Устройство связи измерительных блоков системы телеметрии

Заявленное устройство связи измерительных блоков системы телеметрии относится в целом к области электротехники и обеспечивает гарантированный канал связи между системой телеметрии и погружным блоком, более конкретно, обеспечивает устойчивую систему связи передаваемых данных и систему фильтрации гармоник и помех при высоких напряжениях силовых цепей.
В настоящее время в нефтедобывающей промышленности известны применения различных измерительных систем, включающие в себя погружное и наземное оборудование. Для связи элементов измерительной системы и их защиты от перепадов напряжений силовых цепей принято использовать дополнительные элементы связи, встроенные в линию передачи сигнала от погружного к наземному блоку. Дополнительные элементы связи имеют ряд сложностей в виде массивных конструкций элементов, неустойчивой передачи данных при высоких напряжениях и низкой эргономичности.
Типовыми устройствами могут быть независимо подключенные дополнительные элементы системы, которые обеспечивают альтернативную схему для подачи питания и передачи данных на устройства.
Например, в патенте RU 2465456 C2 от 14.07.2008, раскрыто несколько независимо подключенных модулей, которые обеспечивают модуляцию смещения постоянного тока в силовом кабеле и подачу питания, и передачу данных на измерительные и управляющие устройства. При этом в указанных независимых модулях не предусмотрены возможности образования дополнительной связи и фильтрации гармоник и помех, вызванных перекосом фаз в силовой питающей цепи.
Известно также из каталога ESP Gauge Oxford Monitoring Solutions Ver.1.2017 (https://www.redseaoilservices.com/files/pdf/ESP%20Gauge%20Catalogue%20-%20OMS%2001012017.pdf), трехфазный поверхностный дроссель, который является модульным, что позволяет устанавливать его в повышающих трансформаторах. Он включает в себя дроссельный узел, фильтр и три высоковольтных изоляционных предохранителя, установленные на каждой фазе, выполняющие функцию защиты наземного блока от аварий.
Наличие трех высоковольтных изоляционных предохранителей защиты от перегрузки по току и короткого замыкания усложняет конструкцию и увеличивает затраты.
Ближайшим аналогом заявленного устройства связи измерительных блоков системы телеметрии принимаем High Voltage Interface компании ACE DOWNHOLE, LLC, взятый из источника ESP Downhole Sensor System Installation, Configuration and Operation Manua (https://www.acedownhole.com/index.php?option=com_docman&view=download&alias=1-ace-manual&category_slug=ace-manuals&Itemid=123).
High Voltage Interface включает корпус, который содержит трехфазный дроссель, встроенную систему фильтрации, предохранитель и схему защиты. Он подключается между кабелем питания двигателя и наземным блоком и ограничивает возможность появления короткого замыкания, образовывая искусственную нулевую точку.
High Voltage Interface обеспечивает безопасный уровень сигнала для подключения к наземному блоку при наличии высоких напряжений цепи 5000 В. При этом может использоваться как отдельный элемент системы для установки в высоковольтный шкаф, трансформатор, что означает отсутствие категоричной необходимости в обязательном использовании защитного шкафа, что упрощает эксплуатацию и уменьшает затраты.
В устройстве не предусмотрена возможность его применения без системы фильтрации при варианте наличия фильтра в наземном блоке, что сохраняет сложность конструкции самого устройства и наземного блока, при этом увеличивая материальные затраты.
Внутренний модуль устройства моноблочной конструкции.
Технической задачей является создание устройства с модульной конструкцией системы фильтрации, предназначенного для качественной и безопасной связи между наземным и погружным блоками при высоких напряжениях силовых цепей 5000 В.
Технический результат заключается в создании устройства связи измерительных блоков системы телеметрии с повышенными эргономическими свойствами.
Технический результат достигается тем, что в устройстве связи, в котором блок дросселей и фазные провода находятся в толще теплопроводящего изоляционного материала в установочной платформе, что способствует уменьшению габаритных размеров.
Кроме того, технический результат достигается тем, что внутренний модуль устройства связи разборной конструкции, что повышает свойства эргономичности при размещении в защитных шкафах, трансформаторах.
Кроме того, технический результат достигается тем, что фильтр системы фильтрации съемной конструкции, что предоставляет варианты его применения и уменьшает габаритные размеры.
На чертежах приведены:
фиг. 1 - защитная оболочка устройства связи;
фиг. 2 - устройство связи в разрезе А-А;
фиг. 3 - устройство связи в разрезе Б-Б;
фиг. 4 - блок-схема системы телеметрии.
Устройство связи размещается отдельным элементом в защитной оболочке 1, изображено на фиг. 1, как например, защитные, стальные, текстолитовые шкафы, высоковольтные шкафы, трансформаторы.
Устройство связи, изображенное на фиг. 2 и фиг. 3, подключается к каналу вторичной обмотки трансформатора и погружного двигателя тремя фазными проводами, которые каждый в отдельности соединен с блоком дросселей 6.
Блок дросселей 6 на каждой фазе соединен последовательно по два однофазных дросселя, которые далее соединяются в одну нулевую точку, выдерживая максимальное напряжение 5000 В. Блок дросселей 6 расположен совместно с тремя фазными проводами и нейтральным проводом в толще теплопроводящего изоляционного материала в установочной платформе 7.
Уровень поверхности теплопроводного изоляционного состава регулируется и формируется с помощью установочной платформы 7.
Наличие теплопроводящего изоляционного материала сокращает расстояние между открытыми выводными контактами дросселя и обеспечивает изоляцию, вследствие чего происходит уменьшение габаритных размеров, металлоемкости, стоимости устройства связи.
Далее нулевой провод приходит на изолятор 2, через который соединяется предохранитель системы защиты 3, расположенный на нулевой точке, обеспечивающий защиту от перегрузки по току и короткого замыкания. Предохранитель системы защиты 3 расположен поверх установочной платформы 7 на съёмной панели 5.
Далее, в цепь через дроссель и конденсатор включен фильтр системы фильтрации 4. Электронные компоненты системы фильтрации расположены поверх установочной платформы 7 на съёмной панели 5. Фильтр системы фильтрации съемный, соединён с помощью крепления на вертикальной плоскости, например, консольная конструкция установлена на съёмной панели 5.
Внутренний модуль устройства связи представляет собой модульную разборную конструкцию, которая состоит из двух частей: установочной платформы 7 и съёмной панели 5, соединенных между собой с помощью резьбового крепления, что повышает удобство при эксплуатации и обслуживании, простоту исполнения и применения.
Кроме того, съёмная панель 5 может быть представлена в виде печатной платы с выводами под установку электронных компонентов систем, защиты от перепадов напряжения и фильтрации.
Далее работа устройства будет раскрыта посредством ссылки на фиг. 4. Наземный блок (НБ) 8 формирует питающее постоянное напряжение 100 В, которое передаётся контактным проводом через нулевую точку к устройству связи (УС) 10. Устройство связи (УС) 10 подключено тремя фазными проводами к вторичной обмотке трансформатора (Т) 10 и погружного электродвигателя (ПЭД) 13. Погружной блок 14 подключен к нулевой точке ПЭД 13. При этом от погружного блока (ПБ) 14 передается сигнал через нулевую точку ПЭД 13, а далее по трем фазным проводам 12 и земляному проводу 9 поступает на блок дросселей устройства связи (УС) 10, где формируется нулевая точка, соединяющаяся с наземным блоком (НБ) 8. В нулевой точке обеспечивается векторное суммирование трех фазных напряжений. На нулевой точке устройства связи (УС) 10 установлен предохранитель системы защиты по току, страхующий от перегрузок цепи и короткого замыкания. Затем система фильтрации устройства связи (УС) 10 исключает гармоники и помехи передачи данных от погружного электродвигателя (ПЭД) 13 к наземному блоку 8.
Принимая во внимание, заявленное устройство связи было описано со ссылкой на чертежи и формулу полезной модели, предусматривает разные варианты и альтернативную форму реализации, помимо тех, которые показаны или предложены в данном документе, могут быть реализованы в пределах сущности и объема этой полезной модели.