Способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов Советский патент 1983 года по МПК H02H7/08 

Способ относится к электротехнике и может быть использован для защиты электропривода механизмов с возвратно-поступательным движением.

Известен способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов от анормальных режимов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем, контроле нахождения участков кривой мощности в заданном диапазоне уставок и формирования сигнала отключения защищаемого электропривода при отклонении их за пределы заданных уставок 1 Недостатком данного способа является недостаточная чувствительность, сложность реализации технического ре.шения и настройки при его эксплуатации.

Недостаточная чувствительность объясняется тем, что изменения кривой мощности в заданном диапазоне уставок контролируется по изменению положений двух крайних точек на участке кривой мощности. Увеличение точек контроля на протяжении участка кривой мощности к усложнению реализации технического решения.

Наиболе€2 близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем, измерении текущей суммы длительности промежутков времени превышения потребляемой электродвигателем мощнос10ти заданной уставки в течение цикла .измерения, сравнению измеренной суммы с начальной суммой, полученной в нор-. мальном режиме работы насоса и формировании сигнала на отключение защищае15мого электропривода при несовпадении их на заданную уставку 1.2.

Недостатком этого способа является недостаточная чувствительность в

20 случае нарушений работы насоса, не сопровождающихся значительным изменением кривой мощности ниже заданной уставки, при превышении которой изме ряется сумма длительностей промежут25ков времени, что снижает область применения его в реальных условиях.

Цель изобретения - повьпиение чувствительности при -нарушениях работы Iнасоса и повышение надежности путем

30 учета динамических изменений кривой мощности, потребляемой электродвигателем. Поставленная цель достигается тем что в способе защиты электропривода глубинных штанговых насосов измеряют амплитудные значения потребляемой мощности каждого полупериода питающе сети, сравнивают их с заданными ус|тавками, в нормальном режиме работы насоса определяют начальное количест во полупериодов мощности питающей се ти, находящихся в заданном диапазоне уставок, в течение цикла качания насоса, фиксируют полученное начальное количество, затем в каждом из следую щих друг за другом циклах качания насоса определяют текущее количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уст вок, сравнивают полученное текущее ко личество с начальным количеством и , формируют сигнал на отключение защищаемого электропривода при их несовп дении через время задержки отключени определяемое по следующему соотношен ТИОО-)Т, где Т - врегуш задержки отключения; Тц - время одного цикла качания насоса; uN разность текущего значения количества полупериодов мощ ности питающей сети, находя щихся в заданном диапазоне уставок и начального количества их, соответствующего нормальному режиму, в течение цикла качания насоса N - начальное количество полупе риодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, соответствующее нормальному режиму работы в течение цикла кача ния насоса. На фиг. 1 представлен пример реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства. На фиг, 1 защищаемый электродвигатель 1 привода содержит датчик 2 и подключен к питающей сети через контакты коммутирующего аппарата 3. Выход датчика 2 соединен через блок 4 измерения мощности с пороговыми элементами 5 и б и с фильтром 7, Выход фильтра 7 соединен с блоком 8 управления. Выходы пороговых элементов 5 и б соединены через элемент НЕТ С Запрет) 9 с одним входом элемента И 10, другой вход которого соединен с выходом Т блока 8 управления. Выход элемента И 10.соединен с входом счетчика 11, выход которого соединен с блоком 12 сравнения (например, мультиплексо- роМ), Установочный вход счетчика 11 соединен с выходом блока t управления. Вход запуска блока 12 сравнения соединен с выходом блока У управления. Блок 8 управления имеет вход Пуск, вход X на отключение приводного электродвигателя при нарушениях работы насоса, соединенный с выходом блока 12 сравнения и выход Z для воздействия на отключение коммутирующего аппарата 3, и состоит из форми.рователя (т)13 цикла контроля, фор-; мирователя (у)14 импульса анализа, в течение которого производится сравнение накопленного количества импульсов счетчиком 11 с заданными уставками + и -Л блока 12 сравнения формирователя С-Ь)15 импульса установки счетчика в нулевое состояние и формирователя 16 сигналов управления электроприводом (включения при пуске и аварийного отключения). На фиг. 2 представлены: Е - кривая изменения мощности частотой питающей сети электродвигателя при ходе штанги насоса вверх и вниз; и PC, - уставки мощности, при превышении которых формируются импульсы частотой питающей сети с выхода пороговых элементов 5 и 6; причем импульсы с выхода порогового элемента 5 не формируются, когда измеряемая мощность меньше уставки Рд , а импульсы с выхода порогового элемента б формируются только тогда, когда измеряемая мощность больше уставки Р. Кроме того, Р-2. кривая изменения средней мощности частотой цикла качания насоса, формируемая с выхода фильтра 7 (огибающая кривой Р ) , Т - текущее время одного цикла контроля работы насоса, У - импульс запуска блока 12 сравнения в момент формирования которого производится сравнение накопленного количества импульсов счетчиком 11 с уставками +Д, -Д блока 12,. t- имлульс уставки счетчика импульсов 11 в нулевом состоянии при отсутствии анормальных режимов (+Д, -Д- уставки блока 12 сравнения (заданные отклонения от первоначального заданного числа импульсов) X - импульс на формирование сигнала отключения электропривода насоса, 2. - сигнал на отключение электропривода насоса, Нормальному (заданному) режиму работы насоса в течение цикла контроля соответствует количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок R и %, сформированных пороговыми элементами 5 и 6 и элементом 9, нЬ не превышающих по амплитуде уставку Рд. Для любого нормального режима работы насоса при настройке схемы изменением уставки РВ за цикл работы насоса в счетчике устанавливается определенное заданное число, например 100, от которого в блоке .12 сравнения устанавливаются уставки (.+Д, -л)в пределах. 155:50%. Если в процессе работы насоса во никла какая-либо неисправность, кривая мощности изменяется вверх либо вниз, соответственно изменяется теку щее значение количества полупериодо мощности,находящихся в заданном диапазоне уставок, что приведет/при ср нении его в блоке 12 сравнения с за данными уставками, к формированию си Ыала на отключение электропривода н соса через время задержки отключени в обратно пропорциональной зависимо ти от степени перегрузки (недогрузки электропривода, которое определяется формулой тно(- )т. При малой степени перегрузки (недогрузки) электропривода насоса, например 20% от мощности в нормальном режиме работы насоса, время задержки отключения будет равно 8 циклам качания насоса, при большей степени перегрузки (недогрузки) электропривода насоса, например 80%, время задержки отключения будет равно 2 циклам качания насоса. Способ осуществляют следующим образом. При включении электропривода 1 насоса от входного сигнгша Пуск блок 4 измерения мощности формирует кривую мощности Р , частотой питающей сети, пороговые элементы 5 и б формируют импульсы при пересечении кривой мощности Р уставок Р; и Р соответственно, а фильтр 7 формирует кривую средней мощности РЗ. за цикл качания насоса (огибающую кривой Р, ) . Блок 8 управления формирует им. пульс цикла контроля работы насоса Т прк пересечении кривой мощности Рд. заданной уставки PC. Уставка Рд выбирается равной (.1,2 + 1,3) Р,..;„, а уставка Р - равной 0,8 ,, а уставка Р.- равной Рд, где Р„4и нимальное значение мощности за цикл качания насоса, соответствующее нормальному режиму работы насоса; максимальное значение мощности за цикл качания насоса, соответствующее нормальному режиму работы насоса. С выхода пороговых элементов 5 и б импульсы поступают на входы элемента НЕТ (запрет по входным импульсам от порогового элемента 6), который формирует через элемент И 10 в течение цикла контроля Т импульсы на счетный вход счетчика 11, количество которых в нормальном режиме работы насоса равно 100. При возникновении какой-либо неисправности в работе насоса изменяется количество импульсов, формируемых пороговым элем ентом 6 и соответственно количество импульсов,поступивших на счетный вход счетч:ика импульсов с выхода элемента И 10 за время цикла контроля Т. По окончании цикла контроля Т блок 8 управления формирует импульс У, в момент формирования которого производится сравнение накопленного количества импульсов счетчиком 11 с уставками -ьД, -Л блока 12 сравнения, которые, например, выбраны + А - 115, а - Л. 85. Если накопленное количество импульсов меньше заданной уставки + А , например, 114, или больше заданной уставки -Д, например, 86, то блок 8 управления формирует импульс Ьустановки счетчика 11 в нулевое состояние , после чего контроль режима работы насоса производится аналогично описанному. Если же накопленное количество импульсов больше заданной уставки +А, например, 120 или меньше заданной уставки -Д, например, 80, то блок 12 сравнения формирует импульс X в блок 8 управления для отключения электропривода насоса сигналом Z Технико-экономическая эффективч ность от применения предлагаемого способа заключается в повышении чувствительности защиты и надежности работы электропривода насоса. Повышение чувствительности згициты предлагаемого способа и надежности работы электропривода насоса обеспечивается измерением амплитудных значений потребляемой мощности каждого полупериода питающей сети и сравнения их с заданными уставками, а также контролем за цикл качания насоса количества полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок. Формула изобретения Способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем и сравнении ее с заданной уставкой, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при нарушениях работы насоса и повышения надежности путем учета динамических изменений кривой мощности , потребляемой электродвигатеч ; лем, измеряют амплитудные значения потребляемой мощности каждого полупериода питающей сети, сравнийают их с заданными уставками, в нормальном режиме работы насоса/ определяют начальное количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, в течени цикла качания насоса« фиксируют полученное начальное количество, затем в каждом из следующих друг за другом циклах качания насоса определяют текущее количество полупериодрв мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, сравниаа ют полученное текущее количество с начальным количеством и формируют сигнсш на отключение защищаемого электропривода при их несовпадении через время задержки отключеник, определяемое по следующему соотношению ТМО(-)Ти.. где Т - время задержки отключения; время одного цикла кача- . ния насоса АН - разность текущего значения количества полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок и начального количества их, соответствующего иормальному режиму, работы, в течение цикла каг. чания насоса; Н - начёшьиое количество.полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, соответствующее нормальному режиму работы в течение пикла качания насоса. Источники информации, тые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР 657, кл. Н 02 Н 7/08, 1976. Авторское свидетельство СССР 554, кл. Н 02 Н 7/08, 1978.

1 Норыа/ ьныи режим работы PI Ml

7

Рг РА

Т

11 4 -Д

X

г

Фиг, 2 А дарил