Способ защиты электропривода глубинных штанговых насосов

(22) Заявлено 050231 (21) 3242420/24-07 1 М, КЛ. с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Н 02 Н 7/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий"Нефтеавтоматика" 1) Заявите ТЛНГОВЬИ ИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ГЛУБИН НАСОСОВ ОС ехникеащитызвратота Недо ется не сложнос шения и ции. вой ех" Способ относится к электрот и может быть использован для з электропривода механизмов с во но-поступательным движением.Известен способ защиты электроп вода глубинных штанговых насосов анормальных режимов, основанный н непрерывном измерении мощности, по ребляемой приводным электродвигате лем, контроле нахождения участков кривой мощности в заданном диапазо уставок и формирования сигнала отключения защищаемого электропривод при отклонении их за пределы задан уставок 11. атком данного способа являстаточная чувствительность, реализации технического ре астройки при его эксплуатаНедостаточная чувствительностьобъясняется тем, что изменения кривомощности в заданном диапазоне уста"вок контролируется по изменению положений двух крайних точек на участкекривой мощностиУвеличение точекконтроля на протяжении участка кримощности к усложнению реализации тнического решения. Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является спо.соб защиты электропривода глубинныхштанговых насосов, основанный на непрерывном измерении мощности, потребляемой приводным электродвигателем,измерении текущей суммы длительности промежутков времени превышения потребляемой электродвигателем мощности заданной уставки в течение цикла.измерения, сравнению измеренной суммыс начальной суммой, полученной в нор",мальном режиме работы насоса и формировании сигнала на отключение защищае5 мого электропривода при несовпаденииих на заданную уставку 2,статком этого способа являетстаточная чувствительность внарушений работы насоса, не ждающихся значительным изменеивой мощности ниже заданнойпри превышении которой измесумма длительностей промежутмени, что снижает область приего в реальных условиях,изобретения - повышение чувьности при нарушениях работы и повышение надежности путем динамических изменений кривой Недося недослучаесопровонием круставкиряетсяков времененияЦельствителнасосаучета515 20 к ) ю 25 30 35 40 45 50 мощности, потребляемой электродвигателем,Поставленная цель достигается тем,что в способе защиты электроприводаглубинных штанговых насосов измеряютамплитудные значения потребляемоймощности каждого полупериода питающейсети, сравнивают их с заданными ус)тавками, в нормальном режиме работынасоса определяют начальное количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазонеуставок, в течение цикла качания насоса, фиксируют полученное начальноеколичество, затем в каждом пз следующих друг за другом циклах качания .насоса определяют текущее количествополупериодов мощности питающей сети,находящихся в заданном диапазоне уставок,сравнивают полученное текущее количество с начальным количеством и,формируют сигнал .на отключение защищаемого электропривода при их несовпадении через время задержки отключенияопределяемое по следующему соотношениТ 10(1 - )тЬНгде Т - время задержки отключения;Т - время одного цикла качаниянасоса,б - разность текущего значенияколичества полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазонеуставок и начального количества их, соответствующегонормальному режиму, в течение цикла качания насоса,й - начальное количество полупериодов мощности питающейсети, находящихся в заданномдиапазоне уставок, соответствующее нормальному режимуработы в течение цикла качания насоса,На фиг. 1 представлен пример реализации предлагаемого способа; нафиг, 2 - временная диаграмма работыустройства,На Фиг1 защищаемый электродвигатель 1 привода содержит датчик 2и подключен к питающей сети черезконтакты коммутирующего аппарата 3.Выход датчика 2 соединен через блок4 измерения мощности с пороговымиэлементами 5 и б и с фильтром 7. Вы"ход фильтра 7 соединен с блоком 8 уп. 55равления,Выходы пороговых элементов 5 и бсоединены через элемент НЕТ ( Запрет)9 с одним входом элемента И 10, другой вход которого соединен с выходом щТ блока 8 управления. Выход элементаИ 10.соединен с входом счетчика 11,выход которого соединен с блоком 12сравнения (например, мультиплексором) . Установочный вход счетчика 11 соединен с выходом блока А управления, Вход запуска блока 12 сравнения соединен с выходом блока У управления.Блок 8 управления имеет вход"Пуск", вход Х на отключение приводного электродвигателя при нарушениях работы насоса, соединенный с выходом блока 12 сравнения и выход 2 для воздействия на отключение коммутирующего аппарата 3, и состоит из формирователя (Т) 13 цикла контроля, формирователя ( У)14 импульса анализа, в течение которого производится сравнение накопленного количества импульсов счетчиком 11 с заданными уставками + Ь и - А блока 12 сравнения формирователя Я)15 импульса установки счетчика в нулевое состояние и формирователя 16 сигналов управления электроприводом (включения при пуске и аварийного отключения),На фиг. 2 представлены: Р - крилвая изменения мощности частотой питающей сети электродвигателя при ходе штанги насоса вверх и вниз;и Рб - уставки мощности, при превышенйи которых формируются импульсы частотой питающей сети с выхода пороговых элементов 5 и б; причем импульсы с выхода порогового элемента 5 не формируются, когда измеряемая мощность меньше уставки РА, 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 +Ь, -Ь блока 12импульс уставкисчетчика импульсов 11 в нулевом состоянии при отсутствии анормальных режимов (+Л, -А) - уставки блока 12 сравнения (заданные отклонения от первоначального заданного числа импульсов), Х - импульс на Формирование сигнала отключения электропривода насоса, 2- - сигнал на отключение электропривода насосаНормальнОму (заданному) режиму работы насоса в течение цикла контроля соответствует количество полупериодов мощности питающей сети, находящих. ся в заданном диапазоне уставок Р и Рб, сформированных пороговыми элементами 5 и б и элементом 9, но не превышающих по амплитуде уставку Ро. Для любого нормального режима работы насоса при настройке схемы изменением уставки Р 8 за цикл работы насоса в счетчике устанавливается определенноезаданное число, например 100, от ко= торого в блоке .12 сравнения устанавливаются уставки (+Д, -Ь)в пределах 15+ 50.Если в процессе работы насоса возникла какая-либо неисправность, кривая мощности изменяется вверх либо вниз, соответственно изменяется текущее значение количества полупериодов мощности, находящихся в заданном диапазоне уставок, что приведет при срав 40 ненни его в блоке 12 сравнения с заданными уставками, к формированию сиг 1 нала на отключение электропривода насоса через время задержки отключения в обратно пропорциональной зависимос 5 ти от степени перегрузки (недогрузки) электропривода, которое определяется формулой ТЧ 01- - )тЬМй ц 20 При малой степени перегрузки (недогрузки) электропривода насоса, например 20 от мощности в нормальном режиме работы насоса, время эа держки отключения будет равно 8 циклам качания насоса, при большей степени перегрузки (недогрузки) электропривода насоса, например 80, время задержки отключения будет равно З 0 2 циклам качания насоса;Способ осуществляют следующим образом.При включении электропривода 1 насоса от входного сигнала "Пуск" блок 4 измерения мощности Формирует кривую мощности Р, частотой питающей сети, пороговые элементы 5 и б формируют импульсы при пересечении кривой мощности Р 1 уставок Р и Р соответственно, а Фильтр 7 формирует кривую средней мощности Р за цикл качания насоса (огибающую кривой Р )Блок 8 управления Формирует импульс цикла контроля работы насоса "5 Т при пересечении кривой мощности Рд заданной уставки Рс. Уставка Рдв выбирается равной (1,2 + 1,3) Рмеа уставка Рб - равной 0,8 Р аравной Р где Р- ми нимальное значение мощности за цикл качания насоса, соответствующее нормальному режиму работы насоса; Р максимальное значение мощности за цикл качания насоса, соответствующее 55 нормальному режиму работы насоса.С выхода пороговых элементов 5 и 6 импульсы поступают на входы элемента НЕТ (запрет по входным импульсам от порогового элемента 6), кото рый 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. 65 При возникновении какой-либо неисправности в работе насоса изменяется количество импульсов, формируемых пороговым элементом 6 и соответственно количество импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 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 +Ь, - Ь блока 12 сравнения, которые, например, выбраны + Ь =115, а - Ь,=. 85.Если накопленное количество импульсов меньше заданной уставки +Ь, например, 114, или больше заданной уставки -Ь, например, 86, то блок 8 управления формирует импульс Ьустановки счетчика 11 в нулевое состояние, после чего контроль режима работы насоса производится аналогично описанномуЕсли же накопленное количество им. пульсов больше заданной уставки +Д, например, 120 или меньше заданной уставки -Ь, например, 80, то блок 12 сравнения формирует импульс Х в блок 8 управления для отключения электропривода насоса сигналом 2.Технико-зкономическая эффектив. ность от применения предлагаемого способа заключается в повышении чувствительности защиты и надежности работы электропривода насоса.Повышение чувствительности защиты 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 изобретенияСпособ 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 электродвигате . лем, измеряют амплитудные значения потребляемой мощности каждого полу- периода питающей сети, сравнивают их с заданными уставками, в нормальном режиме работы насоса-определяют на1001291 7чальное количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, в течение цикла качания насоса, фиксируют по" лученное начальное количество, затем в каждом иэ следующих друг эа другом циклах качания насоса определяют текуцее количество полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, сравнива-. ют полученное текущее количество с 10 начальным количеством и формируют сигнал на отключение защищаемого электропривода при их несовпадении через время задержки отключения, оп" ределяемое по следуюцему соотношению.15 . Ьй - разность текущего эначениГколичества полупериодов мощности питающей сети, находящихся в заданном дйапаэоне уставок и начального количества их, соответствующего нормальному режиму, работы, в течениецикла ка чания насоса;Й - начальное количество:полупериодов мощности питаюцей сети, находящихся в заданном диапазоне уставок, соответствующее нормальному режиму работы в течение цикла качания насоса.где Т - время задержки отключения,Т,- время одного цикла качаЦния насоса ф,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССР 9 600657, кл. Н 02 Н 7/08, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР9 754554, кл. Н 02 Н 7/08, 1978.1001291 Составительа Техред М,теп рбангалиеваКорректор Г.Ога едактор ное 5 г де илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Рр Рд 30/65 Тираж 615 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра