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

стабилизаторы; 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

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

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

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

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.

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

•) 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