СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Заявляемое устройство относится к электротехнике и предназначено для работы с электроприводами погружных насосов на основе бесконтактных вентильных электрических машин, работающих под управлением телеметрической аппаратуры, и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для подъема пластовых жидкостей из скважин.
Известны устройства, станция управления погружными электронасосами /1/ и станция управления асинхронными двигателями /2/, размещенные в металлических шкафах, имеющих сложную форму. Эти шкафы имеют секции ввода кабелей, силовые отсеки и отсеки для размещения аппаратуры управления. Станции содержат устройства, обеспечивающие работу электронасосов, управление ими и индикацию параметров работы электродвигателей, а также их защиту. Однако эти станции предназначены для управления асинхронными двигателями и не могут быть использованы для управления вентильными в силу принципиальных отличий конструкции этих электрических машин от асинхронных.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, является станция управления электронасосами /3/, выполненная в виде шкафа, в котором на передней панели размещены органы управления и индикации, а силовая аппаратура, работающая с высокими напряжениями, размещена внутри.
Шкаф имеет сложную составную форму в виде двух параллелепипедов и выполнен трехсекционным. В меньшем верхнем отсеке (отсеке управления) на передней панели размещены органы управления и индикации, а в нижнем большем отсеке (силовом отсеке) размещена силовая аппаратура. На задней панели корпуса дополнительно установлена секция ввода кабелей, корпус которой выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, передняя панель которого выполнена открывающейся, а нижняя панель имеет кабельные люки.
Недостатками данного устройства является относительно низкая надежность станции, поскольку в ней отвод тепла затруднен в связи с нерациональной организацией связей между функциональными блоками, что привело к нерациональному размещению силовой электронной аппаратуры и обусловило размещение отдельных узлов станции в выступающих частях. При такой форме корпуса затруднена транспортировка, требующая применения специальных защитных мер.
Задачей полезной модели является получение технического результата, заключающегося в расширении набора станций управления электрическими приводами погружных насосов, в повышении надежности и долговечности работы установки, в повышении удобства обслуживания станции, а также в обеспечении простоты транспортировки различными средствами. Требуемый технический результат достигается применением нового устройства, имеющего новое конструктивное исполнение, отличное от наиболее близкого аналога.
В станции управления электроприводом погружного насоса изменен функциональный набор элементов, а также их связи между собой. Это позволило повысить надежность станции. Изменение пространственного размещения внутреннего оборудования станции управления электроприводом и числа секций позволило изменить направление теплоотвода, что обеспечило не только повышение надежности, но и уменьшение габаритно-массовых показателей. Изменение формы корпуса упростило процесс транспортирования станции к месту установки, как с помощью вертолетов, так и обычным транспортом, поскольку не требуется специального крепления и укладки.
Сущность полезной модели поясняется фигурами.
Фиг.1. Станция управления электроприводом погружного насоса. Вид спереди.
Фиг.2. Станция управления электроприводом погружного насоса. Отсек преобразования и отсек коммутации. Вид спереди при открытых дверях отсеков.
Фиг.3. Станция управления электроприводом погружного насоса. Вид сзади при открытых дверях отсеков.
Фиг.4. Станция управления электроприводом погружного насоса. Вид спереди приоткрытой малой дверце панели управления.
Фиг.5. Станция управления электроприводом погружного насоса. Вид передней двери с внутренней стороны.
Фиг.6. Станция управления электроприводом погружного насоса. Функциональная схема.
Станция управления электроприводом погружного насоса (СУЭППН) фиг.1 представляет собой моноблочную конструкцию (фиг.1), выполненную в виде металлического шкафа в форме прямоугольного параллелепипеда 1 с четырьмя опорными стойками 2, установленными в нижней части и опирающимся на четырехугольный каркас 3 из металлического профиля прямоугольного сечения. Шкаф выполнен четырех секционным таким образом, что доступ к двум отсекам 4, 5 осуществляется спереди, а двум другим 6, 7 (фиг.3) сзади. Доступ к каждому отсеку осуществляется через свою дверь. В нижней части левой стойки имеется болт 8 для подсоединения заземляющего провода 67 (фиг.6). Крепление заземляющего провода станции может быть выполнено и на опорном каркасе. Сверху станция защищена от воздействия природных осадков металлической крышей 9, по углам которой установлены четыре рым-болта 10 для подъема станции. Все двери отсеков закрываются замками 11, причем для надежности закрывания на каждой двери установлено по два замка. Замки выполнены с фиксацией в закрытом положении для предотвращения самопроизвольного открывания дверей при транспортировке станции и такелажных работах. Блок управления станцией 28 размещен с обратной стороны правой передней двери. Для удобства управления электроприводом погружного насоса панель управления и
индикации 12 (фиг.4) размещена в правом (со стороны станции) переднем отсеке под малой дверцей 13, которая закрывается поворотной ручкой 14. Там же размещены розетка 15 для геофизических приборов на 220В, однофазные выключатели - 16 розетки на 220В и 17 внутреннего вентилятора, выключатель трехфазный 18 для включения питания преобразователя частоты, выводы в виде разъемов для подключения технологического пульта управления 19 и контроля преобразователя частоты 20, клавиши управления 21, информационное табло 22 и световые индикаторы 23, кнопка «Аварийный СТОП» 24. В дверце (фиг.1) выполнено окно 26 для просмотра параметров работы станции на информационном табло, что позволяет без открывания малой дверцы для доступа к пульту управления и индикации. Для удобства пользования станцией клавиатура управления подсвечивается лампой 27, которая размещена сверху под малой дверцей (фиг.4).
Для удобства транспортирования наземным и воздушным транспортом к месту установки станция управления электроприводом погружного насоса дополнительно на правой боковой стороне (фиг.1) снабжена вертикальными ребрами жесткости 25.
Аппаратура СУЭППН размещена в металлическом шкафу двухстороннего обслуживания. Конструктивно шкаф представляет собой моноблок с четырьмя отсеками (отсек преобразования, отсек коммутации, отсек подключения, отсек охлаждения), закрываемыми металлическими дверями с поворотными замками. Все замки открываются одним ключом. Двери уплотнены резиновым профилем, что предотвращает попадание внутрь станции атмосферных осадков и повышает надежность работы станции. Для сигнализации о несанкционированном доступе на всех дверях установлены охранные извещатели 63, 64, 65, 66 (фиг.5). Справа спереди расположен отсек преобразования, слева от него отсек коммутации (расположение отсеков рассматривается относительно станции).
Отсек преобразования (фиг.2) расположен с передней стороны станции справа. Элементы преобразователя частоты скомпонованы таким образом,
чтобы обеспечить легкий доступ к любому из них с целью повышения технологичности обслуживания и ремонта. На двери отсека расположена панель управления и индикации, закрываемая собственной дверцей. Внешний вид панели управления и индикации представлен фиг.4. На двери сверху размещены пять световых индикаторов «Вращение», «Технологическая пауза», «Неисправность», «Подогрев» и «Запрет работы».
С обратной стороны двери отсека преобразования (фиг.5) расположены устройство преобразования 35, модуль сопряжения 36, блок сопряжения телеметрии 37, а также блок сетевого адаптера 38. В отсеке преобразования (фиг.2) размещены преобразователь частоты 40, выпрямитель 41 однополярного напряжения 24В, блок питания 42 двухполярным напряжение ±15В, блок управления микроклиматом 39, нагреватель 43, лампа освещения отсека 44 с включателем и блок защиты от перенапряжений 46.
Отсек коммутации расположен с передней стороны станции, слева от отсека преобразования и в нем (фиг.2) установлены рубильник 50, автоматические выключатели розетки 380В 51 и преобразователя частоты 52, розетка 380В для подключения геофизических приборов 53, трансформаторный блок телеметрии 54, клеммная колодка 81 для подключения к станции телеметрического погружного блока, выключатель подогрева 55, радиомодем 56, фильтр-ограничитель 57, внутренний вентилятор 58 и высокочастотный антенный вывод 59, к которому подключают антенну. Трехфазные выключатели имеют механическое выключение с помощью ручек 60, 61, что позволяет повысить безопасность эксплуатации станции. В верхней части отсека коммутации имеется окно 62 для ввода и вывода кабелей.
Отсек подключения расположен с задней стороны станции (за отсеком коммутации) и доступ к нему осуществляется с обратной стороны шкафа. В нем (фиг.3) расположены силовые клеммы 70 подключения питающей сети переменного трехфазного напряжения 380В с нулевой линией, четыре
силовые клеммы 71 для подключения станции к двигателю с использованием телеметрического блока и без него, клеммная колодка для подключения контактного манометра 72, разъем для подключения к диспетчерскому пульту 73, токовый трансформатор 74 и индикатор наличия напряжения 75. Внизу установлены винтовые зажимы 76 для удержания кабелей ввода и вывода и статической разгрузки клеммных соединений.
Отсек охлаждения 6 (фиг.3) расположен с задней стороны станции за отсеком преобразования таким образом, что стенкой разделяющей эти отсеки является радиатор 77, на монтажной поверхности которого собран преобразователь частоты, а поверхность охлаждения выходит в отсек охлаждения. В отсеке охлаждения размещен также сглаживающий реактор 78, являющейся элементом преобразователя частоты 40. Такое размещение радиатора обеспечивает более эффективный отвод тепла от электронных приборов, которые в процессе работы подвержены значительному нагреву, и позволяет обеспечить охлаждение станции без применения принудительного охлаждения. Однако для эксплуатации станции в климатических зонах с высокими температурами предусмотрено наличие внутреннего вентилятора 58 для принудительного охлаждения. Для естественной конвекции воздуха в нижней и верхней частях отсека выполнены вентиляционные отверстия 79, 80.
Питание СУЭППН осуществляется от сети переменного трехфазного тока с нулевым проводом номинальным напряжением 380В и частотой 50 Гц. Станция управляет вентильным или винтовым вентильным двигателем, обеспечивая плавный пуск электродвигателя и его останов, изменение диапазона частоты вращения с точностью поддержания оборотов на заданном уровне и изменение направления вращения (правое/левое), защиту аппаратуры двигателя и станции в аварийных ситуациях, таких как обрыв фазы первичной питающей сети, межфазное короткое замыкание обмоток электродвигателя или жил подводящего силового кабеля, достижение током максимального заданного значения, с запретом или без запрета повторного
включения, снижение тока ниже заданного минимального, с запретом или без запрета повторного включения, изменение тока за пределы заданной ампер-секундной характеристики, недогруз по току от установившегося значения с запретом или без запрета повторного включения, перегрузка по току от установившегося значения с запретом или без запрета повторного включения, турбинное вращение насоса, снижение сопротивления изоляции системы "Погружной электродвигатель - кабель" ниже заданного значения, отклонение напряжения первичной питающей сети от номинального значения, повышение и понижение давления на устье скважины, несанкционированный доступ, а также импульсные выбросы напряжения, возникающие в электрической сети.
На лицевой панели установлено информационное табло, с помощью которого производится отображение информации по основным параметрам работы двигателя и станции. СУЭППН обеспечивает выполнение команд оператора с панели управления станции или с технологического пульта управления, регистрацию и обработку информации, поступающей от телеметрической системы при ее наличии, накопление регистрируемой информации с заданным шагом регистрации для последующей обработки, передачу информации по кабелю и (или) радиомодему на диспетчерский пульт. Объем накопленной информации определяется размером записывающего устройства и позволяет при шаге регистрации параметров 1 час осуществить накопление информации по регистрируемым параметрам и событиям за 3 месяца.
Дополнительно применена механическая блокировка внешней трехфазной розетки с питающим напряжением 380В и током 60А 50 Гц для повышения безопасности эксплуатации станции. Предусмотрена возможность подключения геофизических приборов для  питания напряжением 220В 50 Гц и током нагрузки не более 6А помощью однофазной розетки.
СУЭППН может работать с насосными установками, оснащенными телеметрическим блоком и без него. В случае наличия телеметрического блока его подключение производится к четвертой силовой клемме клеммной колодки 71 (линия «нуль внешнего трансформатора»). На клеммной колодке 81 устанавливается перемычка таким образом, что телеметрический блок через трансформатор телеметрической системы соединяется с блоком сопряжения с телеметрией 37, который проводит первичную обработку поступающей информации и далее отправляет ее на блок управления станцией. В случае отсутствия телеметрического блока или его неисправности линия «нуль внешнего трансформатора» с помощью клеммной колодки 81 переключается на соединение с фильтром-ограничителем 57 и далее с устройством преобразования 35. Такое соединение функциональных устройств позволяет повысить надежность работы станции в зависимости от используемого набора оборудования и сделать ее универсальной. Станция обеспечивает работу с переносным технологическим пультом управления, отнесенным на расстояние до 50 м, в качестве которого используется Notebook. Для подключения переносного технологического пульта управления на станции под малой дверцей отсека преобразования размещен вывод 19. Станция также оснащена блоком съема информации, который считывает регистрируемую информацию в свою память, что позволяет в последующем расшифровывать ее на компьютере. Передача данных на центральный диспетчерский пульт управления может производиться по двум каналам, либо посредством радиомодема, либо с помощью проводной связи. Для обеспечения проводной связи станция имеет вывод 73 для подключения к центральному диспетчерскому пульту.
Корпус станции управления соединяют проводником с заземлителем. Присоединение заземляющего проводника к заземлителю выполняют сваркой так, чтобы обеспечивалась надежная связь нулевого провода с корпусом станции и заземлителем. Станцию управления устанавливают на открытом воздухе, на фундаменте или постаменте, предотвращающем
затопление шкафа водой, занос снегом. Крепление шкафа к фундаменту осуществляется болтами, для чего в опорной раме шкафа предусмотрены отверстия.
Таким образом СУЭППН (фиг.6) состоит из следующих основных блоков и устройств; преобразователя частоты 40, имеющего четыре силовых входа, три силовых выхода, шесть управляющих входов и один выход и два обменных входа-выхода, выпрямителя 41 однополярного напряжения 24 В, имеющего четыре входа и шесть выходов, блока питания 42 двухполярным напряжением, имеющего два входа и семь выходов, трансформаторного блока телеметрии 54, имеющего один вход и один выход, блока управления станцией 28, имеющего шестнадцать входов, девятнадцать выходов и три группы по два обменных входа-выхода, устройства преобразования 35, имеющего семь входов и три выхода, фильтра-ограничителя 57, имеющего один вход и два выхода, токового трансформатора 74, установленного на выходе одной фазы преобразователя частоты и имеющего два выхода, модуля сопряжения 36, имеющего пятнадцать входов и двенадцать выходов, радиомодема 56, имеющего шесть входов, антенного высокочастотного ввода 59, лампы освещения отсека преобразования 44 и автоматического включателя 45 для ее включения, имеющих по одному входу и выходу, четырех охранных извещателей 63, 64, 65, 66, установленных на каждой двери и имеющих по одному входу и выходу, вентилятора 58 с одним входом и выходом, рубильника 50, имеющего три входа и три выхода, автоматического выключателя преобразователя частоты 52, имеющего по три силовых входа и выхода и по одному управляющему входу и выходу, кнопки аварийного останова станции 24 с входом и выходом, двух трехфазных автоматических выключателей 18 и 51, имеющих по три хода и три выхода, предназначенных для включения выпрямителя 41 и розетки 53 на 380В, блока защиты от перенапряжений 46 преобразователя частоты, имеющего три входа и один выход, розетки 53 на 380В, имеющей четыре входа, розетки 15 на 220В, имеющей два входа, осветитель клавиатуры 27 с
одним входом и выходом, нагревателя 43, имеющего один вход и выход, блока сопряжения с телеметрией 37, имеющего два входа, два информационных входа и три выхода, причем два выхода являются обменными, блока сетевого адаптера 38, имеющего два входа, два выхода и две группы по два обменных входа-выхода, блока управления микроклиматом 39, имеющего два входа и два выхода, разъема датчиков давления 72 на три входа, индикатора включения нагревателя 33 и двух выключателей 17 и 55, имеющих по одному входу и одному выходу, шести сигнальных индикаторов 30, 31, 32, 33, 34, 75, имеющих по одному входу и выходу. Станция снабжена несколькими выводами, позволяющими эффективно осуществлять процесс управления и контроля работы установки. Это выводы диспетчерского пульта 73, имеющего десять входов, четыре выхода и два обменных входа-выхода, технологического пульта управления 19, имеющего четыре входа и два обменных входа-выхода и контроля преобразователя частоты 20, имеющего два входа и два обменных входа-выхода. Станция имеет также необходимые устройства для подвода питающего напряжения первую, вторую, третью и нулевую входные клеммы 70 для подачи входного линейного напряжения, нулевую клемму, первую, вторую и третью выходные клеммы 71 для подачи выходного напряжения к объекту управления, заземляющий выход 67, а также три клеммы для подключения датчиков давления 72. Все устройства и блоки соединены между собой определенным образом, что обеспечивает эффективное функционирование станции, причем все соединения входов и выходов имеют взаимнооднозначное соединение, т.е. каждый выход какого-либо устройства соединен только со своим входом другого устройства.
Входы рубильника 50 соединены с тремя входными клеммами 70, а его выходы с входами автоматического выключателя 52 преобразователя частоты, причем управляющий вход выключателя преобразователя частоты соединен с одним из его выходов, а управляющий выход с кнопкой аварийного останова 24 станции, выход которой соединен с корпусом. Нулевой вход соединен с
заземляющим выходом 67. Входы трехфазного автоматического выключателя однополярного выпрямителя напряжения 41 соединены с выходами рубильника 50. Силовые входы преобразователя частоты 40 соединены с тремя выходами автоматического выключателя 52 преобразователя частоты и корпусом, а три силовых выхода с выходными клеммами 71 для подачи выходного напряжения к объекту управления. На одном из выходов установлен токовый трансформатор 74. Дополнительно три силовых входа преобразователя частоты 40 соединены с тремя входами блока защиты от перенапряжений 46, выход которого соединен с корпусом. Четыре входа выпрямителя 41 однополярного напряжения соединены с тремя выходами автоматического выключателя выпрямителя 18 и корпусом, а его выходы по два с входами преобразователя частоты 40, блока питания двухполярным напряжением 42 и модуля сопряжения 36, причем один из входов автоматического выключателя соединен также с одним входом блока управления станцией 28, один вход которого соединен с корпусом. Три выхода блока питания 42 двухполярным напряжением соединены с тремя входами преобразователя частоты 40, два выхода с двумя входами устройства преобразования 35 и два выхода с двумя входами блока управления станцией 28. Первый выход преобразователя частоты 40 соединен с входом первого сигнального индикатора 75, выход которого соединен с соответствующим входом преобразователя частоты. Два обменных входа-выхода преобразователя частоты 40 соединены с двумя обменными входами-выходами второй группы блока управления станцией 28. Шесть остальных входов устройства преобразования 35 соединены соответственно с выходом рубильника 50, тремя выходами блока управления станцией и двумя выходами фильтра-ограничителя 57, один из выходов которого дополнительно соединен с корпусом. Первый выход устройства преобразования 35 соединен с входом вентилятора 58 и первым выходом блока управления микроклиматом 39, а второй с соответствующим входом блока управления станцией. Первый вход блока управления микроклиматом 39 соединен с одним из выходов
рубильника 50, второй вход с корпусом станции. Два входа блока сопряжения с телеметрией 37 соединены с одним выходом автоматического выключателя выпрямителя 18 и корпусом, а вторые два его входа с выходом трансформаторного блока телеметрии 54 и корпусом. Вход трансформаторного блока телеметрии соединен с выходными клеммами 71 по линии «нуль внешнего трансформатора» (четвертая клемма). Один выход блока сопряжения с телеметрией 37 соединен с соответствующим выходом блока управления станции 28, а два обменных входа-выхода с двумя обменными входами выходами первой группы блока управления станции. Два выхода токового трансформатора 74 соединены с двумя входами модуля сопряжения 36, еще четыре входа которого соединены с соответствующими выходами блока управления станцией, а три входа с выходами второго 30, третьего 31 и четвертого 32 сигнальных индикаторов, входы которых соединены с одним соответствующим выходом модуля сопряжения 36. Еще три выхода модуля сопряжения соединены с тремя входами блока управления станцией, причем один из выходов дополнительно соединен с еще одним входом блока управления станцией.
Трехфазная розетка 53 с нейтралью, соединенной с корпусом, соединена с выходами трехфазного автоматического выключателя 51, подключенного к выходам рубильника 50. Однофазная розетка 15 через однофазный автоматический выключатель 16 также подключена к выходу рубильника 50. Второй вход однофазной розетки соединен с корпусом и выходом осветителя клавиатуры 27, вход которого соединен с выходом однофазного автоматического выключателя 16. Вывод диспетчерского пульта 73 восьмью входами и четырьмя выходами соединен с соответствующими восьмью выходами и четырьмя входами модуля сопряжения 36. Кроме того, два обменных его входа-выхода соединены с соответствующими входами-выходами первой группы обменных входов-выходов блока сетевого адаптера 38, а еще два входа соединены
последовательно с четырьмя охранными извещателями 63, 64, 65, 66, установленными по одному на каждой двери.
Вывод технологического пульта управления 19 своими двумя входами соединен с двумя выходами блока управления станцией 28 и двумя входами блока сетевого адаптера, а другими двумя входами с выходами блока сетевого адаптера 38. Два обменных входа-выхода вывода технологического пульта управления соединены с двумя обменными входами-выходами третьей группы обменных входов-выходов блока управления станцией и двумя входами-выходами второй группы обменных входов-выходов сетевого адаптера.
Вывод контроля преобразователя частоты 20 двумя входами соединен с соответствующими двумя выходами блока управления станцией 28, а два его обменных входа-выхода соединены двумя обменными входами-выходами второй группы обменных входов-выходов блока управления станцией 28 и двумя обменными входами-выходами преобразователя частоты 40.
Первый вход блока управления микроклиматом 39 соединен с входом первого выключателя 17, выход которого соединен с выходом устройства преобразования 35. Первый выход блока управления микроклиматом соединен с входом вентилятора 58 и тем же выходом устройства преобразования 35, куда подключен первый выключатель 17. Второй выход блока управления микроклиматом соединен с входами блока управления станцией 28, нагревателя 43 и индикатора его включения 33, выходы которых соединены с корпусом, при этом вход нагревателя также соединен с выходом второго выключателя 55, вход которого соединен с выходом первого выключателя. Один выход блока управления станции соединен с входом четвертого индикатора, выход которого соединен с соответствующим входом блока управления станции. Еще один выход блока управления станцией соединен с его соответствующим входом.
Станция управления электроприводом погружного насоса работает следующим образом. При подключении ее к питающей сети после
включения рубильника и трехфазных выключателей преобразователя частоты и выпрямителя однополярного напряжения переменное напряжение 380В 50 Гц подается на выпрямитель и преобразователь частоты.
Питание блоков станции осуществляется двумя типами напряжений постоянного тока однополярного 24В и двухполярного 15В. Преобразование к необходимым типам напряжения осуществляется выпрямителем 41 и блоком питания двухполярным напряжением 42. Эти устройства расположены в отсеке преобразования. Выпрямитель преобразует переменное напряжение питания во вторичное постоянное 24 В, необходимое для питания цепей управления преобразователя частоты, а также блока питания двухполярным напряжением. В свою очередь блок питания двухполярным напряжением преобразует постоянное напряжение 24В в двухполярное стабилизированное напряжение ±15В, предназначенное для питания блока управления станцией. С получением блоком управления станцией питания начинается загрузка управляющей программы. Во время загрузки происходит самотестирование и инициализация системы управления станции, проверяется сохранность программной памяти и работа каналов связи и цепей контроля параметров станции.
Общее управление и визуальный контроль над работой преобразователя частоты, а также ввод уставок для управления вентильным двигателем, производится с помощью контроллера размещенного в блоке управления станцией. После ввода необходимых уставок и нажатия кнопки «ПУСК» на клавиатуре 21 блока управления станцией преобразователь частоты начинает преобразовывать входное напряжение 380В 50 Гц в выходное напряжение заданной амплитуды, формы и частоты. Работа станции может происходить в ручном и автоматическом режимах. В ручном режиме станция работает при включении рубильника 50 и соответствующих автоматических выключателей 52 и 18, а также, если станция включается впервые или, если при выключении станция находилась в ручном режиме. При работе станции
в ручном режиме на информационном табло блока управления станцией высвечивается буква «Р», а в автоматическом режиме - буква «А».
При включении от кнопки «ПУСК» станция работает в автоматическом режиме, если производилось отключение или было временное пропадание напряжения питания 380В 50 Гц, во время работы станции в автоматическом режиме. В этом режиме с помощью клавиатуры блока управления станцией можно изменять уставки, считывать параметры работы станции, производить останов двигателя.
Станция переходит в ручной режим работы из автоматического при нажатии кнопки «СТОП» на клавиатуре, а также при остановке двигателя во время работы по неисправности или срабатыванию защиты. В этом режиме также сохраняется возможность изменять уставки, считывать параметры работы станции, производить тестирование станции, производить пуск двигателя. Доступ к изменению настроек станции имеет несколько уровней иерархии.
Работа СУЭППН может осуществляться в широком диапазоне температур (в том числе при низких до -60°С). Для обеспечения бесперебойной работы станции предусмотрен подогрев внутренней электронной аппаратуры перед первым запуском. Кроме того, внутри станции на внутренней стороне двери отсека преобразования размещен блок управления микроклиматом 39, который предназначен для дополнительной подготовки станции к включению в зимнее время и поддержания определенной температуры внутри отсека. При температуре воздуха ниже -35°С он включает подогрев станции и отсека преобразования, при этом на двери отсека зажгутся две лампы: красная лампа 34 «Запрет работы» и зеленая 45 «Подогрев ПЧ». Красная лампа погаснет, когда температура внутри контроллера превысит -30°С, а подогрев будет продолжаться до достижения температуры внутри отсека выше +10°С.
Преобразователь частоты 40 предназначен для преобразования напряжения сети переменного тока 380В 50 Гц в напряжение необходимой
формы, амплитуды и частоты. Преобразователь частоты состоит из трехфазного выпрямителя, регулятора, инвертора и схемы управления. Преобразователь частоты при подаче на него питающего напряжения сети 380В 50 Гц начинает работать после получения команды на запуск от блока управления станцией. Ключи инвертора коммутируют поданное на него  напряжение в соответствии с сигналами, поступающими от схемы управления, и обеспечивают формирование напряжение и токов в фазах необходимого для питания вентильного двигателя насоса.
Устройство преобразования 35 осуществляет измерение сопротивления изоляции линии «погружной электродвигатель - кабель» и программное включение вентилятора.
Блок управления станцией 28 представляет собой устройство, выполненное в отдельном корпусе, закрепленном на двери отсека преобразования, на лицевой панели которого (фиг.4) расположены два восьмиразрядных информационных табло индикации 22 и клавиатура с семью управляющими кнопками 21. Блок управления станцией обеспечивает управление преобразователем частоты 40 в соответствии с заданным алгоритмом, а также получает информацию от всех блоков и устройств станции, на основе которой по оригинальному алгоритму формирует управляющие воздействия, подаваемые на связанные с ним устройства. Блок управления станцией состоит из центрального устройства управления, клавиатуры и устройства индикации и сигнализации. Центральное устройство управления (ЦУУ) в свою очередь состоит из центрального процессора, контроллера преобразователя частоты и управления вентилятором, контроллера телеметрической системы, долговременной памяти, часов и аккумуляторной батареи.
Центральный процессор получает информацию о работе двигателя и параметрах системы от контроллера преобразователя частоты, контроллера телеметрической системы и датчиков, а также информацию о вводимых у ставках и командах. Центральный процессор анализирует полученную
информацию и выдает через контроллер преобразователя частоты управляющую команду на преобразователь частоты, а также передает на устройство индикации и сигнализации (информационное табло 22) информацию о работе двигателя и состоянии системы. Контроллер преобразователя частоты выдает сигнал на включение внутреннего вентилятора в тот момент, когда температура радиатора преобразователя частоты достигает +40°C. В центральном устройстве управления предусмотрена возможность подключения телеметрической системы и радиомодема. Связь с телеметрической системой осуществляется через контроллер телеметрической системы, а связь с радиомодемом - через контроллер радиомодема. ЦУУ регистрирует действия оператора по изменению режима работы станции и остановы вентильного двигателя с записью информации в память для последующего считывания. Расшифровывается информация на персональном компьютере.
Информационное табло 22 блока управления станцией предназначено для индикации параметров и состояния системы. Оно отображает основные параметры станции управления вентильным двигателем: ток вентильного двигателя, его скорость вращения, сопротивление изоляции проводов, а также некоторые неисправности и состояния системы, такие как неисправность контроллера, неисправность преобразователя частоты, недогруз, перегруз, неисправность телеметрического блока, напряжение сети, находящееся вне допуска, давление на устье вне допустимых пределов, параметры телеметрического блока вне допуска, работа с телеметрическим блоком, работа по циклограмме.
Для управления станцией на блоке управления станцией размещена клавиатура с семью кнопками: пятью для перемещения курсора и изменения значений и двумя «ПУСК» и «СТОП» для включения и выключения вентильного двигателя.
Станция имеет два производственных режима работы ручной и автоматический, которые описаны выше. Кроме того, имеются служебные
режимы просмотра информации на блоке управления станцией. Блок управления станцией обеспечивает семь режимов отображения информации и три уровня доступа к информации. Доступ к различным уровням осуществляется с использованием пароля.
После включения питания и успешного окончания загрузки программы контроллер переходит в режим, в котором можно выполнять пуск или останов двигателя, изменять направление вращения ВД, осуществлять просмотр параметров работы станции и уставок, а также запустить тест станции. Пуск вентильного двигателя производится нажатием кнопки «ПУСК», после предварительной установки значений всех уставок. Останов вентильного двигателя осуществляется нажатием кнопку «СТОП».
При останове вентильного двигателя по неисправности значения контролируемых параметров запоминаются и индицируются. Для просмотра текущего состояния системы необходимо в ручном режиме работы выполнить «СБРОС». Сброс выполняется автоматически при пуске двигателя, поэтому операция ручного сброса необязательна.
Для быстрой остановки станции в экстренных условиях следует нажать на панели управления кнопку 24 «Аварийный СТОП» после чего, при необходимости, произвести выключение станции. Кнопка «Аварийный СТОП» имеет фиксацию в нажатом положении, для возврата кнопки в исходное состояние необходимо повернуть грибок кнопки по часовой стрелке на треть оборота.
Станция может работать и по циклограмме. Для включения режима работы по циклограмме, необходимо после включения питания и ввода пароля ввести необходимые значения времени работы и времени паузы. После нажатия кнопки «ПУСК» станция включается в работу и начинается отсчет времени, заданного уставками. По истечении времени работы станция останавливается и начинается отсчет времени паузы. При этом станция остается в автоматическом режиме. При переводе станции в ручной режим работы нажатием кнопки «СТОП» не зависимо от цикла, отсчет времени
приостанавливается. При последующем нажатии кнопки «ПУСК» время работы или паузы продолжает отсчет с момента остановки станции.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет избежать недостатков прототипа - относительно низкой надежности и долговечности, низкой эргономичности и транспортабельности за счет изменения связей между известными устройствами и применении нового набора внутренних устройств.
Необходимость применения станции управления электроприводом погружного насоса возникает при обеспечении надежности и долговечности насосов, а также при использовании в условиях экстремальных (низких и высоких) температур.
Заявляемое устройство, станция управления электроприводом погружного насоса (варианты) позволяет обеспечить надежную и долговечную работу вентильных двигателей, используемых в качестве приводных двигателей погружных насосов, тем самым, повышая отдачу нефтяных скважин, и расширяет набор станций подобного класса.
Литература
1. Патент на полезную модель №22964. Станция управления погружными электронасосами.
2. Патент на полезную модель №29335. Станция управления электронасосами.
3. Патент на изобретение №2219650. Станция управления асинхронными двигателями.