Система контроля за состоянием погружного электродвигателя

Использование: Изобретение относится к электронной промышленности и может быть использовано для контроля за состоянием погружного электродвигателя. Сущность изобретения: Устройство содержит датчики давления, температуры и вибрации, станцию управления, источник напряжения постоянного тока, процессор, усилитель мощности, трансформатор, устройство сопряжения с силовой линией, узел токоввода, выполненный из изоляционной колодки с контактными гильзами. Контактные гильзы соединены проводами первого типа с обмоткой статора электродвигателя. Датчик давления состоит из последовательно соединенных тензопреобразователя давления, усилителя напряжения датчика давления и аналого-цифрового преобразователя датчика давления. Датчик температуры состоит из последовательно соединенных чувствительного элемента датчика температуры, усилителя напряжения датчика температуры и аналого-цифрового преобразователя датчика температуры. Станция управления соединена с первичной обмоткой трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора посредством силовой линии соединена с узлом токоввода. Выход устройства сопряжения соединен со входом источника напряжения постоянного тока. Первый выход источника напряжения постоянного тока соединен с усилителем мощности, второй - с тензопреобразователем давления, третий - соответственно с усилителями напряжения и аналого-цифровыми преобразователями датчиков давления и температуры, чувствительным элементом датчика температуры, процессором и датчиком вибрации. Выход усилителя мощности соединен со входом устройства сопряжения. Аналого-цифровой преобразователь датчика давления интегрирован в процессор. Выход аналого-цифрового преобразователя датчика температуры соединен с процессором. Выходы датчика вибрации подключены ко входам процессора. Выход процессора через усилитель мощности соединен со входом устройства сопряжения. Устройство сопряжения проводом второго типа соединено с узлом токоввода. Вторичная обмотка трансформатора проводом третьего типа соединена со станцией управления.

Изобретение относится к электронной промышленности и может быть использовано для контроля за состоянием погружного электродвигателя.

Известно устройство для защиты погружного электродвигателя, содержащее первый и второй блоки управления, источник напряжения, делитель напряжения, генератор импульсов, блок регулирования, выпрямитель, коммутатор, первый измерительный блок, содержащий датчики температуры, давления и вибрации (заявка на изобретение РФ № 2001110609. МПК (7) Р 02 Р 7/08. Приоритет от 20 04.2001г.).

Недостатком устройства является наличие относительно большого числа комплектующих устройство элементов и сложной электронной схемы его выполнения.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, обеспечение идентичного результата при наличии относительно малого количества элементов при относительно простой электронной схеме устройства.

В системе контроля за состоянием погружного электродвигателя, содержащей датчик давления, датчик температуры, датчик вибрации, станцию управления, источник напряжения предлагается:

- устройство дополнительно снабдить процессором, усилителем мощности, источником напряжения постоянного тока, трансформатором, устройством сопряжения с силовой линией, узлом ввода, состоящим из изоляционной колодки с контактными гильзами;

- контактные гильзы соединить проводами первого типа с обмоткой статора погружного электродвигателя;

- датчик давления выполнить из последовательно соединенных тензопреобразователя давления, усилителя напряжения датчика давления и аналого-цифрового преобразователя датчика давления;

- датчик температуры изготовить в виде интегральной микросхемы, состоящей из последовательно соединенных чувствительного элемента датчика температуры, усилителя

напряжения датчика температуры и аналого-цифрового преобразователя датчика температуры;

- станцию управления соединить с первичной обмоткой трансформатора;

- вторичную обмотку трансформатора посредством силовой линии соединить с узлом токоввода;

- выход устройства сопряжения соединить со входом источника напряжения постоянного тока;

- первый выход источника напряжения постоянного тока соединить с усилителем мощности, второй выход - с тензопреобразователем давления, а третий выход -соответственно с усилителем напряжения датчика давления, аналого-цифровым преобразователем датчика давления, чувствительным элементом датчика температуры, усилителем напряжения датчика температуры, аналого-цифровым преобразователем датчика температуры, датчиком вибрации и процессором;

- выход усилителя мощности соединить со входом устройства сопряжения;

- аналого-цифровой преобразователь датчика давления интегрировать в процессор;

- выход аналого-цифрового преобразователя датчика температуры соединить с процессором;

- два выхода датчика вибрации подключить к двум входам процессора;

- выход процессора через усилитель мощности соединить со входом устройства сопряжения;

- устройство сопряжения проводом второго типа соединить с узлом токоввода;

- вторичную обмотку трансформатора проводником соединить со станцией управления.

В результате достигается требуемый результат.

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой изображена принципиальная схема системы контроля за состоянием погружного электродвигателя.

На фигуре приняты следующие обозначения: 1 - аналого-цифровой преобразователь датчика давления; 2 - аналого-цифровой преобразователь датчика температуры; 3 - датчик

вибрации; 4 - источник напряжения постоянного тока; 5 - погружной электродвигатель; 6 - провод третьего типа; 7 - процессор; 8 - силовая линия; 9 - станция управления; 10 - тезопреобразователь давления; 11 - трансформатор масляный повышающего напряжения; 12 - узел токоввода; 13 - усилитель мощности; 14 - усилитель напряжения датчика давления; 15 - усилитель напряжения датчика температуры; 16 -устройство сопряжения, 17 - чувствительный элемент датчика температуры; 18 - провод первого типа; 19 - провод второго типа.

Система контроля за состоянием погружного электродвигателя состоит из датчика давления, датчика температуры, датчика вибрации 3, станции управления 9, источника напряжения постоянного тока 4, процессора 7, усилителя мощности 13, трансформатора масляного повышающего напряжения 11, устройства сопряжения 16 с силовой линией 8 и узла токоввода 12.

Узел токоввода 12 является элементом электрического разъема для подсоединения силовой линии 8 и представляет собой изоляционную колодку с контактными гильзами.

Контактные гильзы соединены с проводами первого типа 18 с обмоткой статора погружного электродвигателя 5.

Датчик давления состоит из последовательно соединенных тензопреобразователя давления 10, усилителя напряжения 14 датчика давления и аналого-цифрового преобразователя 1 датчика давления.

Тензопреобразователь давления 10 выполнен в соответствии со схемой «замкнутый мост». Он позволяет преобразовать избыточное давление в электрический сигнал. Питание тензопреобразователя давления 10 осуществляется стабилизированным напряжением постоянного тока.

Датчик температуры представляет собой интегральную микросхему, состоящую из последовательно соединенных чувствительного элемента 17 датчика температуры, усилителя напряжения 15 датчика температуры и аналого-цифрового преобразователя 2 датчика температуры. Микросхема датчика температуры имеет цифровой вход.

Микросхема преобразует физический параметр - температуру в цифровой код.

Чувствительный элемент 17 датчика температуры представляет собой полупроводник.

Датчик вибрации 3 представляет собой интегральный акселерометр, чувствительный элемент которого представляет собой эталонную массу. Вибрацию эталонной массы микросхема преобразует в импульсный сигнал. Информацию несет ширина импульса -скважность. Микросхема имеет два канала для измерения вибрации в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с отдельными выходами для каждой плоскости.

Станция управления 9 предназначена для управления погружным электродвигателем 5 и блоком телеметрии. Основные функции станции управления 9: изменение параметров работы погружного электродвигателя 5, его защита от недопустимых значений вибрации, температуры, давления, тока, напряжения и мощности.

Процессор 7 предназначен для анализа информации с датчиков давления, температуры и вибрации 3, выполнения вычислительных операций, кодирования и передачи информации.

Аналого-цифровой преобразователь 1 датчика давления интегрирован в процессор 7.

Устройство сопряжения 16 представляет собой систему полосовых и режекторных фильтров.

Усилитель мощности 13 выполнен в виде интегральной микросхемы.

Силовая линия 8 выполнена в виде трехжильного кабеля.

Станция управления 9 соединена с первичной обмоткой трансформатора 11.

Вторичная обмотка трансформатора 11 посредством силовой линии 8 соединена с узлом токоввода 12.

Выход устройства сопряжения 16 соединен со входом источника напряжения постоянного тока 4.

Первый выход источника напряжения постоянного тока 4 соединен с усилителем мощности 13, второй выход - с тензопреобразователем давления 10, а третий выход -соответственно с усилителем напряжения 14 датчика давления, аналого-цифровым

преобразователем 1 датчика давления, чувствительным элементом 17 датчика температуры, усилителем напряжения 15 датчика температуры, аналого-цифровым преобразователем 2 датчика температуры, датчиком вибрации 3 и процессором 7.

Выход усилителя мощности 13 соединен со входом устройства сопряжения 16.

Аналого-цифровой преобразователь 1 датчика давления интегрирован в процессор 7.

Аналого-цифровой преобразователь 2 датчика температуры подключен к процессору 7.

Два выхода датчика вибрации 3 подключены к двум входам процессора 7.

Выход процессора 7 через усилитель мощности 13 соединен со входом устройства сопряжения 16.

Устройство сопряжения 16 проводом второго типа 19 соединено с узлом токоввода 12.

Вторичная обмотка трансформатора 11 проводом третьего типа 6 соединена со станцией управления 9. Это соединение предусмотрено для контроля за сопротивлением изоляции системы: «погружной электродвигатель 5 - силовая линия 8 - трансформатор 11», а также для обеспечения работы блока телеметрии.

Устройство работает следующим образом.

На станцию управления 9 подают трехфазное напряжение. Со станции управления 9 напряжение через трансформатор 11 посредством силовой линии 8 подают на погружной электродвигатель 5 и устройство сопряжения 16.

С устройства сопряжения 16 через источник напряжения постоянного тока 4 напряжение подают на датчики давления, температуры и вибрации 3 и усилитель мощности 13.

После измерения давления масла в погружном электродвигателе 5 через усилитель напряжения 14 датчика давления и аналого-цифровой преобразователь 1 датчика давления цифровая информация поступает в процессор 7.

Сигнал (информация) с датчиков температуры и вибрации 3 также поступает в процессор 7.

После анализа поступившей с датчиков давления, температуры и вибрации информации с помощью процессора 7 она поступает в устройство сопряжения 16.

Затем сигнал с устройства сопряжения 16 попадает на станцию управления 9 для анализа и принятия оператором и/или станцией управления 9 соответствующего решения.

Пример конкретного выполнения устройства.

Устройство подключено к погружному электродвигателю 5 типа 7 ПЭД 32-117 МВ5. Мощность указанного электродвигателя составляет 32 кВт, а напряжение -1000 В.

Станция управления 9 типа АЛСУ-А-180-ПТ-У1 имеет мощность 180 кВт и предназначена для управления асинхронным электродвигателем и блоком телеметрии.

Силовая линия 8 выполнена в виде трехжильного кабеля типа КПБП 3×16.

В датчике давления использован тензопреобразователь давления 10, преобразующий избыточное давление и работающий в диапазоне от 0 до 25 МПа.

Интегральный датчик температуры работает в диапазоне от -50°С до +150°С.

Интегральный датчик вибрации 3 работает в диапазоне от 0 до 10 g при полосе частот от 0 до 400 Гц.

Трансформатор 11 типа ТМПН имеет следующие характеристики: мощность 100кВт, входное напряжение - 380 В и выходное напряжение - 1000 В.

Процессор 7 типа PIC16 имеет следующие характеристики: объем памяти - 4 кБайт, рабочую частоту - 4 МГц и напряжение - 5 В.

Создан промышленный образец устройства, показана надежность и эффективность его работы.

Система контроля за состоянием погружного электродвигателя, содержащая датчик давления, датчик температуры, датчик вибрации, станцию управления, предназначенную для изменения параметров работы погружного электродвигателя, и источник переменного напряжения, отличающаяся тем, что устройство дополнительно снабжено процессором, предназначенным для анализа информации с датчиков давления, температуры и вибрации и выполнения вычислительных операций, усилителем мощности, источником напряжения постоянного тока, трансформатором масляным повышающего напряжения, устройством сопряжения с силовой линией, узлом токоввода, являющимся элементом электрического разъема для подсоединения силовой линии и представляющего собой изоляционную колодку с контактными гильзами, соединенными проводами с обмоткой статора погружного электродвигателя, причем датчик давления состоит из последовательно соединенных тензопреобразователя давления, усилителя напряжения датчика давления и аналого-цифрового преобразователя датчика давления, датчик температуры представляет собой интегральную микросхему, состоящую из последовательно соединенных чувствительного элемента датчика температуры, усилителя напряжения датчика температуры и аналого-цифрового преобразователя датчика температуры, станция управления соединена с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка трансформатора посредством силовой линии соединена с узлом токоввода, выход устройства сопряжения соединен со входом источника напряжения постоянного тока, первый выход источника напряжения постоянного тока соединен с усилителем мощности, второй выход источника напряжения постоянного тока соединен с тензопреобразователем давления, третий выход источника постоянного тока соединен соответственно с усилителем напряжения датчика давления, аналого-цифровым преобразователем датчика давления, чувствительным элементом датчика температуры, усилителем напряжения датчика температуры, аналого-цифровым преобразователем датчика температуры, датчиком вибрации и процессором, выход усилителя мощности соединен со входом устройства сопряжения, аналого-цифровой преобразователь датчика давления интегрирован в процессор, аналого-цифровой преобразователь датчика температуры подключен к процессору, два выхода датчика вибрации подключены к двум входам процессора, выход процессора через усилитель мощности соединен со входом устройства сопряжения, устройство сопряжения проводом соединено с узлом токоввода, а вторичная обмотка трансформатора проводом соединена со станцией управления.