Электрификация предприятий нефтяной и газовой промышленности

ными контактами 56—57 подготавливает цепь подачи напряже­ ния 220 В в схему управления;

включить переключатель В1, которым подается напряжение 380 В на автоматический выключатель ВЗ;

закрыть дверь шкафа комплектного устройства и установить рукоятку переключателя В6 в положение «Ручное». При этом замыкаются контакты 19—52; 25—53; 88—0 переключателя В6 и контакт 53—55 конечного выключателя ВК, подготавливаю­ щие цепь подачи напряжения в схему управления;

включить автоматический выключатель ВЗ, который подает напряжение в схему управления и на измерительные приборы: индикатор напряжения ПН, прибор контроля изоляции ПКИ и контактный амперметр АК.

Пуск установки осуществляется нажатием кнопки Кн. При этом контактами 62—82, 62— 103 кнопки Кн подается напряже­ ние на катушки реле РВ2 и РВЗ, а также на первичную об­ мотку трансформатора ТрЗ. Реле РВ2, РВЗ срабатывают и за­ мыкающими контактами 62—68—69 подготавливают цепь вклю­ чения контактора КЛ, а 90—92— 100 — цепь выключения реле Р1. После подачи напряжения на первичную обмотку трансфор­ матора ТрЗ срабатывают следующие реле: Р5, которое подго­ тавливает своим замыкающим контактом 71— 72 цепь включе­ ния контактора КЛ; Р4, которое предотвращает своим размы­ кающим контактом 72— 73 подачу напряжения на независимый расцепитель автоматического выключателя В2, а замыкающим контактом 72—74 подготавливает цепь включения контактора КЛ; РЗ, которое осуществляет шунтировку своим замыкающим контактом 62— 103 контакта 62—103 кнопки Кн, а также замы­ кает контакты 88—0, 62—80 и 108—88; Р2, которое замыкаю­ щим контактом 96—90 осуществляет включение реле Р1.

Реле Р1 срабатывает и замыкающими контактами 69—71 включает контактор КЛ, контактами 96—97 подготавливает цепь самоблокировки и размыкающим контактом 62—80 пред­ отвращает самозапуск установки в автоматическом режиме для отклонении напряжения питающей сети за пределы рабочей зоны.

Контактор КЛ срабатывает и своими главными контактами включает погружной электродвигатель, а вспомогательным кон­ тактом 77—75 включает реле РП. В комплектных устройствах ШГС 5804-Х9АЗУ1 вспомогательным контактом 52-—55 отклю­ чается сигнализация. Реле РП при срабатывании шунтирует своими замыкающими контактами 62—82 и 62— 103 контакты 62—82 и 62—103 кнопки Кн, контактами 97—100 подключает цепь самоблокировки реле Р1, а контактами 112—113 подклю­ чает цепь защиты электродвигателя от недогрузки.

Во время пуска погружного электродвигателя реле макси­ мальной защиты РМ1 и РМ2 разомкнут свои размыкающие кон­ такты 82—83—84, а контактный амперметр АК замкнет свой контакт 120— 116 на время прохождения пускового тока, но дви­

191

блокировку реле. После снижения давления в выходном кол­ лекторе контакт максимального давления 126— 127 размыка­ ется и после замыкания контакта минимального давления 127— 116 реле Р5 срабатывает и своим контактом 71—72 включает контактор КЛ и электронасосную установку.

Программное управление электронасосной установкой в ав­ томатическом режиме осуществляется с помощью командного электропневматического прибора КЭП-12У. Электродвигатель прибора подключается к зажимам 0—55, управляющий кон­ такт— к зажимам 55—56 вместо перемычки. Электронасосная установка работает в автоматическом режиме на время замкну­ того состояния контакта прибора КЭП-12У.

Защита электронасосной установки от токов коротких замы­ каний на участке силовой цепи «нижние выводы автоматиче­ ского выключателя В2 — первичная обмотка силового транс­ форматора» осуществляется электромагнитными расцепителями автоматического выключателя В2. Когда токи короткого замы­ кания достигают значений тока установки электромагнитных расцепителей, автоматический выключатель В2 отключает пп тающее напряжение без дополнительной выдержки времени. Автоматического самозапуска не происходит до прибытия об­ служивающего персонала.

Максимальная защита электродвигателя насосной установки осуществляется с помощью токовых реле РМ1, РМ2, реле вре­ мени РВ2, контактора КЛ и теплового реле РТМ.

Реле РМ1, РМ2 настраиваются на ток включения / вкл=

= (1,4—1,7) /„ом- При срабатывании реле РМ1, РМ2 размыкаются контакты

82—83—84 и снимается напряжение с катушки реле РВ2, кото­ рое с выдержкой времени порядка 1,5 с замыкающим контак­ том 62—68 отключает цепь питания катушки контактора КЛ, а размыкающими контактами 97— 100—101 включает греющий ток теплового реле РТМ. Контактор КЛ с выдержкой времени порядка 0,5 с отключает электродвигатель насосной установки. В комплектном устройстве ШГС 5804-Х9АЗУ1 вспомогательным контактом 52—55 контактора КЛ включается светильник наружной сигнализации Л, сигнализируя об аварийном отклю­ чении.

Выдержка времени 2 с (отключение электронасосной уста­ новки максимальной защитой) обеспечивается суммарным вре­ менем отключения реле РВ2 и контактора КЛ. Если за время менее чем 2 с ток нагрузки электродвигателя снизится ниже уставки срабатывания реле РМ1, РМ2, контакты 82—83—84 замкнутся, контактор КЛ не отключится и электронасосная установка будет продолжать работать. После отключения электродвигателя максимальной защитой с выдержкой вре­ мени 18—28 с срабатывает тепловое реле РТМ и своим размы­ кающим контактом 58—59 с механической защелкой отключает напряжение со схемы управления. Механическая защелка

теля, а та кж е вклю чает цепи защ иты электродвигателя о т пере­

зам ы кается ко н та кт 120— 116 ам перм етра А К и вклю чается цепь

Р Т М и скл ю ча ю т за п уск уста н о вки в автом атическом реж им е по ­

Б ы стр од е йствро щ ую за щ и ту эл е ктр о н а ш ш о п устан овки п ри сж иж ении сопротивления иэолящ ин систем ы «вторичная обм отка

ко н та кт 124— 125 прибора П К И и отклю чается реле Р4„ которое

ш

жимам 116—131\ контакт, замыкающийся при снижении давле­ ния в нефтепроводе в результате его разрыва, подключается к зажимам 116—131. После пуска установки, когда в нефтепро­ воде установится рабочее давление, замкнется контакт мано­

При разрыве нефтепровода, когда давление резко уменьша­ ется, контакт манометра 116— 131 разомкнется, а контакт 116— 130 замкнется, по реле РТД потечет греющий ток. С выдержкой времени 18—28 с реле РТД разомкнет свой контакт 57—58 с ме­ ханической защелкой и снимет напряжение с цепей управления, что повлечет отключение электронасосной установки контакто­ ром КЛ. Механическая защелка реле РТД предотвращает самозапуск установки в автоматическом режиме.

Колебания напряжения сети контролируются с помощью кон­ тактного миллиамперметра ИН и промежуточного реле РЗ. Мил­ лиамперметр ИН подключен к сети 380 В через фильтр напря­ жения прямой последовательности чередования фаз и реаги­ рует как на симметричные, так и на несимметричные изменения напряжения питающей сети. При отклонении напряжения пи­ тающей сети за пределы рабочей зоны (ориентировочно уста­ навливается + 10 % и —15 % от номинального значения), огра­ ниченной указателями пределов миллиамперметра ИП, размы­ каются его контакты 121—122— 123 и отключается реле РЗ.

Реле РЗ размыкает свои замыкающие контакты: 62—80 в це­ пях питания катушек реле РВ2 и РВЗ-; 88—0 в цепи питания катушки реле РВЗ\ 108—88 в цепи греющего тока реле РТМГ 62—103 в цепи питания первичной обмотки трансформатора ТрЗ, подготавливая схему к самозапуску погружной установки в автоматическом режиме после срабатывания защит (макси­ мальной, перегрузки, недогрузки) и восстановления напряже­ ния питающей сети в пределах рабочей зоны.

Если отклонение напряжения питающей сети вызовет уве­ личение тока погружного электродвигателя до установки сраба­ тывания максимальной защиты, разомкнутся контакты 82—83— 84 токовых реле РМ1, РМ2 в цепи катушки реле РВ2. Реле РВ2 отключится и с выдержкой времени 1,5 с контактом 62—68 от­ ключит контактор КЛ, что приведет к отключению электродви­ гателя с выдержкой времени 2 с. Тепловое реле РТМ, обеспе­

88—0 реле Р2 и 108—88—0 реле РЗ в цепи греющего тока реле РТМ разомкнуты.

Если отклонение напряжения сети вызовет увеличение или уменьшение тока погружного электродвигателя до уставки сра­ батывания защит от перегрузки или недогрузки, замкнутся кон­ такты 113— 114 или 120— 116 (в зависимости от того, какой вид защиты сработал) контактного амперметра АК и разомкнется

его контакт 119—120. Реле Р2 отключится и замыкающим кон­ тактом 88—0 отключит реле РВ2, которое своим замыкающим контактом 62—68 с выдержкой времени 10±1 с отключит кон­ тактор КЛ, что повлечет отключение электронасосной установки. Тепловые реле РТП и РТН, осуществляющие механическую блокировку самозапуска установки в автоматическом режиме, не сработают, так как в цепи греющего тока реле РТП (после отключения установки) разомкнется контакт 120— 116 ампер­ метра АК, а в цепи греющего тока реле РТН разомкнется кон­ такт 112— 113 реле РП. Размыкающий контакт 119— 120 ам­ перметра АК в цепи питания катушки реле Р2 (после отключе­ ния установки) замкнется.

После отключения контактора КЛ и реле РП через закры­ тые контакты 57—62 тепловых реле и контакт 62—65 реле РП получает питание реле РВ1 и с выдержкой времени замыка­ ются его контакты 80—82 в цепи питания катушек реле РВ2, РВЗ и 62— 103 в цепи первичной обмотки трансформатора ТРЗ. Происходит подготовка схемы к пуску установки в автоматиче­ ском режиме.

Когда напряжение питающей сети восстановится в пределах рабочей зоны, ограниченной указателями пределов миллиам­ перметра ИН, замыкается его контакт 121—122 или 122—123 и срабатывает реле РЗ. Реле РЗ замыкает свои контакты 62—80 и 88—0, которые подают питание на катушки реле РВ2 и РВЗ, и контакт 62—103 в цепи первичной обмотки трансформатора ТрЗ. Происходит пуск установки в автоматическом режиме.

В комплектном устройстве предусмотрены следующие воз­ можности включения электронасосной установки при отклоне­ нии напряжения питающей сети за пределы рабочей зоны: в ручном и автоматическом режиме — кнопкой Кн; в автомати­ ческом режиме — первое включение при появлении напряжения питающей сети после его исчезновения через размыкающий контакт 62—80 реле Р1.

Во всех режимах управления может быть зарегистрирован ток погружного электродвигателя (с записью на диаграмму) при помощи самопишущего амперметра. Амперметр устанавли­ вается внутри комплексного устройства на передней двери. Для открывания двери шкафа без отключения комплектного устрой­ ства при смене диаграммы устанавливается перемычка 24—55, которая шунтирует контакт 53—55 конечного выключателя ВК в положении «Смена диаграммы». Измерительная цепь ампер­ метра подключается к зажимам 0—55.

Сигнализация аварийного отключения электронасосной уста­ новки и освещение комплектного устройства предусмотрены только в исполнении ШГС 5804-Х9АЗУ1. При срабатывании любого вида защиты в ручном и автоматическом режиме заго­ рается лампа светильника Л, получающая питание через раз­ мыкающий контакт 52—55 контактора КЛ и сигнализирующая об аварийном отключении установки. Комплектное устройство

19 6

освещается также светильником Л. Если есть необходимость в освещении комплектного устройства в отключенном состоя­ нии, когда рукоятка переключателя В6 находится в положении «Отключено», светильник Л включается автоматическим выклю­ чателем В4.

При переводе переключателя В6 в положение «Смена диаг­ раммы» также включается светильник Л при работающей электронасосной установке, обеспечивая освещение' при смене диаграммы самопишущего амперметра в ночное время.

Рис. 79. Блок-схема частотного управления ПЭД с микроЭВМ

Устройства серии ШГС-5804 содержат большое количество релейно-контактной аппаратуры, что снижает их надежность. Этого недостатка лишены устройства серии ШГС-5803, постро­ енные на интегральных схемах.

Одно из направлений совершенствования электрооборудова­ ния установок погружных центробежных электронасосов — при­ менение для питания ПЭД тиристорных преобразователей ча­ стоты, управляемых микроЭВМ (рис. 79). В схеме ПЭД исполь­ зуется не только для откачки жидкости, но и на основании результатов обработки информации в микроЭВМ как датчик температуры в скважине, уровня жидкости в скважине и нали­ чии газовых пробок.

В память микроЭВМ закладываются характеристики сква­ жины, насоса и ПЭД, тепловая математическая модель ПЭД,

197

Площадь сечения кабеля КРБК (КПБК) выбирают с уче­ том потери напряжения в нем Д£/к. При этом индуктивное со­ противление кабеля может быть принято равным

лать возможно меньшими, но при этом увеличение площади се­ чения кабеля ограничено поперечными размерами установки, допустимыми для примененной в скважине обсадной колонны. Например, для питания двигателей ПЭД-10-103 и ПЭД-20-103 при глубине подвески агрегата, которой соответствует~развиваемый насосом напор Н до 780 м, применяется часто кабель марки К,РБК площадью сечения 3X16 мм2, а при Н по 1500 м—

3X35 мм2.

Трансформатор выбирается таким образом, чтобы номи­ нальный ток его вторичной обмотки был не менее рабочего тока двигателя, а ее напряжение при холостом ходе равнялось но­ минальному напряжению двигателя, сложенному с потерей на­ пряжения в кабеле и в трансформаторе [5].

27.ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАСОСНОЙ НЕФТЕДОБЫЧИ

Расход электроэнергий на откачку жидкости из скважины при насосной эксплуатации определяется следующим образом.

Полезная мощность (в кВт), затрачиваемая на подъем жид­ кости из скважины, Pn = Q #np9,81 • Ю~3 кВт, где Я п — высота, на которую подается жидкость, м, а остальные обозначения те же, что в формуле (5.25).

Если активная мощность, потребляемая двигателем из сети

представляет собой полный к. п. д. насосной установки. Удельный расход энергии (в Дж/(кг-м)) на откачку жид­

кости

199