книги из ГПНТБ / Гешелин М.Г. Радиотелемеханизация в нефтедобывающей промышленности (системы и элементы)

шается до напряжения гашения лампы МТХ-90. Ток через лампу прекращается. Для удлинения посылки передатчика В. Н. Распопов предложил ввести дополнительные контакты реле Pi, подключаю­ щие обмотку реле непосредственно к конденсатору. Это простое и оригинальное предложение удлинило посылку передатчика вдвое. По достижении напряжения отпускания реле разрядка конденсатора прекращается, и он начинает снова заряжаться до напряжения £7зажзажигания лампы; в дальнейшем процесс повторяется.

Зарядка конденсатора идет по закону

Рассматривая происходящий в релаксационном генераторе про­ цесс, видим, что напряжение на конденсаторе колеблется от U заж до U Гаш • Из выражений, приведенных для напряжения зарядки и разрядки, можно найти время зарядки и разрядки конденсатора:

Полный период релаксационного генератора равен

Наиболее часто встречающиеся соотношения Rc дают следую­ щие размерности:

R (ом) X С ($) = t (сек);

7? (мгом) X С (мкф) — t (сек);

R (ом) X С (мкф) — t (мксек);

R (мгом) X С (мкмкф) — t (мксек).

Время зарядки конденсатора соответствует паузе, а время раз­ рядки — длительности передаваемого импульса. Весьма важным яв­

*) В этих формулах влиянием индуктивности реле пренебрегаем.

89

ляется выбор необходимой величины емкости, стоящей в релакса­ торе, так как отдаваемая конденсатором энергия должна быть доста­ точной для срабатывания реле Она может быть найдена из фор­ мулы

С = 2-^Ю —, <ж

где Р — мощность, затрачиваемая в реле, вт;

•с — время длительности посылки импульса, сек.

Период накопительной, или ограничивающей, ячейки выбирается в зависимости от того, какое число импульсов содержится в коде за-

Рис. 31. Диаграмма зарядки и разрядки конденсатора шиф­ ратора

шифрованного сообщения. Так, для передачи сообщения о производ­ стве откачки в аппаратуре СРП-1 передается два импульса. В этом случае реле Pi срабатывает два раза, после чего реле ограничителя, блокируясь, обрывает цепь питания шифратора; прекращая тем са­ мым посылку импульса. Для того, чтобы сделать работу шифратора стабильной, К. В. Белевич предложила производить питание релак­ сатора и накопителя по схеме (см. рис. 30). Предложенная схема обеспечивает постоянство числа импульсов в коде, независимо от изменения питающего напряжения, так как периоды релаксатора и накопителя меняются пропорционально.

Сообщения об аварии передаются одиночными импульсами с паузой 3—-5 мин. При срабатывании датчика аварии срабатывает реле Р3, которое отключает накопительную ячейку, а вторыми кон­ тактами размыкает сопротивление Рз, включенное последовательно сопротивлению /ф. В результате увеличивается постоянная времени заряда конденсатора Сь что соответственно увеличивает паузу.

Процесс работы релаксатора и накопителя можно изобразить гра­ фически (рис. 31). Период накопителя выбран таким образом, чтобы разброс параметров ламп шифратора не влиял на его работу.

Принципиальная схема шифратора для аппаратуры с частно-ком­ бинационным кодом разработана в бывш. Институте нефти АН

90

СССР А. Г. Мамиконовым. Шифратор (рис. 32) обладает большой разрешающей способностью и надежностью.

При замыкании контактов того или иного датчика на соответст­ вующие шины шифратора через разделительную емкость подается импульс положительной полярности, в результате чего срабатывают реле, подключенные к этим шинам. Своими контактами реле под­ ключают соответствующие сопротивления в цепи фазового баланса генераторов кода, блокируясь на шину ШБ через свои контакты. Длительность посылки радиоимпульса определяется временем удер­ жания реле ОП, после того, как реле Ш обрывает цепь его питания. Реле генераторов РА и РБ работают в импульсном режиме, при ко­ тором ток в обмотке не успевает нарастать до установившегося зна­ чения. Поэтому важным фактором работы шифратора является по­ стоянная времени ~ цепи срабатывания реле. Эта постоянная вре­ мени должна обеспечивать надежное блокирование реле через свои контакты на шину ШБ.

Надежность блокирования определяется намагничивающими ам­ первитками, находимыми из следующего выражения:

AW =AU7yCT '.1 — е~~),

где AVCycT — установившееся значение намагничивающих ампер­ витков;

t — длительность намагничивающего импульса.

Как известно, индуктивность реле зависит от величины намагни­ чивающего тока и от эффекта вихревых токов при импульсном ре­ жиме. Таким образом, при импульсном режиме работы индуктив­ ность становится меньше, чем при «статическом» режиме.

Приведенные соображения свидетельствуют о необходимости по­ лучения определенного соотношения между Ли ~, обеспечивающего надежную работу. Длительность намагничивающего импульса Л дол­ жна быть равна

t1 = 4т -е 5т.

Для ограничения величины зарядного тока, проходящего через контакты реле /7], в цепи реле ОП включено сопротивление R'lt не­ обходимое для увеличения затухания колебательного контура, обра­ зуемого обмоткой реле и конденсатором, который подключается к обмотке. Условием апериодической разрядки этого контура будет

(/?р+/?;)> 21/^-.

При отключении питания от реле ОП ток в обмотке будет

_ t _

U~ЫК

i=-----е

Рл

91

Из выражения дня i легко находится значение времени трогания реле ОП, или, что то же, длительность посылки импульса кода:

tm=ск/?; in —

IОП^1

Максимальное значение времени трогания реле при отпускании в заданном режиме имеет следующее значение:

^1ах = 0,368CK/?i= .°.^sc*u ,

Подставив значения Ск, U и /от, получим следующее выражение:

^oir max = 0,368га]^Ск — .

Л оп

В режиме работы реле ОП, когда к нему приложено напряжение постоянной величины, время его отпускания пропорционально ем­ кости конденсатора и числу витков обмотки. Разблокировываясь, ре­ ле РА и РБ (выбора комбинационных частот) своими контактами обрывают цепь питания реле и шифратор приходит в исходное положение. Для предотвращения ложного срабатывания реле выбо­ ра комбинационных частот кода служит цепочка R\ С{. Постоянная времени разряда конденсатора С{ определяет время, в течение кото­ рого не может повториться прошедшая комбинация частот, хотя кон­ такты датчика находятся в удержанном состоянии, и на общую ши­ ну питания через контакты /71 подается напряжение. Вентили ДГЦ, стоящие в цепях подачи положительного импульса на реле, служат для предотвращения образования ложных цепей.

Дешифраторы

Схема дешифратора для аппаратуры с частотным разделением объектов ИП на поднесущих частотах и с кодовым разделением сиг­ налов (рис. 33) разработана М. Г. Гешелиным совместно с В. Н. Рас­ поповым.

Дешифратор состоит из двух ячеек накопителей импульсов, управляемых резонансным реле Р\. Он построен таким образом, что после действия определенного числа импульсов конденсатор заря­ жается до напряжения зажигания тиратрона- с холодным катодом типа МТХ-90. Основной задачей, которую приходится решать при конструировании дешифратора, является получение строго опреде­ ленного заряда конденсатора, зависящего от числа импульсов кода,

93

Рис. 33. Схема дешифратора для аппаратуры с частотным разделением объектов ИП и с кодовым разделением сигналов

для чего импульсы должны быть стандартизованы по форме, дли­ тельности и амплитуде. Для стандартизации импульса введены «до­ зирующие» конденсаторы С7 и С9, которые практически заряжены до напряжения источника питания. При срабатывании резонансного реле конденсаторы С7 и С9 передают часть своего заряда накопи­ тельным конденсаторам С8 и Сю. Напряжение на накопительных конденсаторах растет по закону, выражаемому для первого импуль­ са зависимостью:

94

Таким образом, напряжение на накопительном конденсаторе рас­ тет ступеньками. Высота n-й ступеньки равна

ряда накопительного конденсатора, и процесс начинается снова при приходе следующей кодовой серии.

Сопротивление /?ц, включенное параллельно конденсатору вы­ брано таким, чтобы при паузах между посылками сообщений об от­ качке конденсатор С8 разряжался незначительно, и при приходе ВТО-

Рис 34. Схема дешифратора для аппаратуры с частотно-комбинационным кодом при двух параллельных частотах в коде

95

рого импульса кода через 2 сек. срабатывало реле Р2, замыкающее своими контактами цепь счетчика. При передаче сигнала аварии, когда пауза, или скважность, между импульсами составляет 5 мин, конденсатор С» за время паузы разряжается полностью, и реле Р? при приходе сигналов сообщения об аварии не срабатывает. Конден­ саторы С9 и Сщ выбраны такими, чтобы после третьего — четвертого импульса напряжение на Сю оказалось равным напряжению зажи­ гания лампы Л4; при зажигании этой лампы срабатывает реле Р3 и своими контактами образует цепь питания аварийной лампы.

Рис. 35. Схема бесконтактного коммутатора (а) и феррит-транзи- сторного элемента (б)

96

Схема дешифратора для аппаратуры с частно-комбинационным кодом при двух параллельных частотах в коде (рис. 34), предложен­ ная А. Г. Мамиконовым, элементарно проста и не требует особых пояснений. Резонансные реле своими контактами РР\, РР2 и т. д. об­ разуют цепи питания исполнительных реле РИВ и РИО.

Принцип комплектности построения кода позволил применить в дешифраторе надежную защиту от ложных срабатываний по числу ч?астот в сигнале. Если одновременно сработает больше 2 резонанс­ ных реле, включится реле защиты, не допускающее исполнения команды или фиксации ложного сигнала. Если сработает одно резо­ нансное реле, выходная цепь не образуется по самому принципу по­ строения кода.

На принципе частотного коммутатора, предложенного А. Г. Ма­ миконовым, в КБАТ М. Г. Гешелиным разработан бесконтактный коммутатор на феррит-транзисторных элементах.

Схема коммутатора приведена на рис. 35.

При поступлении импульса двухчастотного кода образуется про­ водимость в соответственных транзисторах, в результате чего испол­ нительное реле, подключенное к шинам действующих транзисторов, сработает. Остальные шины при этом обесточены.

Благодаря включению транзисторов частотный коммутатор обла­ дает усилением по току. Сигнал, подводимый к базе транзистора, имеет небольшую амплитуду, это позволяет иметь слабую индуктив­ ную связь между катушкой, к которой подключен транзистор, и резо­ нансным контуром, что делает нагрузку на резонансный контур не­ значительной. Поэтому резонансная кривая контура получается кру­ той, с небольшой полосой пропускания.

Резонансный контур и катушка, к которой подключается транзи­ стор, выполняются на феррите типа НЦ-1000 горшечного типа с воз­ душным зазором. Добротность такого нагруженного контура на ниж­ ней комбинационной частоте не менее 35—40, а при верхних часто­ тах —- 50—60.

XIII. АППАРАТУРА СРП-1

Аппаратура СРП-1 разработана КБАТ совместно с ИАТ АН

СССР в 1956—1957 гг. и прошла промышленные испытания на 5-м промысле НПУ «Туймазанефть».

Аппаратура телеконтроля СРП-1 предназначена для рассредото­ ченных ИП сосложной структурой.

Аппаратура изготовляется опытным заводом КБНП и заводом «Нефтеприбор». Радиоканал согласован с электроинспекцией Мини­ стерства связи СССР.

Вкомплект аппаратуры системы телемеханизации нефтепромысла

сфонтанной добычей СРП-1 входят:

пульт диспетчера ПДП-5 на 100 скважин, статив диспетчера РС-2 на 100 скважин,

линейный узел радиоконтроля ЛУР-2 — 100 шт.,

переговорное устройство ПУ-6 — 1 шт., радиостанции РПУ-1 — 115 шт.

Аппаратура предназначена для передачи сигналов аварий, изме­ рения числа откачек и для двусторонней связи с вызовом со скважин.

Система радиоконтроля допускает обслуживание с одного диспет­ черского пункта до 340 скважин, разбиваемых на кусты.

В куст группируют до 20 скважин, имеющих общую несущую ча­ стоту. Каждой скважине в кусте присваивается фиксированная под­ несущая частота в диапазоне 300—3600 гц. В отдельных кустах под­ несущие частоты повторяются. Расширение полосы до 3600 гц дости­ гается коррекцией в групповой установке.

Принцип действия и конструктивные элементы системы

Разработанная система централизованного телемеханического контроля скважин с использованием радиоканалов обеспечивает вы­ полнение следующих операций:

1. Передачу на диспетчерский пункт от каждой скважины одного общего сигнала аварии, возникающего в случае:

а) неисправности в линии питания скважин электроэнергией, б) неисправности депарафинизационной установки, в) переполнения газосепаратора, г) переполнения мерника.

Система позволяет также передавать сигналы аварии и от других датчиков, разработанных в КБАТ и на промыслах.

98