УСТРОЙСТВО ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей промышленности и предназначена для температурной защиты электрического двигателя погружного насосного агрегата при работе в условиях, угрожающих его работоспособности.
Известны системы измерения физических параметров в скважине с сохранением данных в памяти опускаемого в скважину прибора с последующим считыванием данных после подъема скважинного прибора на поверхность (см. MSD Demeter System. Memory stored data pressure temperature, фирма «Geoservices». Каталог, Франция, 1992)
Известно также устройство для защиты погружного электродвигателя от анормального режима, содержащее магнитный пускатель с силовыми контактами для включения в фазные провода, питающие электродвигатель через силовой трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого соединены в звезду, генератор высокой частоты, одним выводом соединенный с первым разделительным конденсатором, датчик влажности нижнего уровня, одним выводом соединенный с заземлением, второй разделительный конденсатор, датчик влажности верхнего уровня, диодный мост, стабилитрон, электронный ключ, термоэлемент, 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 (см. авторское свидетельство SU №1427473, кл. Н02Н 7/08, 30.09.1988).
Указанные выше устройства позволяют обеспечить защиту погружного электродвигателя при нарушении условий его работы, в частности при
повышении температуры погружного электродвигателя выше установленной нормы. Однако данные устройства требуют использования достаточно сложного оборудования, которое необходимо расположить в том числе и в погружном электродвигателе, что приводит к усложнению эксплуатации устройства и значительным эксплуатационным затратам.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство защиты погружного насосного агрегата с погружным электродвигателем, содержащее погружной электродвигатель, включенный в трехфазную силовую цепь с изолированной нейтралью посредством прерывателя силового питания, блок управления, трансформатор питания, силовой кабель с экраном и устройство контроля изоляции кабеля, связанное по исполнительной цепи с блоком управления и по входной цепи - с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора питания погружного электродвигателя (см. опубликованную заявку RU №2003137380, кл. F04В 47/00, 10.06.2005).
Данное устройство позволяет обеспечить защиту, в том числе и температурную погружного электродвигателя. Однако размещение ключа и датчиков параметров в погружном устройстве насосного агрегата позволяет обеспечивать лишь косвенную защиту погружного электродвигателя при повышении в нем температуры, что приводит к снижению надежности работы данного устройства защиты погружного насосного агрегата с погружным электродвигателем.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является успрощение конструкции температурной защиты погружного электродвигателя.
Достигаемый технический результат заключается в повышении надежности работы устройства температурной защиты погружного электродвигателя, а также существенное упрощение и удешевление оборудования, из которого изготавливают устройство.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство температурной защиты погружного электродвигателя содержит погружной электродвигатель, включенный в трехфазную силовую цепь с изолированной нейтралью посредством прерывателя силового питания с блоком управления, трансформатор питания, силовой кабель с заземленным экраном, электрически соединенным с корпусом погружного электродвигателя, устройство контроля изоляции кабеля, связанное по исполнительной цепи с блоком управления и по входной цепи подключенное между нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора питания и экраном кабеля, в погружной электродвигатель встроено биметаллическое термоконтактное устройство, включаемое через токоограничивающий резистор с сопротивлением меньше сопротивления срабатывания устройства контроля изоляции кабеля между нейтральной (нулевой) точкой соединения обмоток погружного электродвигателя и его корпусом, при этом термоконтактное устройство имеет разомкнутое состояние при допустимой температуре в погружном электродвигателе и замкнутое состояние при недопустимо высокой температуре.
В ходе проведенного исследования была выявлена возможность использования устройства контроля изоляции кабеля для температурной защиты погружного электродвигателя. При этом нет необходимости установки дополнительных вторичных приборов для регистрации повышения температуры в погружном электродвигателе. Как показали проведенные испытания достаточно встроить биметаллическое термоконтактное устройство, включаемое через токоограничивающий резистор с сопротивлением меньше сопротивления срабатывания устройства контроля изоляции кабеля между нейтральной (нулевой) точкой соединения обмоток погружного электродвигателя и его корпусом. При этом термоконтактное устройство имеет разомкнутое состояние при допустимой температуре в погружном электродвигателе и замкнутое состояние при недопустимо высокой температуре. Как результат, при замыкании контактов
термоконтактного устройства резко падает сопротивление в цепи, контролируемой устройством контроля изоляции кабеля, и оно дает команду через блок управления на отключение силового питания погружного электродвигателя.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства температурной защиты погружного электродвигателя.
Устройство температурной защиты погружного электродвигателя 1 состоит из блока управления 2, прерывателя 3 силового питания погружного электродвигателя 1, трансформатора питания 4, силового кабеля 5 с заземленным экраном 6, устройства 7 контроля изоляции кабеля 5. Блок управления 2 связан электрически с прерывателем 3 силового питания, который в свою очередь включен между первичной 3-х фазной обмоткой трансформатора 4 и линией подводки электропитания 8.
Устройство 7 контроля изоляции силового кабеля 5, связано по исполнительной цепи с блоком управления 2 и по входной цепи подключено между нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора питания 4 и экраном 6 силового кабеля 5.
Вторичная обмотка трансформатора питания 4 связана посредством экранированного силового кабеля 5 с погружным электродвигателем 1.
Корпус 9 погружного электродвигателя 1 заземлен и таким образом экран 6 силового кабеля 5 электрически соединен с корпусом 9 погружного электродвигателя 1. В корпус 9 встроено биметаллическое термоконтактное устройство 10, включаемое через токоограничивающий резистор 11 с сопротивлением меньше сопротивления срабатывания устройства 7 контроля изоляции кабеля 5 между нейтральной (нулевой) точкой соединения обмоток погружного электродвигателя 1 и его корпусом 9, при этом термоконтактное устройство 10 имеет разомкнутое состояние при допустимой температуре в погружном электродвигателе 1 и замкнутое состояние при недопустимо высокой температуре в нем.
Устройство работает следующим образом.
При отклонении от заданного значения контролируемого параметра замыкаются контакты биметаллического термоконтактного устройства 10. Сопротивление в цепи погружной электродвигатель 1 - экран 6 - устройство 7 контроля изоляции кабеля 5 становится меньше порога срабатывания, что вызывает срабатывание устройства 7. По сигналу с устройства 7 контроля изоляции кабеля 5 блок управления 2 посредством (контактного или тиристорного) прерывателя 3 силового питания погружного электродвигателя 1 производит аварийное отключение последнего. При восстановлении до нормального значения температуры в погружном электродвигателе 1, вызвавшей аварийное отключение погружного электродвигателя 1, обеспечивается возможность повторного его включения и возобновления работы устройства, например погружного насосного агрегата, приводом которого погружной электродвигатель 1 является.
Устройство температрурной защиты погружного электродвигателя позволяет отключить погружной насосный агрегат при возникновении температуры, угрожающей его работоспособности, и обеспечивает возможность проведения повторного пуска погружного насосного агрегата после восстановления заданной рабочей температуры в погружном электродвигателе 1.
Устройство температурной защиты погружного электродвигателя может быть использовано на имеющих наибольшее распространение низкодебетных скважинах, т.е. там, где экономически нецелесообразно устанавливать дорогостоящее оборудование систем телеметрии.