Система захисту і керування зануреними електронасосами

1. Система захисту і керування зануреними електронасосами, що містить занурений електро 3 77470 4 запуск електронасоса здійснюється посекційно з зниження дзеркала води і занурений електронасос наступним приєднанням секцій насоса, причому витягу нафтопродуктів, кожний з яких підключений перед розкручуванням вала першої секції вихід до окремого силового комутатора, пов'язаного із насоса з'єднують із входом цієї секції, а блоками датчиків рівня води і датчиків рівня приєднання вала кожної наступної секції нафтопродуктів, відповідно, а також блоки керуздійснюють при розкручуванні її вала в турбінному вання роботою електронасосів, відповідно до вирежимі. Реалізується даний спосіб за допомогою находу, кожен блок керування роботою системи, постаченої керованими відповідного електронасоса постачений задатчиелектромагнітними муфтами. ком інтенсивності напруги, що підводиться до Основним недоліком відомої системи захисту електронасоса, а силовий комутатор виконаний на та керування є її складність і відсутність працююзустрічне паралельно включених оптронних тиричих узгоджено з нею пристроїв захисту від попасторах, керуючі входи яких зв'язані з виходом задання води при вилученні техногенних скупчень датчика інтенсивності напруги. нафтопродуктів. До інших недоліків відомої систеУ окремому варіанті виконання блок датчиків ми ставиться наявність гальванічних зв'язків у корівня води виконаний у вигляді багатопровідного лах керування та силових комунікацій, що привокабелю з електроактивованими на різних висотах дить до виникнення перенапруг у моменти парами контактів. відключення обмоток двигунів електронасосів. Виконання силових комутаторів на зустрічне Найбільш близькою до пропонованого винахопаралельно включених оптронних тиристорах дозду за числом співпадаючих ознак, технічною суттю волило ефективно реалізувати гальванічну та ефектом, що досягається, є система захисту і розв'язку силових комунікацій і ланцюгів керуванкерування зануреними електронасосами за [паня, що істотно підвищило надійність тентом України №28556, М. кл. E02D19/20, опубл. функціонування системи в цілому. При цьому вве16.04.2001 р.], яка прийнята у якості прототипу. дення в блоки керування задатчиків інтенсивності Відома система містить занурений електронасос напруги дозволяє забезпечити збільшення (або зниження дзеркала води і занурений електронасос падіння) напруги, що живить електронасоси. Це, у витягу нафтопродуктів, кожний з яких підключений сукупності з використанням силового комутатора, до окремого силового комутатора, пов'язаного із виконаного на зустрічне паралельно включених блоками датчиків рівня води і датчиків рівня оптронних тиристорах, забезпечує плавне регулюнафтопродуктів, відповідно, а також блоки керування напруги, яка живить електронасоси, що вання роботою електронасосів. При цьому блок виключає виникнення динамічних ударів у датчиків рівня води виконаний у вигляді селектора механічній частині і перенапруження в електричній товщини водяного шару, постаченого ємнісними частині системи та істотно підвищує надійність датчиками, а блок датчиків рівня нафтопродуктів системи в цілому. виконаний у вигляді селектора товщини шару Виконання блоку датчиків рівня води у вигляді нафтопродуктів, постаченого поплавковими геркобагатопровідного кабелю, з електроактивованими новими датчиками з введеним у нього, щонайна різних висотах щодо блоку парами контактів, менше, одним ємнісним датчиком, вихід якого спрощує конструктивне виконання системи і з'єднаний паралельно з виходом поплавкового забезпечує підвищення її надійності. герконового датчика нижнього рівня При функціонуванні системи, у результаті нафтопродуктів. збільшення депресійної вирви, стимулюється надВідома система захисту і керування занурениходження в свердловину води з нафтопродуктами, ми електронасосами недостатньо ефективна чещо знаходяться на її поверхні. У результаті в рез: свердловині відбувається нагромадження як води, а) наявність можливості виникнення так і нафтопродуктів. При цьому, у залежності від динамічних ударів при пусках електронасосів з конкретних гідрогеологічних умов і ступеня техномалим статичним напором рідини, що генного забруднення, інтенсивність надходження в відкачується, що приводить до зниження свердловину води і нафтопродуктів буде різною. надійності механічної частини системи; У залежності від потужності припливу кожної з б) виникнення перенапруження у моменти фаз або верхня границя нафтопродуктів раніше відключення обмоток двигунів електронасосів, а досягне блоку датчиків рівня нафтопродуктів також наявності гальванічних зв'язків між ланцю(БДРНП), або границя розділу рівня фаз (нафтогами керування і силовими комунікаціями, що продукти/вода) підніметься вище блоку датчиків знижує надійність функціонування електричної рівня води (БДРВ). частини системи. У першому випадку задатчик інтенсивності наЗавданням даного винаходу є створення сиспруги виробляє сигнал, що подається на силовий теми захисту і керування зануреними водокомутатор, пропорційний товщині шару нафтопідіймальними електронасосами, що має нафтопродуктів. Це забезпечує збільшення високу ефективність та підвищену надійність в живильної напруги, що підводиться до зануреного широкому діапазоні потужностей та глибин заляелектронасоса витягу нафтопродуктів (ЗЕВНП), гання техногенних забруднень, за рахунок оснащо дозволяє досягти плавного регулювання щення її додатковими засобами захисту від продуктивності ЗЕВНП і уникнути динамічних динамічних ударів і електричного перенапруження. ударів при малому статичному напорі Для рішення поставленої задачі у відомій нафтопродуктів, що відкачуються, у свердловині. системі захисту і керування зануреними електроВ другому випадку, при надходженні сигналу насосами, що містить занурений електронасос від відповідного задатчика і блоку керування, 5 77470 6 відбувається включення зануреного електронасогідротехнічного стану свердловини, який са зниження дзеркала води (ЗЕЗДВ), що приведе оцінюється за допомогою допоміжного до подальшої відкачки води, збільшенню вимірювального устаткування. депресійної вирви і нагромадженню Працює пропонована система захисту і керунафтопродуктів у свердловині. вання зануреними електронасосами таким чином. Суть винаходу, що заявляється, пояснюється При включенні системи в роботу, в залежності кресленнями, де на Фіг.1 показана схема від наповнення свердловини та настроювання розміщення основних блоків системи захисту і режиму її роботи, відбувається включення одного керування зануреними електронасосами у з електронасосів 1, 2, або обох разом. Команди на свердловині; на Фіг.2 - структурна схема керуванвключення електронасосів 1, 2 подаються від ня одним із занурених електронасосів системи, що блоків керування 5, 6, відповідно, через силові заявляється; на Фіг.3 показаний частковий варіант комутатори 3, 4. виконання блоку датчиків рівня води, зображеного За допомогою електроактивованих пар на Фіг.1. контактів 10, 11, що входять до складу блоку 9 Система захисту і керування зануреними (БДРВ), визначається товщина водяного шару, а електронасосами містить занурений електронасос також проводиться контроль рівня розділу фаз 1 зниження дзеркала води та занурений електро(нафтопродукти/вода). При досягненні рівнем насос 2 витягу нафтопродуктів, які підключені до розділу фаз електроактивованої пари контактів 12 силового комутатора 3 та силового комутатора 4, електронасос 1 відключається і відкачування води відповідно, які у свою чергу з'єднані з блоками зі свердловини припиняється. керування 5, 6 роботою електронасосів 1, 2. На У результаті утворення депресійної вирви корпусі електронасоса 1 змонтований фільтр 7 відбувається активне залучення в свердловину попереднього очищення, який призначений для води разом з нафтопродуктами, тобто зниження запобігання попадання твердих частинок в елекдзеркала водяного шару сприяє утворенню в тронасос 1. На корпусі електронасоса 2 змонтовасвердловині шару нафтопродуктів у кілька разів ний частково гідрофобний фільтр 8 попереднього більшого в порівнянні з природним. очищення, який затримує частинки води від попаПри заповненні свердловини, відповідно до дання в нафтопродукти, що відкачуються. Вхід настройки системи, відбувається або повторне блоку 5 керування роботою електронасоса 1 включення електронасоса 1, що приводить до позв'язаний з виходом блоку 9 датчиків рівня води вторного циклу відкачування води з свердловини, (БДРВ), у якому використані електроактивовані яка поступає у електронасос 1 через фільтр 7 попари контактів 10 та 11 нижнього і верхнього рівня переднього очищення, або включення електронаводи, відповідно, а також електроактивована пара соса 2, що забезпечує відкачування контактів 12 захисту електронасоса 1 від "сухого" нафтопродуктів, що накопичилися в свердловині. хода. Вхід блоку керування 6 з'єднаний з виходом При цьому нафтопродукти, що відкачуються, блоку 13 датчиків рівня нафтопродуктів (БДРНП), у піддаються частковому попередньому очищенню якому використані поплавкові герконові датчики від частинок води за допомогою гідрофобного 14, 15 нижнього і верхнього рівня нафтопродуктів, фільтра 8. Включення електронасоса 2 відповідно, а також електроактивована пара визначається розташуванням верхньої границі контактів 16 захисту від попадання води до елекнафтопродуктів і задається за допомогою герконотронасоса 2. вих датчиків 14, 15 та електроактивованої пари На Фіг.2 представлена структурна схема керуконтактів 16, які входять до складу блоку 13 вання одним з електронасосів, наприклад, ЗЕЗДВ, (БДРНП), що контролює товщину шару оскільки для іншого електронасоса, а саме нафтопродуктів у свердловині. ЗЕВНП схема керування аналогічна. Структурна У залежності від потужності припливу кожної з схема керування силовим комутатором 3 побудофаз або границя розділу рівня фаз (нафтопродуквана на основі гальванонезалежного задатчика 17 ти/вода) раніш підніметься до електроактивованої інтенсивності напруги, яка підводиться до елекпари контактів 11 БДРВ, або верхня границя тронасоса 1, при цьому вхід задатчика 17 нафтопродуктів раніше досягне верхнього геркозв'язаний з виходом логічного блоку 18, вхід якого нового датчика 15 БДРНП. зв'язаний з виходом блоку 9 датчиків рівня води. У першому випадку сигнал від пари контактів Сигнал з виходу задатчика 17 надходить до 11, надходить у блок 9, а потім передається в світодіодів 19, 20, що перетворюють електричний логічний блок 18, з виходу якого далі надходить на сигнал в оптичний, який подається на керуючі вховхід задатчика 17 інтенсивності напруги, що ди двох зустрічне паралельно включених оптронпідводиться до електронасоса 1. Після них тиристорів 21, 22, що забезпечує гальванічну відповідного перетворення в задатчику 17 сигнал розв'язку з силовими ланцюгами блоку 5. надходить до світодіодів 19, 20, що перетворюють На Фіг.3 показаний варіант виконання блоку 9 електричний сигнал в оптичний, після чого з виходатчиків рівня води у вигляді багатопровідного ду задатчика 17 сигнал подається на керуючі вхокабелю 21, постаченого електроактивованими на ди двох зустрічне паралельно включених оптронрізних висотах щодо блоку 9 парами контактів 10, них тиристорів 21, 22, що входять до складу 11, 12. силового комутатора 3. З комутатора 3 команда При монтажі в свердловині устаткування, за подається на електронасос 1, у результаті чого допомогою якого реалізується система захисту і відбувається включення зануреного електронасокерування, що заявляється, розміщення її складоса 1 зниження дзеркала води, що веде до вих частин здійснюється відповідно до подальшої відкачки води і нагромадженню 7 77470 8 нафтопродуктів у свердловині. При досягненні статичного напору нафтопродуктів у свердловині. границею розділу рівня фаз (нафтопродукти/вода) При виконанні блоку 9 датчиків рівня води у нижньої пари контактів 12 БДРВ електронасос 1 вигляді багатопровідного кабелю 21 відключається і відкачування води зі свердловини забезпечується замикання електроактивованих припиняється. контактів 10, 11, 12 через водяне середовище, що В іншому випадку з блоку 13 сигнал подається дозволяє установити розташування границі на відповідний задатчик інтенсивності напруги, що розділу рівня фаз (нафтопродукти/вода) у виробляє сигнал, пропорційний товщині шару свердловині. Виконання БДРВ у вигляді нафтопродуктів. багатопровідного кабелю, з електроактивованими Отриманий сигнал надходить на силовий кона різних висотах щодо блоку 9 парами контактів, мутатор 4, що забезпечує збільшення живильної дозволяє спростити конструкцію блоку 9 і напруги, яка підводиться до зануреного електропідвищити його надійність в експлуатації. насоса 2 витягу нафтопродуктів (ЗЕВНП). У цілому запропонована система захисту і кеТаким чином, у системі захисту і керування зарування зануреними електронасосами дозволяє нуреними електронасосами, що заявляється, заоптимізувати процес витягу нафтопродуктів шлябезпечена гальванічна розв'язка силових хом підвищення ефективності і надійності системи ланцюгів, а також плавне регулювання в широкому діапазоні потужностей і глибин заляінтенсивності живильної напруги, що суттєво гання техногенних забруднень, у результаті осназнижує динамічні навантаження на електронасос щення її додатковими засобами захисту від 2, у разі його включенні при умовах незначного динамічних ударів і електричного перенапруження. 11 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 77470 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601