УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам управления электродвигателями насосных установок, в частности, электроцентробежных наосов (УЭЦН), электровинтовых наосов (УЭВН), штанговых глубинных насосов (УШГН) и штанговых винтовых насосов (УШВН), а также к устройствам управления вентильными и асинхронными электродвигателями, подземного и наземного расположения.
Известна станция управления ИРЗ-200 (дец. № ЭЦВИЯ.656427.007, производитель ОАО «ИРЗ», 2006 г.) (далее, СУ), включающая соединенный с устройством ввода-вывода (далее, УВВ) контроллер станции управления (далее, КСУ), к которому подключены источник вторичного электропитания, подключенный к силовому кабелю СУ, исполнительное устройство (в частности, контактор), соединенное с силовыми входом/ выходом СУ. Через силовой вход СУ напряжение трехфазной электрической сети одновременно поступает на источник вторичного электропитания, подающий стабилизированное напряжение на требующие питание элементы (например, КСУ) и исполнительное устройство, силовой выход, соединенный с электродвигателем. Устройство обеспечивает управление электродвигателем (далее, ЭД), в частности, осуществляет включение и отключение ЭД в соответствии с заранее заданными значениями (параметрами). Недостатком является то, что в устройстве не реализована функция мониторинга внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования, в частности, не предусмотрены измерение температуры и давления пластовой жидкости, масла в ЭД, измерение распределенной температуры и давления по всей длине скважины и управление ЭД, исходя из результатов анализа замеров внутрискважинных параметров измерительным устройством, в частности, измерительным волоконно-оптическим преобразователем-датчиком (далее, ВОД).
Технический результат заключается в обеспечении функции мониторинга внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования.
Технический результат достигается тем, что устройство управления электродвигателем насосной установки (далее, УУЭДНУ) содержит СУ, включающую соединенный с УВВ КСУ, к которому подключены источник вторичного электропитания, предназначенный для подачи стабилизированного напряжения на требующие питание элементы, и подключенный к силовому кабелю СУ, исполнительное устройство, соединенное с силовыми входами/выходами СУ. Дополнительно введено устройство волоконно-оптической телеметрии (оптоэлектронное устройство) (далее, УВОТ). УВОТ включает соединенные друг с другом устройство приема - передачи (далее, УПП) для формирования, сбора и передачи оптических сигналов с измерительного устройства и устройство управления и обработки (УУиО) для приема и обработки данных с УПП, управления УПП. При этом УУиО соединено с КСУ и источником вторичного электропитания.
Предпочтительно станцию управления связать с диспетчерским пунктом.
В качестве силового входа СУ могут быть использованы, например, вводные клеммы, силовые разъемы, предназначенные для подключения к внешнему источнику питания, в частности к трехфазной электрической сети. В качестве силового выхода СУ могут быть использованы, например, выводные клеммы, силовые разъемы, предназначенные для подключения к электродвигателю.
УУЭДНУ может быть использовано для управления различными типами электродвигателей, например, асинхронным, вентильным, линейным.
В зависимости от типа применяемого электродвигателя, исполнительное устройство может быть представлено соответствующим типом устройства. Например, в случае использования асинхронного электродвигателя, в качестве исполнительного устройства может быть использован контактор. При необходимости, возможно осуществить подключение контактора к силовому выходу станции управления через устройство плавного пуска, предназначенное для обеспечения плавного регулирования величины действующего значения напряжения подаваемого на выводные клеммы. Кроме того, при использовании асинхронного, вентильного, линейного электродвигателя исполнительное устройство может быть реализовано в виде частотного регулятора, предназначенного для пуска и регулировки частоты вращения ротора электродвигателя.
В качестве устройства ввода-вывода могут быть использованы широко известные устройства, в частности, дисплей и клавиатура, выполненные как отдельно друг от друга, так и совмещенные, например, в виде сенсорной панели.
В качестве устройства волоконно-оптической телеметрии может быть использовано любое устройство для измерения параметров флюида в т.ч. температуры и давления пластовой жидкости, измерение распределенной температуры и давления по всей длине скважины и др., реализованное любым известным способом. В частности, УВОТ может быть реализовано, например, по патенту РФ на изобретение №2509888, 2012 г. и включать устройство приема - передачи (УПП) в виде связанного с измерительным устройством (например, ВОД) источника лазерного излучения, соединенного через ответвитель с блоком обработки и устройство управления и обработки (УУиО), включающее контроллер, соединенный с КСУ и с блоком обработки.
КСУ осуществляет следующие функции: опрашивает УУиО, сравнивает полученные с УУиО данные с заранее заданными значениями и, в случае отклонения измеренных данных от заданных, управляет электродвигателем посредством исполнительного устройства, которое включает и отключает питание электродвигателя.
В качестве источника вторичного электропитания может быть использован любой широко известный преобразователь напряжения.
В качестве измерительного устройства могут быть использованы любые волоконно-оптические датчики, предназначенные для мониторинга внутрискважинных параметров, в том числе локальные (точечные) ВОД на основе волоконных брэгговских решеток, распределенные ВОД основанные на анализе рассеяния светового импульса в оптоволокне и другие.
Далее УУЭДНУ и его работа будут представлены в предпочтительном варианте. На фигуре приведена структурная схема УУЭДНУ, где в качестве исполнительного устройства использован контактор.
На фигуре представлено УУЭДНУ, содержащее СУ, включающую, соединенный с УВВ 1, КСУ 2, к которому подключены источник вторичного электропитания 3, подключенный к силовому кабелю СУ (не показан) (к силовому фазному проводнику и нулевому проводу), контактор 4, соединенный с вводной клеммой для подключения к трехфазной электрической сети и выводной клеммой для подключения к электродвигателю, УВОТ 5, содержащий УУиО 6, соединенный с УПП 7 и с источником вторичного электропитания 3.
УУЭДНУ работает следующим образом. Через силовой вход СУ напряжение трехфазной электрической сети одновременно поступает на источник вторичного электропитания 3, подающий стабилизированное напряжение КСУ 2 и УУиО 6, и исполнительное устройство (контактор 4), силовой выход СУ, соединенный с электродвигателем. Контактор 4 по сигналу с КСУ 2 коммутирует цепь во включенное/выключенное состояние. КСУ 2 опрашивает УУиО 6, по запросу которого УПП 7 формирует оптические сигналы для передачи на измерительное устройство (по ВОК на ВОД), и принимает ответные сигналы с ВОД, преобразуют их в электрические сигналы, а затем передает в УУиО 6 для последующей обработки, анализа, вычисления значений действующих на ВОД физических величин, хранения и передачи вычисленных значений в КСУ 2. КСУ 2 сравнивает полученные с УУиО 6 данные с заранее заданными значениями и, в случае отклонения измеренных данных от заданных, управляет электродвигателем посредством контактора 4, который подает или не подает питающее напряжение, т.е. подключает/отключает электродвигатель от питающей сети. Кроме того, КСУ 2 передает информацию на диспетчерский пункт и/или УВВ 1. УВВ 1 позволяет с помощью клавиатуры вводить в КСУ 2 исходные и критические значения контролируемых внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования, выбирать режимы работы электродвигателя, запрашивать данные с УУиО 6, а так же выводить на дисплей информацию о значениях исходных контролируемых параметров, времени наработки.
Несмотря на то, что техническое решение показано и описано со ссылкой на конкретный вариант осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема полезной модели, определенных прилагаемой формулой полезной модели.
Таким образом, устройство управления электродвигателем насосной установки обеспечивает мониторинг внутрискважинных параметров и параметров работы оборудования при использовании электродвигателей любого типа.