 5 Кроме того, преимуществом предлагаемого способа является упрощение операции настройки, так как требуется задание только величин предельных значений (Р,„ и Р,„„„), определение которых не вызывает затруднений), и ширины зоны допустимых отклонений (fapJ ), которую можно либо считать постоянной (т.е. ЬР-const), либо считать как постоянную часть (напри.мер, в процентах) от измеренного значения P „, т.е. предлагаемый способ позволяет повысить надежность, исключая. ложные отключения электропривода насоса. Как показала практика эксплуатации устройства БУС-ЗИ, принятое за базовое, реализующее известные способы, значительное количество ложных отключений насоса происходит вследствие постепенного изменения нагрузки на насосе в нормальных условиях эксплуатации, объясняемое колебаниями притока нефти из. пласта, изменением коэффициента заполнения насоса, приводящего к дос- ЗО тижению жестко заданных уставок и ложным отключениям. Ложные отключения ведут к непроизводительным простоям скважин и ощутимым потерям в добыче нефти ввиду того, что большинство скважин не имеет возможности оперативной передачи сигнала об остановке и это может быть обнаружено через несколько суток. Предлагаемый способ позволяет об-. наружить все резкие изменения формй кривой мощности, т.е. обеспечить защиту практически от всех неисправностей, так как при резких изменениях формы кривой мощности (например, прихват плунжера, обрыв штанг и т.п.) за время фиксированной паузы происходят значительные изменения значений мощности и соотношение (1) не выполняется, что приводит к отключению электропривода. Достоверность факта аварийного изменения формы кривой мощности обеспечивается тем, что к отключению приводит только превышение заданного количества нарушений соотношения (1) в цикле контроля. Достаточно плавные изменения мощности, связанные с нормальными колебаниями нагрузки насоса, не выходящие за предельное значение, о чем свидетельствует выполнение соотношения (1), не приводят к ложным отключениям. 1120442 Фиг,2 Составитель Л. Корнеева Корректор Е, Сирохман Редактор С..Саенко Техред З.Палии Заказ 7755/42 Тираж 613 Подписное ВНИйПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, чл Проектная, 4
