
книги из ГПНТБ / Гешелин М.Г. Радиотелемеханизация в нефтедобывающей промышленности (системы и элементы)
.pdfстабилизаторы; для обеспечения грозозащиты на вводе трехфазной сети теперь включаются разрядники типа РА-460; в выпрямителе ЛУР-2 лампа была заменена полупроводниковыми диодами типа ДГЦ-27. В целях защиты и включения питания заменены реле.
Последующие испытания показали, что аппаратура надежна.
Датчики и схемы местной автоматики
Объекты телеконтроля на скважине оснащены электрическими датчиками, которые собственно осуществляют контроль за процес сами и воздействие на систему телепередачи для посылки сообще
ние. 45. Схема автоматической депарафинизационной установки АДУ-2
ния на диспетчерский пункт. Ими же осуществляется автоматиче ское управление оборудованием скважины — депарафинизацион ной установкой, откачкой нефти из мерника и управление закрыти ем скважины при угрозах перелива, а также автоматическая защи та электрооборудования скважины при потере напряжения в одной из фаз фидера.
Принцип действия автоматической депарафинизационной уста
новки АДУ-2. Установка АДУ-2 (рис. 45) предназначается для ме ханической очистки лифтовых труб фонтанных и компрессорных скважин от отложений парафина. Очистка труб производится скреб ками, закрепленными на проволоке; спуск и подъем этих скребков осуществляются лебедкой.
Работой установки управляет программное реле времени типа РВ-5, допускающее настройку на включение от 1 до 6 раз в смену.
109
Процесс очистки труб начинается ф включения контактами РВ[ реле времени магнитопускателя МН, который включает электродви гатель лебедки на спуск скребка или гирлянды скребков. Спуск скребка будет продолжаться до момента срабатывания выключате ля ВС, который устанавливается на заданную глубину спуска по числу оборотов барабана лебедки. Сработав, выключатель ВС ра зорвет цепь магнитопускателя МН, и электродвигатель отключится.
Включение электродвигателя на подъем скребка происходит че рез заданный интервал времени после достижения скребком задан ной глубины спуска. Контакты реле времени РВ2 замкнут цепь магнитопускателя МВ, который включит лебедку на подъем скребка.
Когда скребок приходит в верхнее исходное положение, сраба тывает индуктивный датчик ИД, в цепи которого последовательно включено промежуточное реле PC. Это реле размыкает цепь магни топускателя МВ, и подъем прекоащается.
Для предохранения проволоки скребка от спутывания и обоыва предусмотрен автомат-предохранитель, представляющий собой рычажно-пружинное устройство с двумя выключателями — КО и КН — для отключения электродвигателя. При аварийном состоянии депарафинизационной установки, т. е. при чрезмерном ослаблении или натяжении скребковой проволоки автомат-предохранитель сра батывает и своими контактами КО и КН разрывает цепь питания соответствующего магнитопускателя (МН или МВ). Это приведет к отключению электродвигателя лебедки.
При чрезмерном натяжении скребковой проволоки одновремен но с разрывом и. з. контактами КН цепи магнитопускателя МН ппоисходит замыкание н. о. контактами КН цепи аварийного реле РА, которое, сработав, заблокируется. При этом реле РА замкнет свои ми контактами цепь магнитопускателя МН, включающего двигатель на спуск скрёбка до момента ослабления проволоки. При ослабле нии проволоки сработает выключатель КО и отключит двигатель. Ослабление скребковой проволоки после аварийного отключения, вызванного чрезмерным натяжением, предусмотрено с целью предо хранения скребковой проволоки от обрыва.
Повторное включение магнитопускателя МВ при включенном реле РА невозможно, так как в цепи МВ остается разомкнутым контакт РА.
Одновременно с отключением двигателя лебедки при аварии кон такты КО и РА включают цепь аварийного сообщения на диспет черский пункт.
Контроль за работой летающего скребка. В последнее время для очистки подъемных труб фонтанных и насосных скважин от парафи на начинают широко применять летающие скребки. Так, в НПУ «Бавлынефть» (Тат. АССР) более 40 фонтанных скважин оснащены летающими скребками.
В процессе работы летающего скребка необходимо осуществлять контроль за нормальным ходом его работы, который определяется своевременным приходом скребка в полость верхнего амортизатора.
110
Опыт эксплуатации показал, что рабочий цикл скребка для каждой скважины в течение длительного времени строго закономерен; для различных скважин продолжительность этого цикла составляет 20—90 мин. Следовательно, если скребок не придет в полость верх него амортизатора за время его нормального цикла, то он задержал ся в колонне труб, т. е. находится в аварийном состоянии. Может случиться, что скребок задержится в полости верхнего амортизато ра (более чем на 1—2 мин.); это также характеризует аварийное со стояние, так как очистка труб прекращается. В каждом из этих слу чаев на ДП должен быть послан аварийный сигнал об угрозе за бивания труб парафином.
Для контроля за работой летающего скребка в КБАТ разрабо тано реле аварийной сигнализации работы летающего скребка
РАС-1 *).
Сущность работы реле РАС-1 заключается в том, что при нару шении цикличности работы летающего скребка, т. е. при заклинива нии его в трубах или задержке в полости верхнего амортизатора, на ДП посылается сигнал аварии. Контроль за приходом скребка в по лость верхнего амортизатора осуществляется индуктивным дат чиком.
РАС-1 (рис. 46) представляет собой реле времени, состоящее из двухкаскадного накопителя с дозатором; накопитель собран на лам пах тлеющего разряда, в цепях которых включены реле Р\ и Р2.
Первый каскад накопителя состоит из цепочки сопротивлений R2, /?з, термосопротивления ТС и емкости С\. Термосопротивление ТС является температурным компенсатором выдержки времени сраба тывания реле Р\. Когда конденсатор С} зарядится до величины по тенциала зажигания лампы Л\, последняя зажжется и реле Pi сработает. Реле Pi отключит от источника питания находящийся под напряжением дозатор С2 и подключит его к конденсатору С3 (накопителю), которому и передаст свой заряд. При каждом сраба тывании реле Р\ заряд на конденсаторе С3 увеличивается. В случае задержки скребка в колонне лифтовых труб заряд на конденсаторе С3 достигнет величины зажигания лампы Л2; последняя зажжется, и реле Р2 сработает, замкнув цепь передачи сообщений на ДП об угрозе запарафинивания труб. Одновременно включится лампа ЛС\, дублирующая сигнал аварии на скважине.
При нормальной работе скребка с каждым приходом его в по лость верхнего амортизатора срабатывает индуктивный датчик ИД, ■в цепи которого включено реле Рс; последнее отпускает якорь (нормально реле возбуждено) и своими контактами шунтирует кон денсатор С3, который разряжается. Система возвращается в исход ное положение.
Задержка скребка в полости верхнего амортизатора более уста новленного времени также приводит к срабатыванию реле Р2. При
*) Авторы Д. Т. Воробьев, А. Г. Капустин, М. Г. Гешелин, Р. Я. Исакович.
111
Тр
К передатчики сигналов
Рис. 46. Схема реле аварийной |
сигнализации |
летающего |
скребка |
|
нахождении скребка в полости верхнего амортизатора |
конденсатор |
|||
С3 зашунтирован контактами |
реле Р с |
и |
отключен от источника |
|
питания н. з. контактом этого же реле. |
Одновременно |
контактами |
Рс будет зашунтировано и сопротивление /?з, вследствие чего умень шится постоянная времени цепочки RC и увеличится частота сраба тывания реле Р{. Теперь при каждом срабатывании реле Pi доза тор С2 будет передавать свой заряд конденсатору С4 (как ранее было сказано, конденсатор С3 отключен контактами релеРс)- Время зарядки конденсатора С4 до потенциала зажигания лампы Л2 значительно меньше времени накопления конденсатором С3 до статочного заряда. Когда заряд конденсатора С4 достигнет величи ны потенциала зажигания лампы Л2, сработает реле Р2 и пошлет на ДП аварийное сообщение. Одновременно загорятся лампочки дублирования сигнала ЛС\ и ЛС2. первая — в результате замыка ния цепи питания контактами Р2, а вторая — в результате замыка ния цепи питания контактами Рс.
Элементы схемы выбраны с таким расчетом, чтобы замыкание цепи аварийного сообщения при заклинивании скребка в трубах произошло спустя 90 мин. после начала цикла, а при задержке скребка в полости верхнего амортизатора — через 5 мин. после его прихода туда.
При срабатывании реле Р2 последнее блокируется и отключает схему накопления от источника питания; лампочки дублирования
112
аварийного сигнала на скважине будут гореть до ликвидации аварии.
При желании оператор может определить время нахождения скребка в трубах, а также время очередного прихода его в полость верхнего амортизатора путем измерения величины заряда на кон денсаторе С3 с помощью переносного электростатического вольтмет ра, градуированного в единицах времени.
Для удобства извлечения летающего скребка из скважины в схеме предусмотрена возможность его задержки в полости верхнего амортизатора. Задержка осуществляется при помощи индуктивного датчика, который на время задержки превращается в электромагнит
Рис. 47. Схема автомата откачки АО-4
постоянного тока. Для этого тумблером Т подготавливают пере ключение катушки индуктивного датчика с питания переменным то ком на питание постоянным током. С приходом скребка в полость верхнего амортизатора (полость индуктивного датчика) датчик сработает, контакты реле Рс переключат катушку датчика на пи тание постоянным током, и скребок удержится.
Автоматическая откачка нефти из мерника, замер дебита и кон
троль за аварийным состоянием. Для автоматизации процесса от качки нефти из мерника на нефтепромыслах применяют автомат от качки типа АО-4 (рис. 47 и 48), принцип действия которого основан на последовательном срабатывании микропереключателей в резуль тате изменения положения поплавка в контролируемой емкости.
Автомат состоит из двух основных частей: датчика и поплавка со штангой. Датчик монтируется на крышке люка мерника при помо щи фланца 7 (см. рис. 48). В корпусе датчика 1 расположен электроконтактный механизм прибора.
Концевые выключатели верхнего (ДУ) и нижнего (ЯУ) уровней укреплены на общей плате 10 и могут быть установлены на любой заданный диапазон откачки.
По мере заполнения контролируемой емкости поплавок 9 всплы вает и поворачивает ось 8. Вращение оси передается на рычаг-тол катель. При заполнении емкости до верхнего заданного уровня тол
8 Зак. 270 |
113 |
катель 2 включит концевой выключатель ВУ, который замкнет цепь реле РВУ; последнее, заблокировавшись, включит матнитопускатель двигателя насоса откачки ДО. Одновременно реле РВУ вклю чит цепь посылки сообщения на ДП о заполнении мерника.
Откачка будет продолжаться до тех пор, пока уровень жидкости в мернике не снизится до заданного значения. При достижении ниж него уровня концевой выключатель НУ разорвет цепь реле РВУ, в результате чего магнитный пускатель обесточится и двигатель на соса откачки отключится.
Рис. 48. Конструкция автомата откачки АО-4
В случае, если оборудование автоматической откачки по какимлибо причинам не сработает, уровень жидкости будет повышаться, достигая аварийного значения. В этом случае нижним плечом во
дила 3 включится концевой выключатель аварийного |
уровня (АУ) |
и на диспетчерский пункт будет послано аварийное |
сообщение об |
угрозе перелива. Одновременно сработает пневмореле 6 и пошлет импульс газа на устройство, прекращающее подачу продукта в ем кость.
Для определения заполнения мерника в каждый отдельный мо мент автомат имеет шкалу 5 с отметкой от-0 до 1,5 м и стрелочный указатель 4.
В самотечных скважинах (при наличии мерника) для контроля за дебитом и аварийной сигнализацией может также быть применен автомат откачки АО-4 в комплексе с управляемой задвижкой типа КГД-1. Задвижка будет автоматически открываться при верхнем заданном уровне жидкости в мернике и закрываться при нижнем за данном уровне. При каждом заполнении мерника, как и в случае
114
принудительной откачки, на ДП будет послано сообщение о запол нении мерника.
При применении других устройств для самотечных скважин не обходимо, чтобы дебитомер имел контактную систему, замыкаю щуюся при прохождении определенного объема или веса жидкости через дебитомер.
Датчик, предельного уровня. Для контроля за предельным (ава рийным) уровнем в промысловых емкостях (трапах, мерниках) слу
жит датчик предельного уровня ДПУ-1 |
(рис. 49). |
|
1 |
3 |
Ч 5 |
Рис. 49. Конструкция датчика предельного уровня ДПУ-1
Датчик, устанавливаемый непосредственно на емкости, примерно на высоте, соответствующей контролируемому уровню, состоит из поплавка и электроконтактного механизма, смонтированного во взрывозащищенном корпусе 1.
Поплавок 2 и рычаг 7 жестко закреплены на оси 4 электрокон тактного механизма. Ось проходит через резиновое самоуплотняющее кольцо 3. На другом конце оси в контактной камере посажен рычаг-толкатель 5.
При повышении уровня в емкости поплавок поворачивает ось; когда жидкость достигает предельного уровня, толкатель нажимает на кнопку концевого выключателя 6. Концевой выключатель замк нет цепь посылки на ДП аварийного сообщения об угрозе перелива емкости.
8* |
115 |
Такой датчик может служить также для включения исполнитель ного органа, прекращающего подачу нефти из скважины.
XIV. АППАРАТУРА СРП-3
Система СРП-3 разработана конструкторским бюро нефтяного приборостроения совместно с бывш. Институтом нефти АН СССР.
Аппаратура радиотелемеханизации промыслов СРП-3 (рис. 50) • предназначена для телемеханизации сосредоточенных объектов, ко торые по технологическим условиям обычно находятся на незначи тельном расстоянии (в пределах десятков метров) друг от друга. Каждый исполнительный пункт связан с ДП отдельным каналом связи. В качестве радиоканала связи применена несущая частота в УКВ диапазоне, отдельная для каждого ИП. Наличие отдельного канала связи для каждого ИП исключает необходимость учета од новременности прохождения сигналов с разных ИП, поскольку они принимаются независимыми приемными блоками.
Емкость системы по числу ИП — десять.
Система обеспечивает телеуправление, телеконтроль, телесигна лизацию, телеизмерение и радиотелефонную связь. На каждом ИП предусматривается получение 24 команд управления и отправление 34 сигналов исполнения команды, контроля за состоянием контро лируемых параметров, а также измерение 5 объектов по выбору.
6лоя
1измере ния '
Рис. 50. Блок-схема
116
Аппаратура на каждом ИП совершенно одинаковая; разница оп ределяется установкой фиксированной несущей частоты. Если ис пользуется проводная линия связи, аппаратура не изменяется; ис ключается только* приемно-передающая радиостанция. Таким обра зом, предусматривается возможность совместной работы ИП как с радиоканалом, так и с проводной линией связи.
Целевым назначением системы СРП-3 является телемеха низация кустовых насосных станций в системе законтурного завод нения. ; j
Объектами управления служат насосные агрегаты и задвижки на кустовой насосной станции. Команды управления даются также при запросе о состоянии управляемого объекта (включен или отключен) при выборе объекта измерения (измерение давления производится по выбору) и при вызове для телефонных переговоров. На ДП по сылаются сигналы извещения об исполнении команды управляемым объектом, сигналы о состоянии управляемого объекта по запросу, аварийные сигналы — при автоматическом отключении насосного агрегата, при аварийном состоянии температуры обмоток статоров электродвигателей насосов, при затоплении помещения кустовой насосной станции, — сигналы положения уровня воды в резер вуаре (верхний, средний, нижний и нижний аварийный) и сиг налы измерения давления во всасывающем и нагнетательном коллекторах.
Общее число команд и сигналов, необходимых для телемехани зации одной кустовой насосной станции, приведено в табл. 7.
аппаратуры СРП-3
117
Объект управления (или датчик)
Электродвигатель насоса .
Регулируемая задвижка ....
Датчик температуры обмотки стато-
ра электродвигателя ....
Датчик расхода жидкости
Датчик давления.....................................
Датчик затопления помещения на-
сосной станции.....................................
Датчики положения уровня воды в
резервуаре ............................................
Радиотелефон.....................................
Итого .
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
Максималь- |
|
|
|
Кол ичество |
|
ное количе- |
Характер |
|
команд или |
||
ство объек- |
|
сигналов |
|||
команды или |
|||||
тов (или |
сигнала |
|
С ДП |
С К v^Ta |
|
датчиков) |
|
||||
на кусте |
|
|
|
пакует |
на ДП |
5 |
Включение, |
5 |
О |
||
|
отключе |
5 |
|
||
|
ние, |
за- |
5 |
||
|
прос о со |
|
—* |
||
1 |
стоянии |
|
5 |
||
Открытие, |
|
1 |
1 |
||
|
остановка, |
1 |
1 |
||
|
закрытие |
1 |
1 |
||
5 |
Сигнал |
об |
|
— |
5 |
|
аварии |
|
|||
10 |
Сигнал |
изме- |
— |
10 |
|
|
рения |
|
|
||
5 |
Выбор дат- |
5 |
**5 |
||
|
чика |
|
|
||
1 |
Сигнал'об |
|
— |
1 |
|
|
аварии |
|
|||
3 |
Сигнал поло- |
—— |
4 |
||
|
жения |
< |
|||
1 |
Команда и |
|
|
||
|
сигнал |
в >1- |
1 |
1 |
|
|
зова |
|
|
||
31 |
|
|
|
| 24 |
39 |
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
•) Ответ на запрос о состоянии осуществляется по тракту исполнительной сигнализации и не требует дополнительных сигналов.
*♦) Сигналы измерения давления осуществляются не кодовыми генератора ми, а от отдельного генератора.
Тракт приема-передачи команды с ДП на кустовую насосную станцию (ИП)
Тракт приема-передачи с ДП на куст состоит из следующих бло ков: выбора, шифратора, управления, генераторов, передающего устройства ДП, приемного устройства ИП, широкополосного усили теля тональных частот, фильтров, дешифратора и исполнительных органов.
Для посылки команды с ДП на ИП — команды на включение или отключение двигателя, запроса о состоянии двигателя (вклю-
118