Устройство для защиты погружного электродвигателя от перегрузки и анормальных режимов

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив.

Текст

) (11) 2 Н 7/08 51) И ну",лонижяЯнияприы СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюз" ного научно-производственного объединения "Потенциал" и Казанское научно-производственное объединение "Нефтепромавтоматика"(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ь" 982139, кл, Н 02 Н 7/08, 19812, Авторское свидетельство СССР йф 1302369, кл. Н 02 Н 7/08, 1985, (54) УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ЗИИТЬ ПОГРУХ(НОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ И АНОР" МАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамдля защиты от анормальных режимов погружных электродвигателей (ПЭД), ра-.ботающих в приводе насосов для добычи нефти или откачки воды из скважины,Известно устройство для защиты ПЭР,от перегрева и снижения сопротивленияизоляции кабеля и двигателя 11, которое содержит датчик температуры,установленный вблизи обмотки ПЭДподключенный последовательно с рио(57) Использование: электротехника,защита погружных электродвигателей,работающих в приводе насосов для добычи нефти и откачки воды из скважинСущность изобретения: введение блокауправления 20, датчика давления 4,дросселя 10, формирователя импульсов30, первого и второго счетциков импульсов 31 и 32 соответственно, блока цифроаналоговых преобразователей33. Блок управления 20 последовательно формирует три группы периодов времени В течение первого периода измеряются сопротивления изоляции, втечение второго -.давление на приеменасоса, в тецение третьего - температура статорной обмотки погружногэлектродвигателя, При уменьшении давпения, изоляции или при увелицениитемпературы исполнительный механизмблока регулирования 38 выключит погружной электродвигатель. 7 ил. дом между нулевой точкой обмоток и его заземленным корпусом, блок контроля изоляции, соединенный с левой точкой вторичной обмотки с вого трансформатора через фильтр них частот,Известное устройство имеет медическую ошибку процесса измерен параметров датчиков благодаря вл нию конечного значения сопротивл изоляции кабеля и двигателя, что водит к снижению надежности защи ПЭД.197771 при этом обеспечивается линейность шкалы измерения (при линейности характеристик погружных датчиков), а также повышается надежность защиты и точность измерения параметров, по которым производится защита электродви" гателя.формула изобретенияУстройство для защиты погружного электродвигателя от перегрузки и анормальных режимов, содержащее датчик температуры, первый диод, фильтр нижних частот, вход которого предназ" нацен для подключения к нулевой точке вторичной обмотки силового трансформатора, а выход соединен с первой шиной источника напряжения с переклю" Я чаемой полярностью, вторая шина которого подключена к входу преобразователя проводимости в напряжение, суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом ключа, блок 25 регулирования, генератор импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я Тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него дополнительно введены второй що диод, первый, второй и третий конденсаторы, датчик давления, дроссель, реле, выпрямитель, усилитель, первый, второй и третий элементы И, инвертор, коммутатор, преобразователь напряжения в частоту, блок управления, блок формирования измерительных интервалов, первый и второй счетчики импуль" сов, формирователь импульсов, блок цифроаналоговых преобразователей, регистр, цифроаналоговый преобразователь, масштабный усилитель и блок индикации, при этом первый вывод датчика температуры соединен с катодом первого ди" ода, а второй вывод соединен с анодом 4 второго диода, первыми выводами первого и второго конденсаторов и предназначен для подключения к нулевой точке погружного электродвигателя, катод второго диода соединен с первым выводом датчика давления, второй вывод которого соединен с анодом первого диода, вторым выводом первого Фконденсатора и с первым выводом дросселя, второй вывод которого соединен с замыкающим контактом реле, свободный вывод которого предназначен для подключения к заземленному корпусу погружного электродвигателя, второй,20 вывод второго конденсатора соединенс первым входом выпрямителя, второйвход которого предназначен для заземления, а выходы соединены с обмоткойреле, первый выход блока управлениясоединен с управляющим входом источника напряжения с переключаемой по"лярностью и с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с управляющим входомклюца и с первым входом первого элемента и, выход которого соединен свходом усилителя, выход которого че"рез третий конденсатор соединен с .входом Фильтра нижних частот, второйвход первого элемента И соединен спервым выходом генератора импульсов,второй выход которого соединен с пер"вым входом блока управления, третийвыход блока управления соединен спервым входом блока формирования из"мерительных интервалов, четвертыйвыход блока управления соединен совторым входом блока формирования измерительных интервалов и с установочными входами первого и второгосчетчиков импульсов, второй вход блока управления соединен с выходом блока формирования измерительных интервалов и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов, выход преобразователя проводимости в напряжение соединен свходом инвертора и с первым входомкоммутатора, второй вход которогосоединен с выходом инвертора а выход - с вторым входом суммирующегоусилителя, выход которого через преоб.разователь напряжения в частоту соединен с третьим входом блока формирования измерительных интервалов и спервым входом третьего элемента И,выход второго элемента И соединен свходом первого счетчика импульсов,выходы которого соединены с соответствующими входами блока цифроаналого"вых преобразователей, три управляющих входа которого подключены соответственно к пятому, шестому и седьмому выходам блока управления, восьмой выход которого подключен к входуформирователя импульсов и к второмувходу третьего элемента И выход которого соединен с.входом второго счет-,чика импульсов, выходы которого под"ключены к соответствующим входам регистра, управляющий вход которого21 1777198 22 соединен с выходом формирователя им- и третий входы - с вторым и третьим пульсов, первый,ввторой и третий выходы выходами блока цифроаналоговых преобф налоговых преобразователей разователей соответственно, выходы блока цифроанасоединены с первые вым вторым и третьим регистра соединены с соответствующими5входами лока и дб ка индикации соответствен- входами цифроаналогового преобразовано первыи входвход блока регулирования теля выход которого подклюцен к вхо 1соединен синеи с входом ключа и выходом ду масштабного усилителя, масштабного усилителя, а его второй1777198 Составитель В,ЕрухимовичРедактор М,Кузнецова Техред М,Моргентал ектор Э.Лонцакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, уд. Гагарина, 1 Заказ 125 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва,по изобретениям и -35, Раушская наб Подписное крытиям при ГКНТ СССРд. 4/55 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 шина источника напряжения с переключаемой полярностью соединена с входом преобразователя проводимости внапряжение, суммирующий усилитель,первый вход которого соединен с выходом ключа, блок регулирования, генератор импульсов, дополнительно введены второй диод, первый, второй и третий конденсаторы, датчик давления,дроссель, реле, выпрямитель, усилитель, первый, второй и третий элементы И, инвертор, коммутатор, преобразователь напряжения в частоту,блок управления, блок формирования .измерительных интервалов, первый ивторой счетчики импульсов, формирователь импульсов, блок цифроаналоговыхпреобразователей, регистр, цифроаналоговый преобразователь, масштабныйусилитель и блок индикации, причемвторой вывод датчика температурысоединенс нулевой точкой электродвигателя, первым выводом второгодиода и с первыми выводами первогои второго конденсаторов, второй вывод второго диода соединен с первымвыводом датчика давления, второйвывод которого соединен с вторым выводой первого диода, вторым выводомпервого конденсатора и с первым выводом дросселя, второй вывод которого через контакт реле соединен с заземленным корпусом электродвигателя,второй вывод второго конденсаторасоединен с входом выпрямителя, к выходам которого подключена, обмотка реле, первый выход блока управлениясоединен с управляющим входом источника напряжения с переключаемой полярностью и с управляющим входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с управляющим входомключа и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен свходом усилителя, выход которого через. третий конденсатор подключен кнулевой точке трансформатора, второйвход первого элемента И соединен спервым выходом генератора импульсов,второи выход которого соединен спервым входом блока управления, третий выход блока управления соединенс первым входомблока Формированияизмерительных интервалов, четвертыйвыход блока управления соединен свторым входом блока формирования измерительных импульсов, второй входблока управления соединен с выходом7198 5 177 блока Формирования измерительных интервалов и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсов, выход преобразователя проводимости в напряжение соединен свходом инвертора и первым входом коммутатора, выход инвертора соединен с вторым входом коммутатора, выход которого соединен с вторым входом суммирующего усилителя, выход суммирующего усилителя соединен с входом преобразователя напряжения в частоту,выход которого соединен с третьимвходои блока формирования измерительных интервалов и с первым входом третьего элемента И, выход второгоэлемента И соединен с входом первогосчетчика импульсов выходы которогосоединены с входами блока цифроаналоговых преобразователей, управляющиевходы которого подключены к пятому,шестому и седьмому выходам блока управления, восьмой выход которого соединен с вторым входом третьего эле мента И и входом Формирователя импульсов, выход третьего элемента Исоединен с входом второго счетчикаиипульсов, выходы которого подключе"ны к входам регистра, управляющий вход которого соединен с выходом фор" мирования импульсов, первый, второй и третий выходы блока цифроаналоговых преобразователей соединены с пер" выи, вторым и третьим входами блока индикации соответственно, второй и третий входы блока регулирования соединены с вторым и третьим выходами блока цифроаналоговых преобразо" вателей соответственно, первый вход блока регулирования соединен с входом ключа и выходом масштабного усилителя, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами регистра. На Фиг,1 изображена структурная схема устройства, на фиг,2 - схема блока управления, на Фиг.3 " схема источника напряжения с переключаемой полярностью на Фиг.4 - схеиа блока формирования измерительных интерва" лов, на фиг.5 - схеиа блока цифроаналоговых преобразователей ф на фиг.6- схема блока ре гули рова ния, на фи г. 7- временные диаграммы работы устрой" ства,6Устройство содержит резистивныйдатчик 1 температуры, первый диод 2,второй диод 3, резистивный (потенциометрический) датчик 4 давления,первый конденсатор 5, второй конденсатор 6, выпрямитель 7, обмотку Рреле, контакты 9 реле, дроссель 10,погружной электродвигатель 11 ПЭ,л(статорные обмотки), силовой кабель12, силовой трансформатор 13, третийконденсатор 14, усилитель 15, первыйэлемент И 16, генератор 17 импульсов, Фильтр нижних частот 18, источ 15 .ник 19 напряжения с переключаемойполярностью, блок 20 управления, блок21 Формирования измерительных интервалов, преобразователь 22 проводимости в напряжение, инвертор 23, ком 20мутатор 24, ключ 25, суммирующий уси"литель 26 преобразователь 27 напряжения в частоту, второй элемент И 28,третий элемент И 29, формирователь 30импульсов, первый счетчик 31 импуль 25 сов, второй счетчик 32 импульсов,блок цифроаналоговых преобразователей 33 регистр 34, цифроаналоговыйпреобразователь 35, масштабный усили"тель 36, блок 37 индикации и блок 3830 регулирования.Блок 20 управления (см, фиг2)содержит счетчик 39 импульсов, первыйэлемент НЕ 40, первый элемент И 41,второй элеиент И 42, элемент ИЛИ-НЕ43 третий элемент Й 44, интегрирующую цепь 45, включающую резистор 46и конденсатор 47, узел начальной установки 48, включающий резистор 49,конденсатор 50 и элемент НЕ 51, пер 40 вый Формирователь 52 импульсов, четвертый, пятый, шестой элементы И 5355 второй формирователь 56 импуль"сов, элемент ИЛИ 57, второй и третийэлементы НЕ 58 и 59, шинами 60 и 614 обозначены первый и второй входы блока управления, шинами 62-69 - еговыходы,Источник 19 напряжения с переключаемой полярностью (си. Фиг. 3) со"Бп держит источник напряжения 70, первый коммутатор 71, второй коммутатор72, шиной 73 обозначена первая шинаисточника напряжения 19 с переключаемой полярностью, шиной 74 - его вто 55 Рая шина, а шиной 75 - его управляющий вход,Блок 21 формирования измеритель"ных интервалов (см,.фиг, 4) содержиттриггер 76, счетчик 77 импульсов, 1777198элемент И 78, элемент ИЛИ 79, шинами 80-82 обозначены первый, второй и третий входы блока формирования измерительных интервалов шиной 83 - его выход.Блок 33 циФроаналоговых преобразователей (см, фиг. 5) содержит первый, второй, третий регистры 84-86, пер" вый второй, третий цифроаналоговые 10 преобразователи Р 7-89 первый, второй, третий масштабные усилители 90-92, блок ЦАП также вклюцает группу входных шин 93, первую, вторую и третью входные управляющие шины 94-96, пер вую, вторую и третью выходные шины 97-99.Блок 38 регулирования (см. Фиг,6) содержит с первого по Шестой потен" циометры задания уставок 100-105, с 20 первого по шестой компараторы 106- 111, первый, второй и третий триггеры 112-114, элемент ИЛИ 115, усилитель мощности 116, исполнительный механизм 117, шинами 118-120 обозна цены первый, второй и третий входы блока регулирования.Датчик температуры 1 соединен последовательно с диодом 2, второй вывод датчика температуры 1 соединен с нулевой точкой электродвигателя 11, первым выводом второго диода 3 и с первыми выводами конденсаторов 5 и 6, Второй вывод диода 3 соединен с первым выводом датчика давления 4, второй вывод которого соединен с вто" рым выводом диода 2, вторым выводом конденсатора 5 и с первым выводом дросселя 1 О, второй вывод которого церез контакт реле 9 соединен с заземленным корпусом электродвигателя. Второй вывод конденсатора 6 соеди нен с входом выпрямителя 7, к выходам которого подключена обмотка 8 реле,Электродвигатель 11 через силовой кабель 12 соединен с силовым трансформатором 13, Вход фильтра нижних частот 18 соединен с нулевой точкой вторичной обмотки силового трансформатора 13 и церез конденсатор 14 - с выходом усилителя 15, вход которого подключен к выходу первого элемента И 16, второй вход которого соединен с первым выходом генератора 17 импульсов, Выход ФНЧ 18 соединен с первой шиной 73 источника напряжения 1955 вторая шина 74 которого соединена с входом преобразователя 22, Первый выход блока 20 управления (шина 66) соединен с управляющим входом источника напряжения 19 и с управляющим входом коммутатора 24, Второй выход блока 20 управления (шина 65) соединен с управляющим входом ключа 25 и первым входом элемента И 16Второй выход генератора 17 соединен с первым входом блока управления 20 (шина 60), третий выход блока управления 20 (шина 64) соединен с первым входом блока 21 (шина 80), четвертый выход блока управления 20 (шина 63) соединен с вторым входом блока 21 (шина 81) и с установочными входами счетциков 31 и 32. Второй вход блока управления 20 (шина 61) соеди" нен с выходом блока 21 (шина 83) ис первым входом элемента И 28, второйвход которого соединен с третьим выходом генератора 7, Выход преобразователя 22 соединен с входом инвертора 23 и с первым входом коммутатора 24, выход которого соединен с вторым входом суммирующего усилителя 26, первый вход которого подключен к выходу ключа 25, а выход соединен с входом преобразователя 27 напряжения в частоту, Выход преобразователя 27 соединен с третьим входом блока 21 (шина 82) и с первым входом элемента И 29. Выход элемента И 28 соединен с входом счетчика 31, выходы которого соединены с входами блока цифроаналоговых преобразователей 33 управляющие входы которого подключены к пятому, шестому и седьмому выходам блока управления 20 (шины 67- 69). Восьмой выход блока управления 20 (шина 62) соединен с входом элемента И 29 и входом формирователя импульсов 30, Выход элемента И 29соединен с входом счетчика 32, выходыкоторого подключены к входам регистра 34, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, первый, второй и третий выходыблока ЦАП 33 соединены с первым, вторым и третьим входами блока индикации 37. Первый вход блока регулирр" вания 38 соединен с входом ключа 25 и выходом масштабного усилителя 36, вход которого соединен с выходом РАП 35, выходы которого соединены с выходами регистра 34, второйи третий входы блока регулирования 38 соединены с вторым и третьим выходами блока ЦАП 35 соответственно.9 177719В блоке управления 20 вход счетци" ка 39 соединен с шиной 60, Первый выход счетчика 39 соединен с первым входом элемента И 42, Второй выход сцетчика 39 через элемент НЕ 40 сое динен с вторым входом элемента И 42, Третий и четвертый выходы счетчика 39 соединены с входами элемента И 41, выход которого соединен с третьим входом элемента И 42 и входом формирователя импульсов 56, выход которого соединен с шиной 63, Пятый и шестой выходы счетчика 39 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 43, с входами эле мента И 44, выходы которого соедине" ны с входом интегрирующей печи 45. Пятый выход счетчика 39 соединен так" же с входом элемента И 54, Шестой выход счетчика 39 соединен с входом 20 элемента НЕ 59 и входом элемента И 55. Выход элемента ИЛИ-НЕ 43 соединен с шиной 64, с входом элемента И 53, через элемент НЕ 58 - с шиной 65 и с четвертым входом элемента И 42, выход 25 которого соединен с шиной 62, Выход интегрирующей цепи 45 соединен с первым входом элемента ИЛИ 57, второй вход которого соединен с выходом узла 48. Выход элемента ИЛИ 57 соеди нен с установоцным входом счетчика 39, Шина 61 соединена с входом Формирователя 52 импульсов, выход которого соединен с входами элементов И 53-55, выходы которых соединены с ши- Э нами 67-69.В источнике 19 напряжения с переключаемой полярностью шина 73 соединена с выходом коммутатора 71 шина 74 соединена с выходом коммутатора 72, Истоцник напряжения 70 соединен с входами коммутаторов 71 и 72, Шина 75 соединена с их управляющими входами.45В блоке 21 формирования измерительных интервалов шина 80 соединена с первым входом элемента И 78, выход которого через элемент ИЛИ 79 соеди нен с первым входом триггера 76. Ши на 8 1 соединена с вторым входом триггера 76, первый выход которого соединен с шиной 83, а второй выход соединен с установочным входом сцетчика 77, Шина 82 соединена со счетным входом счетчика 77, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И 78, а второй выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ 79,В блоке 33 цифроаналоговых преобразователей группа шин 93 соединена с входами регистров 84-86, управляющие входы которых соединены с ши" нами 94-96. Выходы регистров 84-86 соединены с входами соответствующих цифроаналоговых преобразователей с 7- 89, выходы которых через масштабные усилители 90-92 соединены с шинами 97-99.В блоке 38 регулирования шина 118 соединена с первыми входами компараторов 106 и 107, выходы которых соединены с входами триггера 112. Шина 119 соединена с первыми входами компараторов 108 и 109, выходы которыхсоединены с входами триггера 113, Шина 120 соединена с первыми входамикомпараторов 11 О и 111, выходы кото"рых соединены с входами триггера 14, Потенциометры 100-105 включены междушиной питания и общей шиной, Выводы потенциометров 100-105 соединены с вторь 1 ми входами компараторов 106-111, Выходы триггеров 112-114 соединены с входами элемента ИЛИ 115, выход которого соединен с входом усилителя мощности 116, выход которого соединен с исполнительным механизмом 117,На все неиспользуемые входы логических элементов поданы нейтральные логицеские уровни, не влияющие на ихработу, В качестве формирователей импульсов можно использовать любыеФормирователи, в том числе и дифференцирующие цепи,Устройство для защиты погружногоэлектродвигателя от перегрузки ианормальных режимов работает следующим образом,Блок управления 20 последовательно формирует группы периодов времени. Каждая группа содержит три периода времени с оптимальной длительностью каждого периода 4096 мс,В тецение первого периода измеряется сопротивление изоляции (утечки)линии связи, в течение второго - дав.ление на приеме насоса, в течениетретьего - температура статорной обмотки двигателя, далее все повторяется,Рассмотрим работу устройства в течение первого периода времени,В течение всего первого периодаобмотка 8 реле обесточена и его контакт 9 разомкнут. При наличии конечного сопротивления изоляции по нему11 177от источника питания 19 с напряжением Е протекает измерительный ток,значение которого обратно пропорционально К, или прямо пропорциональнопроводимости изоляции. На выходе преобразователя 22 проводимости в напряжение Формируется иапряжение прямопропорциональное входному измерительному току. В качестве преобразователя22 проводимости в напряжение используется операционный усилитель с резистором Кс обратной связи между выходом и инвертирующим входом, кото.рый соединен с второй шиной источника питания 19,Неинвертирующий вход усилителясоединяется с общей шиной. Напряжениена выходе преобразователя 22 будетопределяться выражениемЕ КосБвьв., =фКоммутатор 24 в зависимости от потенциала на его управляющем входе соединяет со своим выходом или первыйили второй вход. Для определенностипримем, что в течение первого интервала времени через коммутатор 2 чпоступает напряжение с выхода преобразователя 22, т,е, его полярностьне изменяется. Это напряжение 11 вы,поступает на второй вход суммирующего усилителя 26, включенного по схемеинвертирующего сумматора. Если на1первый вход такого усилителя податьнапряжение противоположной полярности, то модуль его выходного напряжения будет равен разности модулейвходных напряжений.В течение первого периода времени ключ 25 должен находиться в закрытом состоянии, поэтому на первый входсуммирующего усилителя 26 будет поступать нулевое напряжение. На выходесуммирующего усилителя 26 будет напряжение, пропорциональное напряжению на его первом входе, но с противоположным знаком. Это напряжение,модуль которого обратно пропорционален сопротивлению изоляции, поступает на вход преобразователя 27 напряжения в частоту, в качестве которогоможно использовать микросхемуИ 2 ПСКО 751 ТУ 25"7807, 0059-Р 7, выпускаемую НПО "Электронприбор", г,Ярос"лавль,На выходе преобразователя 27 фор мируются импульсы, частота повторения 7198 12которых определяется выражениемРкв фгде К - коэффициент пропорциональ 5 ности,Б- напряжение на входе преобразователя 27,Значение частоты Р также будетобратно пропорционально величине со 10 противления изоляции,Выходные импульсы преобразователя27 поступают на первый вход элементаИ 29, а также на третий вход (шина82, вход счетчика 77) блока 21 Формирования измерительных интервалов,который Формирует измерительный интервал, пропорциональный периоду повторения входной частоты Рдляустранения влияния переходных процессов на точность измерений начало Формирования измерительного интервалазадерживается от момента начала периода времени, формируемого в блоке 20управления, на время 3072 мсИмпульсначала измерительного интервала снимается с выхода формирователя 56 ичерез шины 63 и 81 поступает на входтриггер 76, изменяя его состояние,Одновременно происходит установка висходное нулевое состояние счетчиков31 и 32. С установочного входа счетцика 77 снимается блокировка и онначинает счет импульсов Р, В течение первого периода времени на вы 35 ходе элемента ИЛИ-НЕ ч 3 присутствуетлогическая единица, которая через шины 61 и 80 дает разрешение на входэлемента И 78. После подсчета определенного количества импульсов, на 40 пример 512, на первом выходе счетчика 77 появится высокий уровень, который через элемент И 78 и элемент ИЛИ79 поступит на первый вход триггера76, переводя его в исходное запре 45 щающее состояние, Счет импульсов .счетчиком 77 прекращается, На выходетриггера 76 сформировался измерительный интервал, обратно пропорциональный значению частоты Р, а значит50 прямо пропорциональный значению измеряемого сопротивления изоляции К и,Логическая единица с выходатриггера 76 через шину 83 поступает на первый вход элемента И 28, разрешая прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 17 на вход счетчика 31, имеющий исходное нулевое состояние. В течение измерительного13 177719интервала счетчик 31 подсчитываетколичество импульсов со стабильнойчастотой повторения. По окончанииразрешения на входе элемента И 28код на выходах счетчика 31, прямопропорциональный значению измеряемогосопротивления изоляции, будет при"сутствовать на входах регистров 8486, По заднему фронту измерительного 10интервала на шинах 83 и 61, на выходе формирователя 52 появится импульснебольшой длительности, Благодаряразрешению на входе элемента И 53,данный импульс поступит на его выход 15и через шины 67 и 94 произведет за. пись кода в первый регистр 84 (поуправляющему входу регистра).На элементах И 54 и 55 присутствует запрет,20Код регистра 34 поступит на входыцифроаналогового преобразователя 87,на выходе которого будет напряжение,пропорциональное измеряемому значению сопротивления изоляции, Масштабный усилитель 90 приводит полученное напряжение к нужному диапазону,например 0-10 В.Для. последующей коррекции результатов измерения давления и темпера- ЗОтуры в течение первого периода вре"мени происходит фомирование и запоминание напряжения, обратно пропорционального измеряемоМу сопротивлению изоляции. Для этого в блоке уп"равления 20 на выходе элемента И 42формируется строб с фиксированнойдлительностью, например 256 мс, который через шину 62 поступает на входформирователя 30 и второй вход элемента И 29, В течение этого стробачерез элемент И 29 на вход счетчика32 поступают импульсы Р. По окон"чании строба сигнал с выхода Фор"мирователя 30 производит запись кода 45счетчика 32, прямо пропорциональногоизмеряемой частоте, в регистр 34,На выходе ЦАП 35 появится напряже"ние, пропорциональное проводимостиизоляции, которое через масштабный 5 Оусилитель 36 поступает на вход ключа 25 (ключ 25 закрыт в первом периоде времени).Рассмотрим работу устройства в последующих периодах времени, 55В течение второго и третьего периодов времени на шине 65 существуетвысокий уровень, который открываетключ 25 и дает разрешение на вход 8 14элемента И 16, Импульсы с выхода гемератора 17 с частотой повторенияпорядка 2 кГц через элемент И 16поступают на усилитель 15 мощности,Усиленные сигналы через разделительный конденсатор 14, нулевую точкутрансформатора 13, кабель 12 и конденсатор 6 поступают на выпрямитель7. фильтр нижних частот 18 препятствует прохождению импульсов на входисточника напряжения 19. Конденсатор5 и дроссель 10 защищают датчики 1и 4 от переменного напряжения. Напряжение с выпрямителя 7 поступает наобмотку 8 реле, вследствие чего за"мыкается контакт 9.Во втором периоде времени поляр"ность источника напряжения 19 остается прежней, поэтому направление изме.рительного тока и полярность напряже"ния на выходе преобразователя 22 неменяются,Измерительный ток во втором периоде времени протекает по сопротивлению изоляции Риз, а также через диод3, датчик давления 4, дроссель 10 иконтакт 9, Для обеспечения требуемойточности измерения необходимо, цтобысопротивление датчиков давления тел 1 пературы) было намного больше сопротивления дросселя 1 О, фильтра нижнихчастот 18 и линии связи. Напряжениена выходе преобразователя 22 будетравноЕ Всс Е кое"ВЫУ ггде К - сопротивление датчика давлатления,Анализируя данное выражение можно заключить, что для получения напряжения, пропорционального измеряемому давлению, необходимо из Б выа вычесть второе слагаемое. Для обеспечения вычитания напряжение с выхода масштабного усилителя 36, пропорциональное второму слагаемому, но с противоположным знаком, подается на вход ключа 25 и далее - на первый вход суммирующего усилителя 26, На второй вход суммирующего усилителя 26 через коммутатор 24 подается на" пряжение 0На выходе суммирующего усилителя 26 будет напряжение, пропорциональное первому слагаемому, поэтому частота повторения импульсов на выходе15 177719преобразователя 27 будет обратно пропорциональна измеряемому давлению,Далее происходит процесс, аналогичный вышеописанному, за исключе"нием того, что элементы И 29 и 78 остаются закрытыми, Сигнал для окончания измерительного интервала снимается с второго выхода счетчика 77.Это необходимо из-за большой разницы в значениях сопротивлений датчиков давления (температуры) и сопро"тивления изоляции, которая приводитк разным значениям соответствующихчастот (периодов) Р. Отличием является также и то, что импульс свыхода формирователя 52 проходит через элемент И 5 ч шины 88 и 95 и производит запись кода во второй регистр85. Напряжение, пропорциональное измеряемому давлению, поступает на ши"ну 98,В третьем периоде времени происходит смена полярности источника на"5пряжения 19. Для этого на шине 75(управляющий вход) происходит изменение логического уровня Коммутато"ры 71 и 72 производят переключение,и на шинах 73 и 7 ч меняется полярность выходного напряжения, Коммутаторы 71 и 72 можно выполнить на основе реле с переключающими контактами,За счет смены полярности происходит изменение направления измерительного тока, по сравнению с предыдущими каналами, Поэтому ток идет черездатчик температуры 1 и также черезсопротивление изоляции, На выходепреобразователя 22 изменится полярность напряжения. Обратная смена полярности производится с помощью инвертора 23 (инвертирующий усилитель)и переключения коммутатора 21, вследствие чего на входе преобразователя 4527 напряжение - частота полярностьнапряжения останется неизменной,После окончания третьего измерительного интервала сигнал с выходаформирователя 52 через элемент И 55 50поступает на шины 89 и 96 и произво"дить запись в регистр 88, Напряжение,пропорциональное измеряемой температуре, поступает на шину 99. В остальном работа устройства аналогична второму периоду времени,Здесь необходимо также отметить,что присоединение датчика температуры 1 непосредственно к нулевой точке 18двигателя дает возможность обеспечения хорошего теплового контакта, чтоулучшает измерительные параметры устройства в целом.Напряжения с выходом масштабныхусилителей 90-92 через шины 97-99(первый, второй и третий выходы блокаЦАП 33) поступают на первый, второйи третий входы блока индикации 37соответственно. Блок индикации 37может быть выполнен на основе вольтметра с линейной шкалой, отградуированной в изменованных единицах, ипереключателя, или в виде трех независимых вольтметров. Вольтметры могутбыть как цифровые, так и стрелочные.Блок регулирования 3 Г функционирует следующим образом,Напряжения, пропорциональные давлению и температуре, с выходов масштабных усилителей 91 и 92 через шины 98 и 99 (второй и третий выходыблока ЦАП 33) поступают также на второй и третий входы блока регулирования (шины 119 и 120) соответственно.На первый вход блока 38 регулирования (шина 118) поступает напряжение с выхода масштабного усилителя 38,Напряжение, пропорциональное давлению, поступает на входы компараторов 108 и 109. На другие входыкомпараторов 108 и 109 поступают пороговые напряжения (уставки) с потенциометров 102 и 103. Одна уставка(потенциометр 102) будет нижней, дру"гая (потенциометр 103) будет верхнейПри уменьшении давления на приеменасоса ниже нижней уставки на выходекомпаратора 108 появится высокийуровень, Триггер 113 переходит в единичное состояние, которое через элемент ИЛИ 115 и усилитель 118 поступает на исполнительный механизм 117.В качестве исполнительного механизма117 можно использовать электромагнитное реле. Реле срабатывает и выключает питание ПЭД, но устройствопродолжает измерения. Далее давлениев скважине начинает расти за счетпритока нефти и в некоторый моментвремени может превысить значение верх.ней уставки, Тогда на выходе компаратора 109 будет высокий уровень (накомпараторе 108 низкий), Триггер 113переходит в исходное нулевое состояние, Если на других входах элемента8 18выходе появляется нулевой уровень,который не влияет на дальнейшую работу, Со счетчика 39 снимается блокировка и он нацинает подсцет импуль" сов, поступающих с выхода генератора 17, В качестве генератора 17 можно испольэовать кваоцевый генератор импульсов, соединенный с входом делителя частоты, три выхода которого являются выходами генератора 17.На выходах счетцика 39 формируют" ся импульсы с убывающей частотой следования (см, фиг. 7).При появлении на двух входах эле" мента И 44 высоких уровней на его выходе появляется логическая единица, которая через элемент ИЛИ 57 поступает на установочный вход счетчика 39, снимая тем самым высокий уровеньс входов э,пемента И 44, Интегрирующая цепь 45 обеспецивает расширениево времени импульса на выходе элемента ИЛИ 57 для надежной установки счетчика 39 в исходное нулевое состояние.В тецение первого периода временивысокий уровень находится на выходе элемента ИЛИ-НЕ 43, В течение второго периода времени высокий уровень находится на пятом выходе сцетцика 39(выход 39-5 на фиг.7). В течениетретьего периода времени высокийуровень находится на шестом выходе .сцетчика 39. Далее все повторяется,Измерительный строб на шине 62 формируется в первом периоде времени с помощью элементов И 41 и 42, элемента НЕ 40 и элемента ИЛИ-НЕ 43,На шине 65 высокий уровень присутствует во время действия второго и третьего периодов времени, На шине 66 логическая единица присутствует в тецение первого и второго периодов времени,Таким образом по сравнению с прототипом введение в устройство для защиты погружного электродвигателя от перегрузки и анормальных режимов дополнительных узлов и связей между ними позволяет дополнительно осуществлять защиту погружного электродвигателя при срыве подаци насоса, атакже повысить надежность защиты засцет измерения температуры и давления независимо от знацений сопротивления изоляции, а сопротивления изоляции - при отключении измерительныхцепей от корпуса электродвигателя,17 177719ИЛИ 115 будут нулевые уровни, то исполнительный механизм 117 включитПЭД в работу,Алгоритм управления по температуре будет противоположным за счет то"го, что сигнал с триггера 114 снимается с его инверсного выхода. Поэтому, если температура статорной обмотки ПЭЛ, превысит верхнюю уставку,триггер 114 перейдет в нулевое состояние, но на вход элемента ИЛИ 115поступит логическая единица и релевыключит двигатель,Алгоритм управления по сопротивлению изоляции аналогичен управлению по давлению, Отличие состоит вследующем. Диапазон измерения сопротивления изоляции должен быть достаточно большим, например от 10 до 202000 кОм, Нижняя уставка по сопротивлению изоляции должна выбиратьсявблизи нижней границы диапазона, аверхняя уставка, порядка 100-200 кОм,также будет находиться в нижней части 25диапазона. Поэтому соответствующиеим напряжения на шине 97 будут находиться вблизи нулевого значения,Напряжение с выхода масштабногоусилителя 36 обратно пропорционально 30измеряемому сопротивлению изоляции.В начале диапазона оно будет иметьмаксимальную величину и достаточнобольшую разницу между нижней и верхней уставками, Учитывая также то,цто уставки по сопротивлений изоляции можно задать постоянно, т,е, неизменять в процессе эксплуатации, можно сделать вывод о целесообразностиподачи на входы компараторов 106 и 40107 напряжения с выхода масштабногоусилителя 36.Рассмотрим более подробно работублока управления 20После вклюцения напряжения питания конденсатор 50 начинает медленнозаряжаться через большое сопротивление резистора 49 и большое входное сопротивление элемента НЕ 51, вкачестве которого можно использовать, 5 Онапример, микросхему 561 ЛН 2. Во время заряда конденсатора 50 на выходеузла нацальной установки 48 присутствует высокий уровень который черезэлемент ИЛИ 57 поступает на установочный вход сцетчика 39, удерживаяего в исходном нулевом состоянии.После заряда конденсатора 50 до порогового значения элемента НЕ 51 на его

Смотреть

Заявка

4812235, 09.04.1990

СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО ПО ПОГРУЖНОМУ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН И ДОБЫЧИ НЕФТИ ВСЕСОЮЗНОГО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ "ПОТЕНЦИАЛ", КАЗАНСКОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "НЕФТЕПРОМАВТОМАТИКА"

ЕРУХИМОВИЧ ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ, ГРЕБЕНЬ АНДРЕЙ МАРКОВИЧ, ШЕВЕЛЕВ ВИКТОР АЛЕКСЕЕВИЧ, ШВАРЦ ДАВИД ЛЕОНИДОВИЧ, ГЕНДЕЛЬМАН ГЕДАЛЬ АРОНОВИЧ, МАЗИТОВ ФАРИД ЗАБИХОВИЧ, АРХИРЕЕВ ВАЛЕРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, БОРДЫКОВ ВАЛЕРИЙ ПЕТРОВИЧ, ЭФЕНДИЕВ ФАИК ИЛЬЯНС ОГЛЫ, КУЛИЕВ ВАГИФ АЛИСУЛТАН ОГЛЫ, МЕХТИЕВ АРИФ ГАМИД ОГЛЫ

МПК / Метки

МПК: H02H 7/08

Метки: погружного, перегрузки, электродвигателя, анормальных, режимов, защиты

Опубликовано: 23.11.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/15-1777198-ustrojjstvo-dlya-zashhity-pogruzhnogo-ehlektrodvigatelya-ot-peregruzki-i-anormalnykh-rezhimov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для защиты погружного электродвигателя от перегрузки и анормальных режимов</a>

Похожие патенты