СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к станциям управления вентильными двигателями электроцентробежных насосов и может быть использована для добычи пластовой жидкости с помощью насосов.
Прототип изобретения - станция управления насосной установки СУ ЭЦН Триол 1 (см.стр.8, Руководство по эксплуатации СУ ЭЦН ТРИОЛ, часть 1, 2002 г. Изд-во. Корпорация Триол.). Данная многосекционная станция содержит шкаф управления, защиты и сигнализации и размещенные внутри него блок преобразователя частоты, систему принудительного воздушного охлаждения за счет встроенного вентилятора.
К недостаткам данной станция управления относятся сравнительно большие ее габаритные размеры, учитывая, что повышающий трансформатор не включается в станцию управления и располагается снаружи в отдельном от шкафа управления, защиты и сигнализации блоке и достаточно сложный монтаж основных узлов станции во внутренней полости шкафа управления, защиты и сигнализации. Кроме того, система охлаждения, связанная с выводом воздуха через боковые отверстия шкафа не обеспечивает эффективного охлаждения всего объема соответствующей секции.
Технический результат, достигаемый вышеуказанным устройством состоит в упрощении процедуры монтажа станции, повышении надежности работы в сложных климатических условиях (не требуются дополнительные монтажные операции связанные, связанные с дополнительным подключением двигателя ко внешнему трансформатору и сокращается число соответствующих электрических соединений, повышена эффективность системы охлаждения).
Сущность полезной модели заключается в том, что в станцию управления насосной установки, содержащую шкаф управления, защиты и сигнализации, блок преобразователя частоты, систему принудительного воздушного охлаждения размещенных внутри шкафа электрических устройств внутри вышеуказанного шкафа установлен повышающий трансформатор, а крыша шкафа выполнена из
нижней и верхней секций, причем верхняя секция выполнена сплошной П-образного типа, а нижняя секция имеет отверстия для вывода горячего воздуха из шкафа во внутреннею область между верхней и нижними секциями, кроме того конструктивное выполнение крыши обеспечивает дальнейший вывод горячего воздуха в окружающую среду, блок преобразователя частоты может быть установлен на полки, образованные двумя кронштейнами, закрепленными на монтажной панели, которая в свою очередь закреплена на внутренней стороне задней стенки шкафа управления, защиты и сигнализации, причем указанные кронштейны обеспечивают при монтаже возможность нахождения блока преобразования частоты в неподвижном состоянии для его закрепления в шкафе, часть поверхности верхней секции крыши может быть выполнена наклонной, причем наклон не превышает 30 градусов по отношению к горизонтальной поверхности нижней секции, дальнейший вывод горячего воздуха в окружающую среду может обеспечиваеться каналом, сформированным противолежащими частями поверхностей верхней и нижней секции и частью боковой поверхности верхней секции.
На фиг.1 показан общий вид станции управления с открытой дверцей шкафа управления насосной установки, содержащей шкаф управления, защиты и сигнализации.
На фиг.2 показан продольный разрез двухсекционной крыши (вид сбоку).
Станция управления насосной установки содержит последовательно включенные в трехфазную цепь питания вводной выключатель (рубильник) 1, фильтр 2 для защиты блока преобразователя частоты от перенапряжений в питающей сети (дроссель с варисторами), блок преобразователя частоты 3 и повышающий трансформатор 4, с выхода которого рабочее напряжение поступает непосредственно в цепь электродвигателя погружного электроцентробежного насоса. Контроллер 5 со средствами ввода/вывода информации о режиме работы станции как и основные блоки станции управления через вводной выключатель 1 включен в трехфазную цепь питания и посредством шины управления соединен двухсторонней связью с блоком преобразователя частоты 3.
Основными контролируемыми параметрами процесса подъема пластовой
жидкости являются фазные токи в цепи электродвигателя погружного насоса, которые контролируются посредством датчиков фазных токов в цепи электродвигателя 6, с которых полезный сигнал поступает на контроллер 5, который на основании полученной информации задает режим работы насосной установки. Для поддержания требуемого напряжения на выходе блока преобразователя частоты 3 непосредственно в его цепь включен массивный выносной дроссель регулятора напряжений 7. Все перечисленные выше блоки станции управления насосной установки размещены внутри шкафа управления, защиты и сигнализации 8, причем контроллер 5, установлен на внутренней стенке двери шкафа 9.
Для охлаждения размещенных внутри шкафа управления, защиты и сигнализации электрических устройств (прежде всего повышающего трансформатора 4, фильтра 2 для защиты блока преобразователя частоты от перенапряжений в питающей сети и выносного дросселя регулятора напряжений 7 блока преобразователя частоты) в станции управления также реализована система нагнетания и вывода из нее воздуха, состоящая из отверстий для подвода к электрическим устройствам холодного воздуха из окружающей среды (на фигурах не показаны), вентиляторов 10, установленных на внутренней поверхности крыши шкафа управления, защиты и сигнализации 8, и отверстий 11 для вывода из шкафа управления, защиты и сигнализации 8 отработанного горячего воздуха. При этом крыша шкафа управления, защиты и сигнализации 8 выполнена двухсекционной, состоящей из верхней 12 и нижней 13 секций, причем указанные отверстия 11 для вывода из шкафа отработанного горячего воздуха выполнены в нижней секции 13, а верхняя секция 12 крыши служит для предотвращения попадание внутрь шкафа осадков (дождя, снега, града и т.п.). Выполнение крыши под наклоном может предотвратить накопление атмосферных осадков на ее поверхности.
В отличие от известных технических решений для удобства монтирования блока преобразователя частоты 3 на внутренней стороне задней стенки шкафа управления, защиты и сигнализации 8 в ее средней части закреплены два кронштейна 14, которые образуют полки для установки на них блока преобразователя частоты 3. Установленный на полки кронштейнов 14 блок преобразователя частоты 3, обычно весящий более 50 кг., находится в устойчивом
положении без какой-либо его дополнительной поддержки и легко может быть посредством винтов или болтов прикреплен к внутренней стороне задней стенки шкафа управления, защиты и сигнализации 8.
Данное устройство работает следующим образом.
Станция управления включается в трехфазную цепь питания посредством вводного выключателя 1. Режим работы станции управления задается контроллером 5 со средствами ввода/вывода информации о режиме работы станции, в соответствии с заложенной в него оператором программой. При этом напряжение питания по трехфазной электросети через фильтр 2 для защиты блока преобразователя частоты от перенапряжений в питающей сети подается на блок преобразователя частоты 3, где генерируется сигнал заданной частоты, служащий для задания частоты вращения вала электродвигателя погружного электроцентробежного насоса насосной установки. Вместе с фильтром 2 для защиты блока преобразователя частоты от перенапряжений в питающей сети, который в соответствии с конструктивной схемой станции управления размещен в нижнем левом углу шкафа управления, защиты и сигнализации 8, установлен выносной дроссель регулятора напряжений 7 блока преобразователя частоты 3, который вследствие своего большого размера и веса обычно размещается отдельно вне корпуса данного блока, а только включен в его электрическую цепь посредством соответствующих проводов. С выхода блока преобразователя частоты 3 напряжение заданной частоты поступает в повышающий трансформатор 4, где напряжение повышается со значения на выходе блока преобразователя частоты 3 (до 380 V) до той величины, на которой работает электродвигатель погружного электроцентробежного насоса (до 1730 V).
В процессе работы насосной установки непрерывно измеряются фазные токи в трехфазной цепи электродвигателя погружного электроцентробежного насоса и действительная частота вращения вала электродвигателя. Кроме того, с целью получения дополнительной информации об условиях работы погружного электроцентробежного насоса дополнительно может измеряться температура, давление в зоне расположения погружного электроцентробежного насоса и т.п. Фазные токи в цепи электродвигателя погружного электроцентробежного насоса
измеряются соответствующими датчиками фазных токов в цепи электродвигателя 6. С выхода указанных датчиков соответствующие сигналы поступают на измерительный вход контроллера 5, размещенного на двери шкафа 9. Измеренные параметры могут быть отображены на дисплее контроллера 5 в удобной для оператора форме. В соответствии с заложенной программой могут быть уточнены параметры режима работа станции управления. Если это необходимо соответствующие коррективы могут быть внесены непосредственно оператором станции управления (см. фиг.1).
В процессе работы станции управления сильно нагреваются ее электрические элементы, в особенности это относится к повышающему трансформатору 4, блоку преобразователя частоты и выносному дросселю регулятора напряжений 7 блока преобразователя частоты. Для предотвращения перегрева оборудования в станции управления реализована система нагнетания и вывода из шкафа управления, защиты и сигнализации воздуха для охлаждения размещенных внутри него электрических устройств, состоящая из отверстий для подвода к электрическим устройствам холодного воздуха из окружающей среды, вентиляторов 10, установленных на внутренней поверхности крыши шкафа управления, защиты и сигнализации для вытяжки из него отработанного горячего воздуха, и отверстий 11 для вывода из шкафа управления, защиты и сигнализации 8 отработанного горячего воздуха. Поскольку станция управления насосной установки эксплуатируется в условиях естественной природной атмосферы и, как следствие, может быть подвержена воздействию осадков, снега, града и т.п., необходимо предотвратить попадание внутрь шкафа управления, защиты и сигнализации 8 производных нежелательных природных явлений. Для этого крыша шкафа выполняется двухсекционной. Отверстия для вывода отработанного горячего воздуха 11 выполнены в нижней секции крыши 13, а верхняя секция крыши 12 выполнена сплошной и несколько наклонена под углом по отношению к горизонтальной нижней секции 13 для обеспечения надежного слива атмосферных осадков (см.фиг.2).
Блок преобразования частоты 3 достаточно громоздкий, и в зависимости от типа станции управления его вес изменяется в диапазоне от 40 до 80 кг. При его монтаже на внутренней стороне задней стенки шкафа управления, защиты и
сигнализации 8 представляется достаточно сложным его удержать в неподвижном состоянии. Для этого требуется задействовать несколько рабочих-монтажников, что достаточно трудноосуществимо в условиях ограниченного пространства во внутренней полости шкафа управления, защиты и сигнализации 8. С целью устранения указанной проблемы на внутренней стороне задней стенки шкафа управления, защиты и сигнализации 8 в ее средней части монтируют два кронштейна 14, которые образуют полки для установки на них блока преобразования частоты 3. Таким образом предварительно блок преобразования частоты 3 устанавливают на полки кронштейнов 14, где он будет находиться в относительно устойчивом положении и может быть легко и надежно прикреплен посредством винтов или болтов к задней стенки шкафа без привлечения вспомогательных рабочих-монтажников.
Автоматический режим работы является основным рабочим режимом станции управления, в котором реализуются все функции контроллера 5. В процессе автоматической работы можно: контролировать текущие значения параметров электродвигателя, просмотреть установленные значения параметров и режимы работы станции управления и, при необходимости, изменить их. В автоматическом режиме возможно автоматическое повторное включение станции управления после срабатывания защит станции.
Предложенное конструктивное исполнение станции управления двигателем позволяет ее использовать для управления как приводами погружных насосов, так и приводами любых других устройств, содержащих вентильных и асинхронных двигателей.