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

чен — отключен), управления задвижкой (закрыть, открыть или остановить в промежуточном положении), подключения датчиков давления к измерительному тракту, вызова к телефону, — нажимая соответствующую кнопку на блоке выбора, подключают передаю­ щее устройство для связи с выбранным ИП. Выбор ИП необходим, поскольку все ИП управляются одними и теми же органами управ­ ления. Затем, переводя ключ управления блока шифратора, вклю­ чают генераторы с соответствующими фиксированными частотами кода тонального спектра. Этими частотами модулируется передаю­ щее устройство.

Одновременно включается блок управления, служащий для пе­ реключения приемно-передающего устройства с приема на переда­ чу, а также для ограничения длительности посылки импульса.

Радиоимпульс, модулированный двумя фиксированными частотами кода (соответствующими данному сигналу), поступает на вход приемного устройства ИП. С выхода приемного устройства сложный сигнал тональной частоты поступает на широкополосный усилитель, на выходе которого находится блок фильтров, где проис­ ходит частотное разделение сигнала. От фильтров срабатывают ре­ ле блока дешифратора, образующие цепи исполнительных органов.

Тракт приема-передачи с кустовой насосной станции (ИП) на ДП

Тракт приема-передачи с кустовой насосной станции на ДП со­ стоит из следующих элементов: датчиков телеобъектов, блока шиф­ ратора, блока управления, передающего устройства ИП, приемного устройства ДП, широкополосного усилителя, блока фильтров, блока дешифратора и блока контроля и сигнализации.

При срабатывании того или иного датчика телеобъекта вклю­ чается шифратор, который включает генераторы на соответствую­ щие фиксированные частоты кода. Одновременно шифратор вклю­ чает блок управления, выполняющий функции, аналогичные блоку управления ДП.

Радиоимпульс модулированный двумя частотами кода, по­ ступает на вход приемного устройства ДП, откуда сложный сигнал низкой частоты поступает на вход широкополосного усилителя. Вы­ ход усилителя связан с блоком фильтров, в котором происходит ча­ стотное разделение сигналов. По выходе из блока фильтров сигналы поступают на блок дешифратора, реле которого воздействуют на блок контроля и сигнализации.

Тракт измерения давления

Тракт измерения давления включает следующие элементы: блок управления измерением, датчик давления, измерительный генера­ тор, блок управления передачей, передающее устройство ИП, при­ емное устройство диспетчерского пункта, широкополосный усили­

ло

-Гель и блок измерения давления, состоящий из частотомера с визу­ альным прибором,-проградуированным в кГ1см2.

Для измерения давления использован частотный метод. Выбран­ ный с ДП датчик давления подключается к измерительному генера­ тору, который модулирует передающее устройство частотой (то­ нального спектра), пропорциональной измеряемому давлению. Мо­ дулированный сигнал поступает на приемное устройство ДП. От­ сюда сигнал низкой частоты поступает на широкополосный усили­ тель и далее на блок измерения.

Описание действия аппаратуры диспетчерского пункта

Аппаратура диспетчерского пункта обеспечивает передачу сиг­ налов управления и контроля на -кустовые насосные станции (ИП), а также прием следующих сигналов: квитирующих (исполнитель­ ных), состояния управляемых объектов при запросе, положения уровня воды в резервуаре, расхода воды на каждой напорной ма­ гистрали, аварийных (при заполнении помещения насосной, при аварийном отключении электродвигателей насосов и т. д.), измере­ ния давления в напорном и всасывающем коллекторах, а также те­ лефонного вызова.

Радиоканал связи каждой кустовой насосной станции имеет свою фиксированную частоту. В соответствии с этим на ДП число прием­ но-передающих устройств соответствует числу телемеханизированных кустов. Для каждого куста на ДП имеется свой приемный тракт, состоящий, кроме приемно-передающего устройства, из ши­ рокополосного усилителя, фильтров дешифратора и панели сигна­ лизации и контроля.

Однако элементы управления (ключи и кнопки управления, ши­ фратор и измеритель давления) — общие для всех ИП. Это сделано для того, чтобы коэффициент одновременности управления можно было принять равным нулю, т. е., чтобы диспетчер мог одновремен­ но управлять только одним объектом. Для этой цели на всех ИП для управления телеобъектами с одним и тем же порядковым номе­ ром (двигатель № 1, 2 и т. д.) принят один и тот же код, т. е. сиг­ нал, состоящий из определенной комбинации двух частот тональ­ ного спектра. Это позволяет иметь одни и те же элементы управле­ ния — ключи управления электродвигателями насосных агрегатов и задвижек, ключи выбора датчика измерения давления, ключи конт­ роля за состоянием двигателей (включен—отключен), шифратор и измеритель давления (частотомер с визуальным прибором).

Применение одних и тех же элементов управления для всех под­ ключенных кустов, кроме значительного уменьшения числа элемен­ тов схемы, имеет еще и то преимущество, что исключает элемент случайности в посылке команд, поскольку для этого нужно сделать последовательно две операции: одну — для подключения передаю­ щего устройства данного куста и другую — для посылки сигнала управления.

120

Подключение ИП к приему команды (рис. 51). Для подключе­ ния элементов управления к приемно-передающему устройству соот­ ветствующей кустовой насосной станции служат кнопочные пере­ ключатели КВ, число которых соответствует числу подключенных кустов. При нажатии кнопки КВ приемно-передающее устройство выбранного куста подготовится к переключению с приема на пере­ дачу. Контактами этой же кнопки к выходу усилителя приемного ка-

Рис. 51. Схема подключения передающего устройства при передаче сигналов

нала выбранного куста одновременно подключается частотомер из­ мерительного прибора.

Передача команды управления (рис. 52). Команды управления— включение или отключение электродвигателя насосного агрегата, управление регулируемой задвижкой, запрос о состоянии электро­ двигателя насосного агрегата (включен — отключен), вызов для те­ лефонных переговоров, а также подключение измерительных датчи­ ков (при измерении по выбору) производятся ключами и кнопочны­ ми переключателями,-размещенными на панели управления.

После того, как кнопкой КВ произведен выбор куста, на телеобъ­ ект которого должна быть подана команда, можно приступить к ее передаче.

Передача команды на включение или отключение электродвига­ теля насосного агрегата осуществляется переводом ключа КУ в то или иное положение (верхнее — на включение, нижнее — на отклю­ чение) . При этом контакты ключа КУ замкнут цепи реле шифрато­ ра А и Б, которые включат генераторы на выработку комбинации частот кода, соответствующей данной команде. Одновременно кон­ тактами этого же ключа замкнутся цепи реле пуска 771 и реле пе­ реключения приемно-передающего устройства П2. При срабатыва-

121

-звв

Рис. 52. Схема шифратора и блока управления ДП

пии реле 772 выход генераторов отключится его н. з. контактом от земли и подключится к передающему устройству, соответствующему выбранному кусту. Контактами того же реле /72 вход усилителя бу­ дет заземлен с целью защиты приемного тракта от действия соб­ ственного передатчика во время передач команд, что может приве­ сти к ложным срабатываниям собственного дешифратора. Приемно­ передающее устройство будет переключено с приема на передачу контактами реле П2.

Реле /7], сработав, разомкнет цепь реле ограничителя времени передачи радиоимпульса 0/7.

Продолжительность времени посылки сигнала определяется вре­ менем отпускания реле 077, которое зависит от постоянной време­

С— емкость конденсатора, подключенного параллельно обмотке реле 0/7, мкф.

Значение емкости С выбрано с таким расчетом, чтобы время по­ сылки сигнала было бы примерно равно 100 мсек.

По истечении времени удержания реле 0/7 питание с ключа уп­ равления КУ будет снято, и реле шифратора Л и Б обесточатся, что вызовет прекращение посылки сигнала. Одновременно н. о. контакт 0/7 разорвет цепь питания реле /72, вследствие чего выход генера-

122

тора отключится от передающего' устройства и подключится к зем­ ле; вход усилителя отключится от земли, и приемно-передающее устройство переключится с передачи на прием, после чего тракт приема снова будет готов к приему ответных сигналов с ИП.

Прекращение посылки сигнала и переключение с передачи на прием не зависит от положения ключа управления КУ. Он может находиться в положении посылки сигнала, но, поскольку реле 1р включено и, следовательно, реле 077 и П% отключены, посылка сиг­ нала прекращается, и устройство переключается с передачи на прием.

С целью уменьшения времени подготовки генераторов к выдаче сигнальных импульсов при передаче команд управления генераторы

ветствии с выбранным кодом) с одновременным переключением вы­ хода с земли на передающее устройство.

Аналогично посылке сигнала команды на включение и отключе­ ние насосного агрегата производится посылка запроса о состоянии насосного агрегата. Эта посылка осуществляется кнопками за­ проса КЗ.

Посылка команды на подключение датчика измерения давления осуществляется путем установки ключа КИ в положение I (верх­ нее) . Для измерения необходимо перевести ключ КИ в положение II (нижнее), подключив измеритель давления, который воспримет сиг­ налы измерения, поступающие с кустовой насосной станции.

Длительность сигналов измерения —5—8 сек. — выбрана с таким расчетом, чтобы диспетчер успел отметить значение измеряемого параметра по визуальному прибору.

Прием сигналов с кустовых насосных станций. Сигналы, ид.уптие с кустовых насосных станций, поступают на приемные устройства, которые нормально подключены к своим приемным трактам, т. е. ко входу усилителя и дальше к блоку фильтров и дешифратору. От пос­ тупивших на дешифратор сигналов срабатывают два реле (PPj— РРъ РР]—РР3 и т. д.), которые включают соответствующие сиг­ нальные реле или счетчики расхода жидкости.

Исполнительные и аварийные сигналы электродвигателя. Если с кустовой насосной станции не поступают сигналы о состоянии элек­ тродвигателей насосов, сигнальные реле обесточены и реле В (рис. 53,а), сигнализирующее включение, своими н. з. контактами замы­ кает цепь сигнальной лампы отключения ЛО (рис. 53,6); это указы­ вает, что двигатель отключен.

Если же двигатель включен, то после поступления ответного сиг­ нала на команду запроса реле В сработает, заблокируется, включит лампу ЛВ, сигнализирующую о включении, и разомкнет цепь лампы отключения ЛО. При поступлении сигнала отключения сработает реле отключения О, которое также заблокируется. При этом разом­ кнется цепь реле В, что вызовет отключение лампы ЛВ и включение лампы ЛО, а также включение аварийной лампы ЛА. Таким образом,

123

+1258

MIX-SO

пп

'^PAp+Piep

л1, jlwiwTlwi

Puc. 53. Схема дешифратора (а), сигнализации на ДП(б) и релакса­

торов (в)

при отключении насосного агрегата на панели диспетчерского пункта загораются сразу две лампы — ЛО и ЛА. Одновременно реле О включает релаксационный генератор и звуковой сигнал (рис. 53, в).

При каждом срабатывании реле, включающего лампу аварийного состояния (аварийного отключения насосного агрегата — ЛА, ава­ рийного положения нижнего уровня — ЛАН-, затопления — ЛАЗ и телефонный вызов — ЛТВ), контактами этого реле включаются зву­ ковой сигнал (звонок) и релаксационный генератор, в цепи лампы которого включено реле ПП. От каждого импульса релаксационного генератора реле ПП срабатывает и разрывает цепь питания аварий­ ных ламп, что заставляет включенную аварийную лампочку мигать, привлекая внимание диспетчера к аварийному объекту.

Отключение звукового сигнала и релаксатора осуществляется кнопкой К. При нажатии этой кнопки реле, сигнализирующее об аварийном состоянии, разблокируется, и, следовательно, звонок и ре­ лаксационный генератор отключатся. Одновременно кнопка К замк­ нет цепь питания аварийной лампочки, минуя контакт реле ПП, разорвет цепь питания звонка контактом данного аварийного реле и подготовит цепь данного реле к срабатыванию при поступлении пов­ торного аварийного сигнала.

Повторение сигналов происходит только при аварийных случаях, например, при аварийном отключении двигателя насоса из-за пере­ грева подшипников, падения давления на выходе насоса, перегрузки электродвигателя и т. п. Сигналы аварийного отключения посылают­ ся периодически до момента снятия аварии. При повторном сигнале реле О снова сработает, так как после включения кнопки К цепь реле О подготовлена к срабатыванию. Реле О сработает, заблокиру­ ется и замкнет цепь аварийной лампы ЛА.

Повторность сигналов указывает на то, что насосный агрегат от­ ключен в результате аварии.

При недопустимом перегреве обмоток статора электродвигателя насосного агрегата также сработает датчик; на'ДП будет послан аварийный сигнал, сработает и заблокируется соответствующее реле РТ и замкнет своими контактами цепь сигнальной лампы ЛТ. Раз­ блокировка реле РТ осуществляется кнопкой КА.

Сигналы положения управляемой задвижки. На ДП контроли­ руются три положения управляемой задвижки: полностью открыта, полностью закрыта и промежуточное положение. Каждому положе­ нию соответствует свое сигнальное реле и сигнальная лампа: пол­ ностью открытой задвижке — реле РОЗ и лампа ЛОЗ, промежуточ­ ному положению — реле РЗС и лампа ЛЗС, полностью закрытому положению — реле РЗЗ и лампа ЛЗЗ.

Сигналы положения уровня в резервуаре. Каждому положению уровня воды в резервуаре соответствует свое сигнальное реле, вклю­ чающее сигнальную лампу: верхнему — РВУ; среднему — РСУ; нижнему — РНУ и нижнему аварийному — РАУ. Указанные реле включают сигнальные лампы ЛВУ, ЛСУ, ЛНУ и ЛАУ.

125

При поступлении того или иного сигнала положения уровня сра­ батывает {^блокируется реле, соответствующее данному уровню. Одновременно данное реле включает сигнальную лампу и разблокировывает реле, сигнализировавшее о предыдущем состоянии уров­ ня. Например, в случае-заполнения резервуара при достижении уровнем воды среднего положения сработает реле РСУ и разблоки­ рует ранее включенное реле РНУ, сигнализировавшее о нижнем по­ ложении уровня. В случае если резервуар был заполнен до верх­ него предела и реле РВУ сигнализировало об этом положении вклю­ чением лампы ЛВУ, при опорожнении резервуара снова сработает реле, сигнализирующее о последующем состоянии уровня воды в резервуаре. Как при заполнении резервуара, так и при его опорож­ нении сигнал предыдущего состояния уровня снимается и на сиг­ нальной панели всегда горит лампа, соответствующая данному по­ ложению уровня. При срабатывании реле РВУ и РАУ одновремен­ но с включением сигнальных ламп включается и звуковой сигнал, который извещает диспетчера об аварийном состоянии уровня в ре­ зервуаре (верхний уровень указывает на угрозу перелива, а нижний аварийный — на угрозу холостой работы двигателя).

Сигналы измерения расхода воды. Измерение расхода воды в каждую нагнетательную скважину осуществляется электромагнит­ ными счетчиками СЧ, которые срабатывают от сигналов, поступаю­ щих с кустовой насосной станции. Каждый сигнал соответствует оп­ ределенному количеству поданной в нагнетательную скважину во­ ды; следовательно, по показаниям счетчиков можно определить сум­ марный расход воды в каждую скважину за данный промежуток времени.

Описание действия аппаратуры исполнительного пункта

Телемеханическая аппаратура кустовой насосной станции долж­ на обеспечить прием сигналов управления, посланных с ДП, и пе­ редачу на ДП следующих сигналов:

исполнения команд в случае аварийного отключения электродви­ гателя насосного агрегата;

положения уровня воды в резервуаре; измерения расхода воды по каждой скважине; перегрева обмоток статора электродвигателей; угрозы затопления помещения насосной;

вызова диспетчера для радиотелефонного разговора; измерения давления в напорном и всасывающих коллекторах.

агрегата и реле РО — при отключении насосного агрегата. Реле РВ или РО воздействуют на блок местной автоматики*) , в котором про-

*) Принцип действия блока местной автоматики описан ниже.

126

изойдет необходимая коммутация для включения или отключения данного насосного агрегата. Сигнал запроса о состоянии электро­ двигателей, проходит такой же путь, как и сигналы управления. При сигналах запроса на ИП сработают реле РК, которые своими кон­ тактами включат цепь ответной сигнализации.

Передача сигналов с ИП на ДП. Цепи шифратора для передачи сигналов с ИП на ДП (рис. 55) образуются из последовательно включенных контактов датчика, полупроводникового вентиля ВВ; контура задержки и ограничения, состоящего из параллельно вклю­ ченных конденсатора С и сопротивления R; полупроводниковых вен­ тилей ВП2; обмоток реле 1А, 2Л (и т. д.) и 1Б, 2Б (и т. д.). Реле группы Л и Б включают генераторы шифратора на соответствующие фиксированные частоты кода тонального спектра: реле группы Л — один, а реле группы Б — другой.

Емкость С в цепи управления служит для ограничения длитель­ ности импчльса (образует дифференцирующую цепочку с обмоткой реле Л и Б) при замыкани цепи управления передачей сигнала. По­ стоянные времени Tt и т, контура ограничения и задержки RC выбраны с таким расчетом, чтобы время ограничения, т. е. заряда конденсатора, было значительно меньше времени воздействия им­ пульса, а время задержки, т. е. разряда, — в несколько раз больше времени посылки радиосигнала, принятого равным 100 мсек. Та­ ким образом, при замыкании цепи шифратора время срабатывания реле А и Б уменьшится благодаря наличию емкости С; в то же вре­ мя благодаря наличию этой емкости на реле Л и Б проходит только один, импульс, независимо от длительности замыкания цепи датчи­ ком. Для того чтобы после размыкания цепи сигнализации путем повторного замыкания этой цепи можно было снова послать сигнал, необходимо разрядить конденсатор С. Разрядка конденсатора С осуществляется подключением к нему сопротивления R. При отклю­ чении источника питания от конденсатора С последний разрядится

127

Рис. 55. Схемы шифратора ИП (а), контроля уровня (б) и контроля за поло­

жением задвижки (в)