СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию, а именно к станциям управления двигателями электроцентробежных насосов и может быть использована для добычи пластовой жидкости с помощью насосов.
Уровень техники
Известна станция управления насосной погружной установки (см. патент на полезную модель №94088 от 18.12.2009), которая содержит шкаф управления, состоящий из первого и второго объемов. В первом объеме шкафа расположены: системы защиты и сигнализации; блок преобразователя частоты, включающий блок силовой электроники и систему управления, расположенные на радиаторе; систему принудительного нагрева и охлаждения радиатора преобразователя частоты, включающую первый короб, формирующий воздушный канал, укрепленный на внутренней стороне задней стенки шкафа, боковая стенка которого имеет отверстие для забора охлаждающего воздуха, по меньшей мере, один центробежный вентилятор, расположенный внутри второго короба, формирующего воздушный поток, и расположенного напротив выходного отверстия для вывода горячего воздуха первого короба и имеющего собственное выходное отверстие, кроме того, первый короб имеет отверстие для установки радиатора, причем ребра радиатора расположены в воздушном канале вдоль потока, а основание радиатора установлено внутри шкафа с обеспечением изоляции вышеуказанного воздушного канала от основного объема шкафа; систему принудительного охлаждения и нагрева первого объема шкафа. Во втором объеме шкафа расположены реактивные элементы станции управления насосной установки и система принудительного охлаждения второго объема шкафа. Система принудительного охлаждения второго объема шкафа с реактивными элементами включает, по меньшей мере, один приточный вентилятор, расположенный внутри второго объема шкафа напротив входного отверстия для забора охлаждающего воздуха окружающей среды, которое вместе с выходными отверстиями вывода нагретого воздуха в окружающую среду расположены на задней стенке второго объема шкафа. Каждая система принудительного охлаждения содержит собственный климат-контроллер с, по меньшей мере, одним датчиком температуры. Датчик температуры системы принудительного охлаждения радиатора расположен на основании радиатора, а датчики температуры других систем принудительного охлаждения расположены внутри соответствующих охлаждаемых объемов. Система принудительного охлаждения первого объема содержит, по меньшей мере, один тепловентилятор и, по меньшей мере, один приточный вентилятор
Недостатком данной станция управления является относительно неэффективная система охлаждения силовых элементов управляемого выпрямителя и фаз трехфазного инвертора преобразователя частоты, не позволяющая релизовать равномерное температурное поле радиатора, наиболее эффективное с точки зрения теплоотвода к охлаждающему потоку воздуха.
Технический результат, достигаемый вышеуказанным устройством, состоит в снижении стоимости обслуживания станции, дополнительной экономии электроэнергии в системе охлаждения и прогрева, повышении ее надежности работы в сложных климатических условиях за счет оптимизации режимов охлаждения отдельных элементов системы (в частности наиболее интенсивного теплового источника - силовых элементов преобразователя частоты).
Раскрытие полезной модели
Для достижения указанного технического результата разработана станция управления насосной установки содержащая шкаф управления, защиты и сигнализации /1/, блок преобразователя частоты, включающий блок силовой электроники и систему управления /20/, расположенные на радиаторе /19/ выполненном из двух секций, систему принудительного охлаждения и нагрева первого объема шкафа, систему принудительного охлаждения второго объема шкафа /3/ с реактивными элементами станции управления насосной установки и систему принудительного охлаждения и нагрева радиатора преобразователя частоты, включающую первый короб /6/, формирующий воздушный канал /4/, укрепленный на внутренней стороне задней стенки шкафа /21/, боковая стенка которого имеет отверстие для забора охлаждающего воздуха, по меньшей мере, один центробежный вентилятор /15/, расположенный внутри второго короба /17/, формирующего воздушный поток, и расположенного напротив выходного отверстия для вывода горячего воздуха первого короба и имеющего собственное выходное отверстие /18/, кроме того, первый короб имеет отверстие для установки радиатора, причем ребра радиатора расположены в воздушном канале вдоль потока, а основание радиатора установлено внутри шкафа с обеспечением изоляции вышеуказанного воздушного канала от основного объема шкафа, причем система принудительного охлаждения второго объема шкафа с реактивными элементами включает, по меньшей мере, один приточный вентилятор, расположенный внутри второго объема шкафа напротив входного отверстия для забора охлаждающего воздуха окружающей среды /23/, которое вместе с выходным отверстием вывода нагретого воздуха в окружающую среду /22/ расположено на задней стенке второго объема шкафа. Каждая система принудительного охлаждения содержит собственный климат-контроллер с, по меньшей мере, одним датчиком температуры. Датчик температуры системы принудительного охлаждения радиатора расположен на основании радиатора, датчики температуры других систем принудительного охлаждения расположены внутри соответствующих охлаждаемых объемов. С система принудительного охлаждения первого объема содержит, по меньшей мере, один тепловентилятор /16/ и, по меньшей мере, один приточный вентилятор, расположенный напротив выходного отверстия /9/ (на фиг.2 условно не показан) третьего короба /8/, расположенного на внутренней стороне двери шкафа /14/ напротив входного отверстия для забора охлаждающего воздуха окружающей среды.
Группы клемм электрического ввода и вывода /12, 13/ и второй короб /17/ системы принудительного охлаждения и нагрева радиатора преобразователя частоты, располагаются в дополнительном объеме шкафа, примыкающего к задней стенке первого объема шкафа. Каждая группа клемм /12, 13/ расположена в отдельном отсеке, снабженном собственной дверцей /10, 11/, а крыша шкафа накрывает одновременно первый и дополнительный объемы шкафа. Силовые элементы управляемого выпрямителя и первой фазы трехфазного инвертора преобразователя частоты располагаются на первой секции радиатора /7/. Силовые элементы второй и третьей фаз трехфазного инвертора преобразователя частоты располагаются на второй секции радиатора (на фиг.2 условно не показана). На каждой секции радиатора располагаются два датчика температуры, каждый из которых установлен непосредственно около силового элемента.
Система принудительного охлаждения и нагрева радиатора преобразователя частоты имеет два независимых продольных канала первого и второго короба (на фиг.2 первый и второй каналы условно разделены пунктирной линией /5/) и два центробежных вентилятора (на фиг.3 показан вентилятор верхнего продольного канала /15/, расположенных соответственно напротив каждого выходного отверстия соответствующего канала первого короба для вывода горячего воздуха, а второй короб имеет выходное отверстие в каждом канале.
Каждая дверца отсеков группы клемм короче собственного отсека, а нижняя стенка каждого отсека выполнена с наклоном к внешней стороне дополнительного объема шкафа. Второй объем шкафа с реактивными элементами может располагается одновременно под основным и дополнительными объемами.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показан общий вид станции управления спереди.
На Фиг.2 показан общий вид станции управления спереди, на котором условно не показана первая секция радиатора с размещенными на ней элементами.
На Фиг.3 показан общий вид станции управления сзади.
На Фиг.4 показан разрез общего вида станции управления.
Осуществление полезной модели.
Станция управления включается в трехфазную цепь питания и при этом режим работы станции управления задается контроллером /2/ со средствами ввода/вывода информации о режиме работы станции, в соответствии с заданной программой. При этом напряжение питания по трехфазной электросети через входной дроссель подается на блок преобразователя частоты, генеририрующий сигнал заданной частоты и напряжения, служащий для задания частоты вращения вала электродвигателя погружного электроцентробежного насоса насосной установки. Основными контролируемыми параметрами процесса подъема пластовой жидкости являются фазные токи в цепи электродвигателя погружного насоса, которые контролируются посредством датчиков фазных токов в цепи электродвигателя, с которых полезный сигнал поступает на контроллер, который на основании полученной информации задает режим работы насосной установки.
Поддержание необходимого температурного уровня в размещенных внутри шкафа управления, защиты и сигнализации электрических устройств (в частности, реактивных элементов (дросселей, конденсаторов и силовых модулей блока преобразователя частоты)) производится системой климатизации (основой которой является система нагрева, нагнетания и вывода из нее воздуха).
Наиболее термонапряженными элементами являются силовые модули преобразователя частоты. Их термостабилизация обеспечивается системой принудительного охлаждения и нагрева радиатора преобразователя частоты. То обстоятельство, что радиатор выполнен из двух секций, на первой из которых /7/ расположены силовые элементы управляемого выпрямителя и первой фазы трехфазного инвертора преобразователя частоты, а на второй секции (на фиг.2 условно не показана) расположены силовые элементы второй и третьей фаз трехфазного инвертора преобразователя частоты позволяет повысить равномерность температурного поля радиатора, что повышает эффективность теплоотвода к охлаждающему потоку воздуха.
Кроме того, повышению равномерности темперетурного поля радиатора способствует то обстоятельство, что в предлагаемой конструкции система принудительного охлаждения и нагрева радиатора преобразователя частоты имеет два независимых продольных канала первого и второго короба (на фиг.2 первый и второй каналы условно разделены пунктирной линией /5/) и два центробежных вентилятора, расположенных соответственно напротив каждого выходного отверстия соответствующего канала первого короба для вывода горячего воздуха, а второй короб имеет выходное отверстие в каждом канале.
Надежность обеспечения необходимого температурного уровня обеспечивается тем, что в настоящем изобретнии на каждой секции радиатора расположены два датчика температуры, каждый из которых установлен непосредственно около силового элемента.
То обстоятельство, что в заявляемой конструкции каждая дверца отсеков группы клемм /10, 11/ короче собственного отсека, а нижняя стенка каждого отсека /13/ выполнена с наклоном к внешней стороне дополнительного объема упрощает опрерацию присоединения кабелей к клеммам, что делает монтаж станции на промыслах менее трудоемким и менее длительным. Это делает станцию более удобной в эксплуатации, что крайне важно в сложных климатических условиях.
Второй объем шкафа с реактивными элементами может располагаться одновременно и под основным и под дополнительными объемами шкафа в случае, когда необходимо применять или синус-фильтр, или дополнительные дроссели для достижения необходимых параметров станции.
Предложенная конструкция станции управления может быть использована для управления как приводами погружных насосов, так и приводами любых других устройств с вентильными и асинхронными двигателями.