Устройство для защиты погружного электродвигателя от анормального режима

 

Изобретение относится к защите герметизированных электродвигателей и может быть применено в погружных установках для нефтепромыслов. Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей, т.е. осуществление контроля верхнего порогового уровня нефти и контроля допустимого порогового уровня температуры погружного электродвигателя. Генерируемые генератором 5 сигналы с частотой F через конденсатор 6,трансформатор 2, кабель 26, электродвигаf Y .Г (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYB JlHH

„„SU„„1427473 A1 (51) 4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4218230/24-07 (22) 23.02.8? (46) 30.09,88. Бюл, Р 36 (72) И.Г.Гумеров (53) 621.316,925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 680103, кл. Н 02 Н 7/08, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 1282256, кл. Н 02 Н 7/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНОГО

РЕЖИМА 5?) Изобретение относится к защите герметизированных электродвигателей и может быть применено в погружных установках для нефтепромыслов. Целью изобретения является увеличение функ« циональных возможностей, т.е. осуществление контроля верхнего порогового уровня нефти и кочтроля допусти " мого порогового уровня температуры погружного электродвигателя. Генерируемые генератором 5 сигналы с частотой F через конденсатор б,трансформатор 2, кабель 26, электродвига1427473 тель и конденсатор 8 поступают в мостоиую схему 9. Дальнейшее прохождение сигналов зависит от состояния ключа 11, определяемого состоянием термоэлемента 12. Если температура двигателя вьппе нормы, то ключ II зак рыт. Если температура двигателя в пределах нормы, то ключ 11 открыт.

В этом случае вмсокочастотные сигна1 лы через диоды 13 и l4> резисторы

15 и 1 7, 20 и 21, диоды 18 и 19 воз;вращаются на вход второго вывода ге, "нератора 5. Выходные сигналы контроИзобретение относится к защите герметизированных электродвигателей и может быть применено в погружных установках для нефтепромыслов.

Цель изобретения — расширение

Функциональных возможностей путем осуществления контроля верхнего порогового уровня нефти и контроля допустимого порогового уровня температуры погружного электродвигателя, На фиг.l представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема нефтяной сква-.

;жины; на фиг. 3 - схема измерительно- исполнителъного блока; на фиг. 4— схема электронного ключа. . Устройство содержит магнитный пускатель 1 с силовыми контактами для включения в фазовые провода, питающие электродвигатель, через силовой трансформатор 2, первичная и вторичная обмотки которого соединены в звезду, катушку 3 управления магнитным пускателем, соединенную с выходом измерительио-исполнительного блока 4, генератор 5 высокой частоты, одним выводом соединенный с первым разделительным конденсатором 6, датчик 7 влажности нижнего уровня, одним выводом соединенный с клеммой для заземпения, второй разделительный конденсатор 8, диодиый мост 9, соединенный своим первым выводом ггеременного тока через второй разделительный конденсатор 8 с нейтралью об3 моток статора погружного электродвилируются Hà резисторах 20 и 21 измерительно-исполнительным блоком 4. Величина выходных сигналов на резисторах 20-21 азависит от положения уровня нефти в скважине и температуры корпуса электродвигателя. Погружной электродвигатель отключается, когда уровень ниже обоих датчиков; когда температура корпуса электродвигателя больше допустимой Фзрмьц когда уровень нефти, поднимаясь выше уровня нижнего датчика, не достигает датчика верхнего уровня. 4 ил.

2 ,гателя, стабилитрон I О, соединенный параллельно с электронным ключом Il и выходом диодного моста 9, термоэлемент 12, соединенный одним выво5 дом с входом электронного ключа Il а вторым — с минусовым выводом диод° ного моста, первый диод 13 анодом, .а второй диод 14 катодом соединен с вторым выводом диодного моста по переменному току, первый резистор 15, соединенный первым выводом с катодом первого диода, датчик 16 влажности верхнего уровня, первым выводом сое" диненный с первым выводом первого резистора 15, второй резистор 1 7,соединенный первым выводом с анодом второго диода 14 и первым выводом датчика 7 влажности нижнего уровня, при этом вторые выводы первого и второго резисторов и вторые выводы датчиков влажности соединены с заземлением, третий диод 18 катодом, а четвертый диод 19 анодом соединены

5 с вторым выводом генератора 5 высокой частоты, третий резистор 20, соединенный первым выводом с анодом . третьего диода 18 и первым входом измерительно-исполнительного блока

0 4, четвертый резистор 21, соединенный первым выводом с катодом четвертого диода 19 и вторым входом измерительно-исполнительного блока 4,при этом вторые выводы третьего 20 и четвертого 21 резисторов соединены с заземлением, а второй вывод первого разделительного конденсатора 6 з

14274 соединен с нейтралью вторичных обмоток силового трансформатора 2.

Нефтяная скважина (фиг.2) содержит погружной электродвигатель 22, 5 насос 23 скважинный трубопровод 24, трубопровод 25 для откачки нефти, высоковольтный кабель 26 и силовую подстанцию 27.

Устройство работает следующим образом.

Генерируемые генератором 5 сигналы с частотой F через конденсатор

6, трансформатор 2, обмотки статора электродвигателя и конденсатор 8 поступают в диодный мост 9. Дальчейшее прохождение сигналов зависит от состояния электронного ключа 11 определяемого состоянием термоэлемента 12. Если температура двигателя 20 вьппе нормы, электронный ключ 11 закрыт. Если температура двигателя в пределах нормы, то ключ 11 открыт.

В этом случае высокочастотные сигналы через диоды 13 и 14, резисторы 2Б

15 и 17, 20 и 21 и диоды 18 и 19 возвращаются на вход второго вывода генератора 5. Выходные сигналы контролируются на резисторах 20 и 21 измеритепьно-исполнительным блоком 4.

В предлагаемом устройстве могут иметь место пять состояний.

Первое состояние. Температура погружного электродвигателя (ПЗД) находится в пределах допусковой нормы.

Уровень нефти в скважине находится вьппе датчика 16. В этом случае дат- чики 16 и 7 шунтируют резисторы

15 и 17. На резисторах 20 и 21 виде.ляются максимальные сигналы, которые 1О условно обозначим уровнем " !", Измерительный блок 4 включает магнитный пускатель 1.

Второе состояние. Температура погружного электродвигателя в пределах нормы. Уровень нефти, снижаясь, становится ниже уровня датчика 16.

В этом случае резистор 15 не шунтируется датчиком 16, а резистор 17 шунтирован датчиком 7, Это вызывает выделение на резисторе 20 уровня сигнала, равного "0", а на резисторе 21 — "+1". При этих состояниях измерительно-исполнительный блок 4 продолжает выдачу питания на погружной электродвигатель.

Третье состояние. Температура погружного электродвигателя находится в пределах нормы. Уровень нефти, снижаясь, становится ниже уровня датчика 7 нижнего уровня. При этом резисторы 15 и 17 перестают шунтироваться датчиками 16 и 7. На резисторах уронни сигналов становятся равными "0".

Измерительный блок 4 отключает магнитный пускатель 1, прекращая питание двигателя.

Четвертое состояние. Температура электродвигателя вьзпе допустимой нормы. Б этом случае термоэлемент 12 запирает электронный ключ 11 и на резисторах 20 и 21 имеет место уровень сигналов "0". Измерительный блок 4 отключает питание электродвигателя, Пятое состояние, Температура погружного электродвигателя в норме.Уро- вень нефти, подним" ÿñü,,становится вьпне датчика 7. В этом случае резистор 15 не шунтируется датчиком 16, а резистор 17 шунтируется датчиком 7.

Соответственно на резисторе 20 имеет место уровень сигнала "0"„ а на резисторе 21 — уровень "1", т,е. аналогичные второму состоянию. Однако ь;з" мерительно-исполнительный блок команду на включение электродвигателя не подает до тех пор, пока не образуется первое состояние.

Измерительно-исполнительный блок

4 (фиг.3) состоит из компаратора 28 ныходчых сигналов нижнего уровня, подключенного к резистору 21, составных транзисторов 29 и 30, реле 31 с контактами 32„ ннертора 33, подключенного к резне гору 20, компаратора

34 выходных и..налов верхнего уровня, составных транзисторов 35 и 36, реле 37 с контактами 38-39 и источника 40 питания.

Принцип работы схемы при различных состояниях заключается в следующем.

При первом состоянии на резисторе

20 присутствует уровень "-1", а на резисторе 21 уровень "+!". Следовательно, компаратор 28 находится в сработанном состоянии и выдает сигнал открытия состанньм транзисторам

29-30. Реле 3!, срабатывая, замыкает свой замыкающий контакт 32, подавая

IIHTpHHe H3 источника 40 питания На составные транзисторы 35-36. Уровень

"-1" сигнала на резисторе 20 нннертируется инвертором 33 и оценивается компаратором 34, который открывает составные транзисторы 35-36, вызывая срабатывание реле 37. При этом

1О

Все это позволяет повысить надежность и долговечность работы электродвигателя и нефтяной скважины.

Устройство для защиты погружного электродвигателя от анормального режима, содержащее магнитный пускатель с силовыми контактами для включения в фазные провода, питающие электродвигатель через силовой трансформатор, первичнав и вторичная обмотки которого соединены в звезду, катушку управления магнитным пускателем, соединенную с выходом измерительноисполнительного блока, генератор высокой частоты,. одним выводом соединенный с первым разделительным конденсатором, датчик влажности нижнего уровня, одним выводом соединенный с заземлением, второй разделительный конденсатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополни3 тельно снабжено датчиком влажности верхнего уровня, диодным мостом,стабилитроном, электронным ключом, термоэлементом, первым, вторым, третьим и четвертым диодами, первым, вторым и третьим резисторами, при этом диодный мост своим первым выводом переменного тока через второй разделительный конденсатор соединен с клеммой для соединения с нейтралью обмоток статора электродвигателя, стабилитрон соединен параллельно с электронным ключом и выходом диодного моста, термоэлемент соединен одним выводом с входом электронного ключа, а вторым - с минусом диодного моста, первый диод анодом, а второй катодом соединены с вторым выводом диодного моста по переменному току, катод первого диода соединен с первым выводом первого резистора и первым выводом датчика влажности верхнего уровня, анод второго диода соединен с первым выводом второго резистора и первым!

427473

6 замыкается контакт 39, вызывая сра - двигателя отличается от прототипа батывание магнитного пускателя 1 и более широкими функциональными воэзамыкание контакта 38, произведя са- можностями, а имени в а именно возможностью моблокировку обмотки реле 37.

При втором состоянии на резисторе РУжного электродвиг У

5 о о элект о вигателя путем конт20 присутствует уровень "0", а на . роля нижнего и верхнего уровней нефрезисторе 21 уровень "+1". При этом ти в скважине и температуры корпуса на входе транзисторов 29-30 присут- электродвигателя, ствует открывающий сигнал, реле 31 находится в сработанном состоянии.

Несмотря на отсутствие сигнала открытия транзисторов 35 и Зб реле 37 остается в сработанном состоянии за мула и з обретения счет самоблокировки контактом 38. 1В Р У

Следовательно, замкнутый контакт продолжает держать магнитный пускатель 1 „ обеспечивая-подачу питания на элект; родвигатель.

При третьем состоянии на обоих ре- 2п зисторах 20 и 21 присутствует уровень

"0" Реле 31 и 37 отключены. СледоваТельно, электродвигатель не получает йитание..

При четвертом состоянии на обоих 26 резисторах 20 и 21 присутствует уровень "0", т.е. как и в предыдущем случае, электродвигатель остановлен.

При пятом состоянии на резисторе

20 присутствует уровень "0", а на ре- 30 зисторе 21 уровень "+1". Реле 3l,ñðàбатывая, замыкает свой контакт 32.

Реле 37 обесточено из-за отсутствия открывающего сигнала на входе тран-. зистора 35. Следовательно, электродвигатель не получает питание. Электродвигатель получит- питание только тогда, когда образуются условия первого состояния.

Электронный ключ 11 (фиг,4) сос- 4п таит из составных транзисторов 41 и

42, делителя напряжения на резисторах 43 и 12. Резистор 12 представляФт собой терморезистор и устанавливается в корпусе электродвигателя. При 45 температуре ниже допустимой кормы резистор имеет большое значение номинала, поэтому ключ ll находится в ,открытом состоянии. При достижении температуры корпуса электродвигателя до опасного порога происходит резкое снижение сопротивления терморезистора 12, что вызывает закрытие ключевой схемы.

В качестве ключа 1 1 могут быть использованы другие известные варианты.

Таким образом, использование устройства защиты погружного электро1427473 выводом датчика влажности нижнего уровня, вторые выводы первого и второго резисторов и вторые выводы датчиков влажности соединены с клеммой для заземления, третий диод катодом, четвертый диод анодом соединены с вторым выводом генератора высокой частоты, при этом анод третьего диода соединен с первым выводом третьего резистора и первым входом измерительно-исполнительного блока, катод четвертого диода соединен с первым выводом четвертого резистора и вторым входом измерительно-исполнительного

5 блока, вторые выводы третьего и четвертого резисторов соединены с клеммой для заземления, а второй вывод первого разделительного конденсатора соединен с клеммой для соединения с нейтралью вторичных обмоток силового трансформатора, питакщего электродвигатель.

1427473

ЮО

Составитель В.Орлов

Редактор А.Лежиина Техред А.Кравчук Корректор М.Васильева Заказ 4859/50

Тираж 651 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4