Устройство для контроля технологических параметров в скважине и защиты погружного электродвигателя от аномальных режимов

1472655 температуры погружнага электродвигателя и повьппение эКективности егозащиты, Устр-во содержит преобразователи 1 и 2 давления и температуры,преобразователь 3 напряжение-частота,модулятор 4, генератор 5 несущейчастоты, усилитель 6 мощности, погружной электродвигатель 10, кабель25, силовой трансформатор 24, селектор 11 сигналов, Формирователь 12импульсов, Фазовый детектор 13, блок21 индикации-управления. Дополнительно устр-во имеет нуль-органы 7, 15,компараторы 8, 9, 16, 17, питающийтрансформатор 14, преобразователи18, 19 частота-напряжение, переключатель 20 режима индикации, пороговый блок 22, исполнительный орган23. Устр-во осуществляет передачуинформации о давлении и температуреэлектродвигателя 10 по кабелю 25 свременным разделением каналов ичастотной модуляцией информационных . Изобретение относится к нефтедобывающей промьппленности, в частности к устройствам для контроля технологических параметров в скважинах с погружным электродвигателем. 5Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет непрерывного контроля температуры пагружного электродвигателя и повышения эффективности его защиты.На Фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на Фиг,2 - функциональная схема нуль-. Органа; на Фиг.3 - принципиальная схема фазового детектора; на Фиг.4 - Функциональная схе-, 15 ма порогового блока с регулируемым порогом срабатывания; на Фиг.5 временные диаграммы рабаты блоков и устройства в целом.Устройство содержит измеритель- преобразователь 1 давления, измеритель-преобразователь 2 температуры, преобразователь 3 напряжение-частота, модулятор 4, генератор 5 несущей частоты, усилитель 6 мощности, первый нуль-орган 7, первьщ н второй сигналов. Нуль-орган 7 Формирует разрешающие сигналы для прохождения информации на преобразователь 3 от преобразователей 1 и 2 соответственно в отрицательные и положительные полупериоды фазного напряжения. На поверхности селектор 11 отделяет промьппленную частоту ат несущей. Последняя проходит на обратные преобразователи 18, 19 через фазовый детектор 13 и компараторы 16, 17. Нуль-орган 15 работает аналогично нуль-органу 7. При превьппении давления над устав: кой блок 21 выдает команду на исполнительный орган 23. Последний также включает и отключает электродвигатель 10 при температуре, выходящей за рабочий диапазон. Применение устр-ва позволяет одновременно с контролем технологических параметров повысить эффективность защиты погружноголектрадвигагеля от перегрева, 5 ил. 2компараторы 8 и 9, неинвертирующие входы которых соответственно подключены к выходам измерителя-преобразователя 1 давления и измерителя- преобразователя. 2 температуры, инвертирующие. входы соответственно подключены к первому и второму выходам первого нуль-органа 7, а обьединенные выходы компараторов 8 и 9 подключены к.послсдовательно включенным преобразователю 3 напряжение частота, модулятору 4, генератору 5 несущей частоты и. усилителю 6 мощности, при этаж выход усилителя 6 мощности и вход первого нуль-органа 7 подключены к нулевой точке обмотки погружного электродвигателя 10, селектор 1 1 сигналов, формирователь 12 импульсов, фазовый детектор 13, питащций тренсфррматар 14, второй нуль-,орган ,5 третий и четвертый компараторы 16, 17 первый и второй преобразаватели 18, 19 частота-напряжение, переключатель 20 режима индикации, блОк 21 индикации управления, пороповый блок 22 с регули 1472655руемым порогом срабатывания и исполнительный орган 23, причем первый вывод питающего трачсформатора 14 подключегг к одной из Фаз первичной обмотки силового трансформатора 24, питающего обмотки погружного электродвигателя 10, второй вывод соединен с нулевой точкой вторичной об."мотки силового трансформатора 24, а третий вывод подключен к входу второго нуль-органа. 15, первый и второй выходы которога подключены соответственно к инвертирукщгю входамтретьего и четвертого компараторов 16, 17. К нулевой точке вторичной обмотки силового трансформатора 24подключены последовательно включен-. ные селектор 11 сигналов, Формирователь 12 импульсов и Фазовый детек тор 13, выход которого подключен к объединенным неинвертирующим входам третьего и четвертого компараторов 16, 17, выходы компаратаров 16, 17 через соответствующие преобразавате ли 18 19 частота-напряжение подключены к нормально замкнутому и нормально разомкнутому контактам переключателя 20 режима индикации, а коммутирующий контакт переключателя 20 подключен к 30 входу блока 21 индикации-управления. Выход второго преобразователя 19 частота-напряжение через пороговый блок 22 срегулируемым порогом срабатывания объединен с выходом блока 21 индикации- управления и подключен к входу исполнительного органа 23, Погружной электродвигатель 1 0 подключен к силовому трансформатору 24 посредствам кабеля 25.4 ОПервый и второй нуль-органы 7 и 15 содержат последовательно включенные нуль-компаратар 26 и инвертор 27, при этом неинвертирующий вход нулькомпаратора 26 образует вход нуль- органа, выход нуль-компаратора 26 и инвертора 27 образуют соответственно первый и второй выходы нуль-органа.Схема Фазного детектора 13 содержит инвертирующий усилитель 28, эле 50 мент сравнения, состоящий из последовательно включенных с общим эмиттером транзисторов 29, 30 и резистора 31 нагрузки в цепи коллектора транзистора 29, Г-образный Фильтр, состоящий55 из резистора 32 и конденсатора 33 и подключенный резистором 32 к коллектору транзистора 29, при этом выход инвертирующега усилителя 28 подключен к базе транзистора 30, база транзистора 29 объединена с инвертируюппгм входом усилителя 28 и образует вход фазового детектора, а точка соединения резистора 32 и конденсатора 33 Г-образного фильтра является выходом фазового детектора.вСхема порогового блока 22 с регулируемым порогом срабатывания содержит регуляторы по максимуму и минимуму контролируемой величинь 1 соответственна резисторы 34, 35, два компаратора,36, 37, инвертар 38, сумматар 39, причем резисторы 34 и 35 подключены параллельна к источнику опорного напряжения П неинвертирующие входы компараторон 36,37 объединены и образуют вход порогового блока, инвертирующие входы компараторов 36, 37 подключены соответственно к подвижным контактам резисторов 34 35, выход компаратара 36 непосрецственна и выход кампаратора 37 через инвертар 38 папключены к входам сумматора 39, а выход сумматора 39 образует выход ггарагсвого блока с регулируемьм порогом срабатьгвания,Блок 21 индикации-управления выполнен на микроамлерметре контактном типа М 286 К.Модулятор 4 выполнен на эмиттернам повторителе.Устройство работает следующим образом.Сетевое напряжение ггитания П, (Фиг.5) поступает в нуль-орган 7, состоящий из нуль"компаратора 26 и инвертара 27, нуль-кампаратар 26 формирует ча первом выходе нуль-органа 7 прямоугольные импульсы Пною (время 0-), соответствующие положительггым полувалнам Фазнага напряжения, на выходе инвертара 27, образующем второй выход куль-органа 7, формируются прямоугольные импульсы П,ц, (время-), соответствующие отрицательным полуволнам Фазнога напряжения. Прямоугольные импульсы Пно 1 и Ц О поступают соответственно на инвертирующие входы первого и второго компаратарав 8 и 9, одновременно на неинвертирующий вход первого компаратара 8 поступает сигнал Пр с выхода измерителя-преобразователя 1 давления, а на неинвертирующий вход второго компаратара 9 поступает сигнал П-,- с выхода измерителя-преобразователя 2 температу-ры. На объединенных выходах компараторов 8 и 9 Формируется сигнал Ук, поступающий на вход преобразователя 3 напряжение-частота, Таким образом, в течение отрицательного полупериода напряжения сети (время Е -) осуществляется,замер давления в скважи" не и преобразоваиие величины выходно го напряжения преобразователя 1 преобразователем 3 напряжение-частотав манипулирующую частоту Г а в течение положительного полупериоданапряжения сети (время О-е,) осуществляется замер температуры погружного электродвигателя и преобразование величины выходного напряжения преобразователя 2 преобразователем, 3 напряжение-частота.в манипулирующую частоту Г , Сигнал с выхода преобразователя 3 напряжение-частота Б,и, поступает на вход модулятора 4, вырабатывающего на выходе напряжение 20 У и управляющего работой генератора 2 б5 несущей частоты, который формируетнесущую высокую частоту Цв соответствии с манипулирующими частотами Г и 2, Несущая высокая частотаН при помощи усилителя б мощности ЗОгусиливается и согласуется с линиейсвязи, состоящей из обмотки погружного электродвигателя 10 кабеля 25и вторичной обмотки силового трансформатора 24,ЗБНа поверхности землч несущая частота Бг выделяется селектором 11сигналов из напряжения промышленнойчастоты и через Формирователь 12 прямоугольных импульсов поступает на 40вход Фазового детектора 13. Фазовыйдетектор 13 при помощи схемы сравнения на транзисторах 29 и ЗО осуществляет сравнение Фаз импульсов несущей частоты Пг со сдвинутыми при 45помощи инвертирующего усилителя 28на 180 теми же импульсами несущейчастоты Б, С резистора 3; нагрузкиснимается сигнал Б, имеющий провалы в моменты измейения Фазы импульсов несущей частоты Н . Сигнал Бпоступает на Фильтр, состоящий изрезистора 32 и конденсатора 33, гдепроисходит дополнительное подавлениепаразитных высокочастотных импульсов.ыНуль-орган 15 работает аналогичнонуль-органу 7 и Формирует на первомвыходе прямоугольные импульсы Б ,(время 0-,), соответствующие поло- . жительным полуволнам фазного напряжения от питающего трансформатора 14 и на втором выходе - прямоугольные импульсы У (время- 1), соответствующие отрицательным полуьолнам Фазного напряжения. Прямо," угольные импульсы У, и У поступают соответственно на инвертирующие входы компараторов 16, 17, одновре" менно на объединенные неинвертирующие входы компараторов 1 б, 17 посту" пает с выхода Фазового детектора 13 сигнал Б . Таким образом, в течении отрицательного полупериада напряжения сети (время С - й ) на выходе компаратора 1 б Формируется сигнал с частотой Г, пропорциональной давлению в скважине, а в течение положительного полупериода напряжения сети (время 0-,) на выходе компаратора 17 формируется сигчал с частотой Г 4, пропорциональной темпера туре погружного электродвигателя. Сигналы с частотой 2 и Г 4 посту- пают через соответствующие первыи и второй преобразователи 18, 19 час,тота-напряжение и переключатель 20 режима индикации в блок 21 индикации-управления, производящей визуальную индикацию величины технологического параметра и выдающий сигнал на вход исполнительного органа 23 в случае достижения величины давления в скважине уставок Р и РОдновременно аналоговый сигнал, пропорциональный температуре погружного электродвигателя с выхода второго преобразователя 19 частота-напряжение, поступает на вход порогового блока 22 с регулируемым порогом срабатывания, где сравнивается компараторами 36, 37 с опорными напряжениями, устанавливаемыми при помощи резисторов 34 и 35 таким образом, что при рабочей температуре погружного электродвигателя на выходе компаратора Зб сигнал отсутствует, а на выходе .компаратора 37 формируется выходной сигнал, поступающий через инвертор 38 на вход сумматора 39. Таким образом, при рабочей температуре погружного электродвигателя на входах сумматора 39, а следовательно и на его выходе отсутствует сигнал управления. При превышегли температуры вьппе задаваемого резистором 34 порога на выходе комжаратора 36 Формируется сигнал управления., 1472655поступающий через сумматор 39 навход исполнительного органа 23,аналогично при снижении температурыниже задаваемого резистором 35 порога на выходе компаратора 37 сигнал отсутствует, на выходе инвертора 38 формируется сигнал управления,также поступающий через сумматор 39на вход исполнительного органа 23,Исполнительныи орган. 23 выдает сигналы на включение и отключение погружного электродвигателя 10. 10 Формула изобретения Устройство для контроля технологических параметров в скважине и ,защиты погружкого электродвигателя от аномальных режимов, содержащее измеритель-преобразователь давления, измеритель-преобразователь температуры, преобразователь напряжениечастопа, выход которого.соепинен с первым входом. модулятора, второй 25 вход которого и выход.соответственно подключены к генератору несущей частоты и вхоцу усилителя мощности, погружной электродвигатель,.соединенный кабелем с силовым трансформатором, селектор сигналов, формирователь импульсов, фазовый детектор и блок .инднкации-управления, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет непрерывного контроля температуры погружного элект. родвигателя и повьппения эффективности его защиты, оно снабжено первым и вторым нуль-органами, первым, вторым, третьим и четвертым, компараторами,40 питающим трансформатором, первым и вторым преобразователями частота-напряжение, переключателем режима индикации, пороговым блоком с регулируе 45 мым порогом срабатывания и исполнительным органом, причем неинвертирующие входы первого и второго компараторов подключены соответственнок измерителю-преобразователю давления и измерителю-преобразователютемпературы, иквертирующие входысоответственно соединены с первым ивторым выходами первого куль-органа,вход которого подключен к выходуусилителя мощности и нулевой точкепогружного электродвигателя, входпреобразователя напряжение-частотасоединен с выходами первого и второго компараторов, при этом первый,второй и третий выводы питающеготрансфррматора подключены соответственно к одной из фаз первичной обмотки силового трансформатора, нулевойточке вторичной обмотки силовоготрансформатора и входу второго нульоргана, первый и второй выходы которого соединены соответственно синвертирующим входом третьего компаратора и инвертирующим входом четвертого компаратора, неинвертирующийвход которого подключен через последовательно включенные фазовый детектор, формирователь импульсов и селектор к нулевой точке вторичной обмотки силового трансформатора и непосредственно к неинвертирующемувходу третьего компарапора, выходкоторого через первьп 1 преобразовательчастота-напряжение соединек с нормально замкнутым контактом переключателя режима индикации, нормальноразомкнутый контакт которого подключен через второй преобразовательчастота-напряжение к выходу четвертого компаратсра и непосредствекнрк входу поросового блока с регулируемым порогом срабатывания выходкоторого соединен с входом исполнительного органа и выходом блока индикации-управления, вхоц которогоподключен к переключающему контактупереключателя режима индикации.1472655 Составитель А.РыбаковРедактор А,Долинич Техред Л.Олийнык Корректор Н.Корол ираж 514 Подписное комитет оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул . Гагарина, 101 Заказ 1688/35ВНИИПИ Государственного113035,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР