Способ защиты электропривода при нарушении работы глубинного штангового насоса Советский патент 1990 года по МПК F04B49/00 H02H7/08 

fue.i

Изобретение относится к способам защиты электропривода скважин, оборудованных глубинными штанговыми насосами.

Цель изобретения - повышение надежности путем устранения ложных отключений электропривода.

На фиг.1 приведена схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 -типичная для конкретной скважины и насоса линейная функциональная зависимость (кривая 1 относится к скважине с параметрами

РЖ/РШ 0,855, aS 3,5 Кну 0,15,

кривая 2 - РЖ/РШ 0,855, ам 2 м/с, Кну 0,15) между сигналами U2 и Ui при изменении дебита (РЖ) на 20% вверх и вниз от номинального.

Согласно предлагаемомуспособу защиты электропривода потребляемая мощность электродвигателя 1 контролируется посредством статического преобразователя 2 мощности, выходной сигнал с которого подают на блок 3 и блок 4 выделения соответственно второй и первой гармонических составляющих потребляемой электродвигателем мощности. Амплитуду второй гармоники сравнивают в блоке 5 сравнения с величиной функционально преобразованной в блоке 6 амплитуды первой гармоники. При их несовпадении усиленный усилителем 7 сигнал через блок 8 управления подают на блок 9 отключения приводного электродви- .гателя 1.

В нормальных условиях эксплуатации, соответствующих постоянному или плавно изменяющемуся в определеннь1х пределах дебиту скважины, выходной сигнал блока 3, соответствующий амплитуде второй гармоники, равен выходному сигналу блока 6, в котором сигнал, пропорциональный первой гармонике, преобразуется в сигнал сравнения. При этом сигнал на выходе блока 5 отсутствует.

При нарушении работы глубинного штангового насоса изменяется соотношение между амплитудными значениями первой и второй гармонических составляющих, соответствующее нормальным условиям эксплуатации. На выходе блока 6 появляется сигнал, который имел бы место в нормальных условиях эксплуатации при амплитуде первой гар- моники, соответствующей аварийному режиму. Этот сигнал отличается от выходного сигнала блока 3, определяемого амлитудой второй гармонической составляющей в аварийном режиме. На выходе блока 5 сравне- ния появляется сигнал, который усиливается усилителем 7 и через блок 8 управления воздействует на блок 9, происходит отключение элкстродвигателя 1.

0

5

Функциональную зависимость между первой и второй гармоническими составляющими выводят известным путем.

При роторном уравновешивании станка-качалки выражение для относительных касательных усилий на кривошипе (в относительных единицах) имеет вид t tcKB - QH sin tcp + aicos + a2cos2 -f- -f-( bi - QU ) sln Ч-b2Sln29,(1)

где Од - вес роторного груза, о.е.

Коэффициент степени уравновешенности Кну -.

Значения коэффициентов ряда Фурье при представлении касательных усилий в абсолютных величинах имеют вид:

1,333 (d2 -f 0,5) ,533cgф Pж, кЛ -0,666 (1 -0,) + 1,,

(3)

K1,

0,5 (1 - 0,)Рш (2 + р|); (4) 0,5 (d2 + 0,5) (2 + ); (5)

где РЖ - вес откачиваемой жидкости: РШ - вес насосных штанг.

Амплитуда первой гармоники потребляемой электродвигателем мощности

Ai (6)

Амплитуда второй гармоники - А2 VaT+BT(7)

Из выражений р), (5) и (7) следует, что коэффициенты 52 и Ь2 ряда Фурье, а следовательно, и амплитуда Аа второй гармонической составляющей по отношению к частоте качания штангового насоса зависят от веса жидкости РЖ. Следовательно, в нормальных условиях эксплуатации при колебаниях притока нефти из пласта (изменение величины РЖ) изменяется величина амплитуды второй гармоники, несовпадение ее с эталонным значением приводит к отключению приводного двигателя штангового насоса и непроизводительному простою скважины

из-за ложного отключения.

При изменении веса откачиваемой жидкости РЖ согласно выражениям (2), (4) и (6) изменяют коэффициенты ai и Bi ряда Фурье, а следовательно, и амплитуда А1

первой гармонической составляющей. Таким образом, в нормальных условиях эксплуатации на оба входа блока 5 поступают равные сигналы, пропорциональные амплитуде второй гармонической составляющей. Сигнал из блока 5 отсутствует, т.е. нет ложных отключений, связанных с изменением дебита.

Фо р мул а и зо б рете и и я

Способ защиты электропривода при нарушении работы глубинного штангового насоса по авт.св. Nb 1146756, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения ложных отключений электропривода, дополнительно измеряют ве0

личину амплитуды первой по отношению к частоте качания штангового насоса гармонической составляющей, по ней с помощью функциональной зависимости между первой и второй гармоническими составляющими, имеющей место при нормальных условиях эксплуатации, определяют величину амплитуды второй гармонической состав- ляющей и используют последнюю в качестве эталонной.

Изобретение относится к способам защиты электроприводов скважин при нарушении работы глубинного штангового насоса. Цель изобретения - устранение ложных отключений электропривода при изменении дебита скважин. Статическим преобразователем 2 мощности измеряют мощность электродвигателя 1, полученный сигнал подают на блоки 3 и 4, в которых выделяют соответственно вторую и первую гармонические составляющие. В блоке 6 преобразовывают амплитуду первой гармоники в соответствии с существующей при нормальных условиях эксплуатации функциональной зависимостью между первой и второй гармониками, и в результате этого преобразования определяют величину амплитуды второй гармоники. В блоке 5 сравнивают амплитуду реальной второй составляющей и амплитуду, полученную в результате преобразования. В случае аварийного режима работы происходит изменение функциональной зависимости между гармониками, что приводит к появлению сигнала на блоке 8 и отключению электродвигателя 1. Использование в качестве сигнала сравнения постоянно преобразованного в соответствии с нормальными условиями работы эталонного сигнала устраняет ложные отключения при изменении дебита скважины. 2 ил.

Фа2.2

Ujfae.)