1474

Рис. 7.127. Станция управления СУС-01

1 — блок зажимов; 2 — клеммник; 3 — магнитный пускатель; 4 — лампа освещения; 5 — трансформатор тока; 6 — автоматический выключатель; 7 — кнопки съема аварии; 8 — переключатель режима работы; 9 — пре­ дохранитель; 10 — индикатор; 11 — выключатель освещения; 12— блок управления и защиты БУЗ; 13— разрядники; 14— автоматический вык­ лючатель внешней нагрузки; 15 — ручка; 16 — устройство управления обогревом; 17— розетки; 18— блокировочный рычаг; 19, 20 — сальники подвода управляющих и силовых цепей

автоматический выключатель для коммутации цепей питания электродвигателя станка-качалки б, выключатель освещения 11, предохранитель 9, индикатор СЕТЬ 10.

На двери шкафа установлен нагреватель ТЭН.

Необходимо сказать о том, что конструктивное исполнение стан­ ций управления разных модификаций является очень схожим.

Станция СУС-01 в отличие от БУС-ЗМ дополнительно обес­ печивает:

Станция управления СУС «Омь» (табл. 7.45) предназначена для управления приводом станка-качалки при добыче нефти скважинными штанговыми насосами.

Имеется возможность работать в циклическом режиме («Работа» — «Пауза»), по круглосуточной программе в автоматическом режиме от 2 до 30 ч с дискретностью в 2 часа

Защиты и установки станции управления:

— максимальная токовая зашита (защита от к.з.) с током ус­ тановки, -L2-I ;

— электронная токовая защита от превышения максималь­ ного рабочего тока (установка выставляется на месте по максимальному рабочему току), (1,1 + 1,3)-1ра6макс;

— тепловая защита от перегрузки с током установки,

1’,2-1н о м . дп>;

—защита от аварийного режима работы привода при сниже­ нии напряжения в сети, Ui)0M— ниже 0,7;

—защита от обрыва фаз.

Мощность управляемых приводов — до 40 кВт. Коммутация привода осуществляется симисторами. Шкаф станции СУС «Омь-2КС» выполнен в вандалоустойчивом исполнении, дверь закрывается двумя спецзамками.

В состав станции входит розетка ПРС, которая имеет меха­ ническую блокировку и подключена через отдельный автомати­ ческий выключатель.

По сравнению с «классическим» вариантом (с магнитным пускателем) в этой модели реализован ряд новых и эффектив­ ных функций:

• плавный пуск электропривода что, по исследованиям, по­ вышает срок службы электропривода в 1,5...2 раза, межремонт­ ный период качалки — в 2...2,5 раза и полностью исключает обрывы штанг, ремней, значительно облегчает работу насоса в холодный период времени;

• измерение потребляемой электроприводом активной мощ­ ности, что позволяет производить по ней точную балансировку станка, увеличить межремонтный период и экономить до 20...25% электроэнергии;

•контроль асимметрии питающего напряжения и времен­ ное отключение электропривода при опасной для него асиммет­ рии свыше 10%;

•контроль за количеством отключений электропривода по перегрузке (допускается до девяти отключений, после чего даль­ нейшие попытки прекращаются и выдается сигнал аварии);

•возможность работы от технологических датчиков;

•возможность контроля работы электропривода по темпе­ ратуре, вибрациям, сопротивлению изоляции двигателя (по осо­ бому заказу);

•наличие счетчика моточасов.

В схеме станции использованы новые решения по обеспече­ нию надежной и устойчивой работы симисторов при различных эксплуатационных воздействиях со стороны питающей сети.

Стоимость станций окупается в течение полутора-двух лет за счет экономии, полученной от снижения эксплутационных из­ держек агрегата ШГН.

Станция «Омь-2КС» обеспечивает:

• защиту электродвигателя от работы с неполнофазным вклю­ чением;

•защиту электродвигателя от работы при пониженном пи­ тании;

•защитное отключение электродвигателя при токовых пе­ регрузках;

•самозапуск электродвигателя при восстановлении напря­ жения сети после перерыва;

•автоматический циклический режим работы с программи­ руемым временем работы и паузы;

•индикацию тока потребления для облегчения балансиров­ ки станка-качалки;

•индикацию режима работы устройства;

•формирование токового сигнала, пропорционального ра­ бочему току электродвигателя, в стандарте 4—20 мА.

Внастоящее время в ДУП «Омский электромеханический за­ вод» ведется работа над станцией управления «Ангара» с частот­ но-регулируемым управлением асинхронным электродвигателем станка-качалки. Это станции принципиально нового, так назы­ ваемого «интеллектуального» поколения, созданная с использо­ ванием микропроцессорной техники и силового преобразовате­ ля частоты.

Благодаря этим решениям, СУС представляет ряд принципи­ ально новых и важных возможностей:

•плавный пуск механизма станка-качалки;

•плавное регулирование скорости электропривода в диапа­ зоне 1:8;

•экономию электроэнергии (до 30%);

•обеспечение работы электродвигателя в оптимальных ре­

жимах, с высоким КПД и cos ф не менее 0,95);

•возможность точной балансировки механизма станка;

•возможность построения оптимальной системы нефтедо­ бычи на каждой скважине;

•возможность использования в электроприводе двигателя с меньшей в 2—3 раза номинальной мощностью и с номинальной скоростью 1450 об/мин;

•возможность построения автоматизированных систем до­ бычи и учета добытой нефти;

•возможность дистанционного управления по интерфейсу RS-485.

Перед каждым пуском, а также после автоматических отклю­ чений станция самотестируется; если обнаруживаются неисп­ равности в электродвигателе или преобразователе станции, вы­ дается запрет на включение электропривода и сигнал аварии в телеметрию.

СУС «Омь-ЗК» является модифицированной станцией управ­ ления «Омь» со встроенным контролером ШГН.

Встроенный контролер придал станции ряд новых и полез­ ных функций, таких как:

•диагностика всех механизмов станка-качалки (по ваттметрограмме);

•возможность прецизионной балансировки станка по ак­ тивной мощности двигателя;

•оценка дебита скважины;

•передача измеренных данных о работе станка в интерфей­ се RS-485;

•возможность построения автоматической системы нефтедо­

бычи путем поддержания оптимального динамического уровня;

• возможность построения автоматизированной системы учета нефтедобычи по НГДУ, объединению и т.д.

В станции управления СУС «Омь-1» реализованы рекоменда­ ции ряда нефтедобывающих предприятий создать простой, деше­ вый, предельно надежный, модульного типа вариант станции.

Кроме вандалоустойчивого корпуса, в схему станции входят автомат, пускатель и блок управления, выполненный в виде ма­ логабаритного легкосъемного (на ножевом разъеме) модуля.

За счет использования самых современных электроэлементов схема блока управления минимизирована и предельно надежна (расчетная надежность — один отказ за 12 лет эксплуатации). Но и в случае отказа ремонт станции осуществляется путем бы­ строй замены модуля на резервный.

Несмотря на предельную простоту и низкую цену, станция обеспечивает все основные функции по защите, автозапуску и эксплуатации электропривода. Станция управления двух­ скоростным асинхронным электродвигателем типа СУДЦ-1 для станков-качалок предназначена для плавного безударного пуска и переключения скоростей двухскоростного асинхронного электродвигателя привода штангового глубинного насоса стан­ ка-качалки нефти и регулирования средней скорости откачки

жидкости. Максимальная мощность приводного двигателя составляет 30 кВт.

Переключение скоростей производится по заданной циклог­ рамме, варьирующей соотношение времени работы на разных скоростях. Это позволяет получить любое усредненное значение скорости откачки жидкости, определяемое диапазоном, находя­ щимся между низшей и высшей скоростями вращения электро­ двигателя.

Коммутация обмоток при переключении скоростей электро­ двигателя производится в бестоковую паузу с последующим ог­ раничением и плавным нарастанием тока, что обеспечивает ща­ дящий режим эксплуатации и длительный ресурс работы обору­ дования.

Станция управления имеет следующие защиты: время-токо- вую защиту; максимально-токовую защиту; от неполнофазного режима; от недопустимого снижения сопротивления изоляции; от затяжного пуска; от недопустимого повышения давления на устье скважины.

Станция управления СУДЦ-2 кроме перечисленных характе­ ристик может дополнительно оснащаться: дистанционным пуль­ том управления; интерфейсом RS 485 для передачи информа­ ции в АСУ верхнего уровня и управления станцией с верхнего уровня; интерфейсом для подключения внешних датчиков( дат­ чик уровня жидкости; датчик давления; датчик нагрузки на шток; датчик температуры и вибрации электродвигателя; индикатор крена; датчик срыва шатуна); блоком автоматического, с исполь­ зованием датчика обратной связи, выбора и регулирования сред­ ней скорости в функции поддержания заданного значения тех­ нологического параметра (уровня давления на приеме насоса).

Станция управления СУС Триол 01 (разработана Корпора­ цией «Триол») предназначена для управления асинхронным элек­ тродвигателем с короткозамкнутым ротором привода станка-ка­ чалки; для защиты электродвигателя и технологического обору­ дования станка-качалки в аварийных режимах; для изменения параметров автоматического регулирования, получения и пере­ дачи текущей информации состояния станка-качалки при по­ мощи средств телекоммуникации. Питающая сеть — 3x380 В, + 10%, -15%, 50(60) Гц ± 2% с заземленной либо изолирован­ ной нейтралью. Диапазон мощностей управляемых двигателей

5,5*37 кВт. Ток перегрузки — 150 % в течении 60 секунд. Коэф­ фициент мощности (сети) — не менее 0,95.

Кратковременное допустимое отклонение напряжения пита­ ющей сети, при котором станция сохраняет работоспособное состояние -40%. Сопротивление изоляции гальванически не свя­ занных цепей и относительно корпуса не менее 20 МОм. Рабо­ чая температура от -60 °С до +40°С.

Функциональные возможности включение и отключение элек­ тродвигателя в ручном (пуск/стоп) и автоматическом (по тайме­ ру) режимах; плавный пуск двигателя; плавное, бесступенчатое управление частотой вращения асинхронного электродвигателя станка-качалки мощностью от 3 до 37 кВт в пределах от 0 до номинального значения (1500 об/мин); возможность задания не­ линейных скоростей подъема, опускания штока станка-качалки в пределах одного цикла качаний, вплоть до переключения на ре­ верс; ручное управление и работа по программе с заданием вре­ мени работы и паузы по таймеру (00 час 00 мин — 99 час 59 мин); измерение и индикация основных параметров электродвигателя (ток, напряжение, частота); защита электродвигателя станка — качалки от токовой перегрузки, недогрузки, недопустимого от­ клонения напряжения питающей сети от номинального с после­ дующим программируемым автоматическим перезапуском после окончания действия аварии; построение динамограмм расчетным и экспериментальным способами; индикация и запись в журнал причины аварийного останова электродвигателя; определение производительности скважинной установки; оценка динамики изменения дебита скважины; часовой (последние 24 часа) и су­ точный (последние 30 суток) архивы дебита; контроль баланси­

ровки станка-качалки с помощью встроенного амперметра. Конструктивно СУС Триол 01 выполнен в виде навесного

шкафа одностороннего обслуживания со степенью защиты IP54. Размещение элементов внутри шкафа — модульное. Составляю­ щие силового и управляющего блоков устанавливаются в от­ дельной секции шкафа СУС изолированной от секции, где уста­ навливается электропривод Триол АТ, блок фильтров БФ-1. Охлаждение СУС Триол 01 воздушное принудительное — за счет встроенного вентилятора. Забор воздуха осуществляется из внеш­ ней среды. Для вентиляции электропривода Триол АТ конст­ руктивно выделяется герметизированный воздушный канал

внутри шкафа с изолированными внешними воздухозабором и воздуховыводом. Конструкция СУС Триод 01 предусматривает повышенную степень защиты от несанкционированного доступа внутрь шкафа — вандалоустойчивость. Доступ внутрь СУС Триол 01

вполевых условиях не предусмотрен.

7.3.УСТАНОВКИ ШТАНГОВЫХ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ

ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Еще одним видом штанговых насосных установок для добы­ чи нефти являются винтовые штанговые насосные установки (ВШНУ) с поверхностным приводом. Их история начинается в 50-е годы XX века от выпускавшихся в СССР установок винто­ вых артезианских насосов типа ВАН для откачки воды из неглу­ боких (до 100 м) скважин с приводом через собранный из штанг трансмиссионный вал, вращающийся в радиальных резиноме­ таллических опорах внутри напорного трубопровода.

ВШНУ для отбора пластовых жидкостей из глубоких нефтя­ ных скважин появились на нефтепромысловом рынке в начале 80-х годов в США и во Франции. В настоящее время создано большое количество типоразмеров ВШНУ с диапазоном подач от 0,5 до 1000 м3/сут и давлением от 6 до 30 МПа.

Причиной достаточно широкого применения ВШНУ служат их технико-экономические преимущества по сравнению с дру­ гими механизированными способами добычи нефти:

по сравнению с СШНУ:

•простота конструкции и малая масса привода;

•отсутствие необходимости в возведении фундаментов под привод установки;

•простота транспортировки, монтажа и обслуживания;

•широкий диапазон физико-химических свойств откачивае­ мых пластовых жидкостей (возможность откачки жидкостей высокой вязкости и повышенного газосодержания);

•уравновешенность привода, постоянство нагрузок, действу­ ющих на штанги, равномерность потока жидкости, снижение энергозатрат и мощности приводного двигателя, минимальное эмульгирующее воздействие на откачиваемую жидкость;

•отсутствие клапанов в скважинном насосе;