Станция управления электроприводом погружного насоса
Устройство относится к электротехнике и предназначено для работы с электроприводами погружных насосов на основе вентильных электродвигателей (бесконтактных синхронных электродвигателей с постоянными магнитами) и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для подъема пластовых жидкостей из скважин.
Задачей полезной модели является повышение надежности станции управления электрическим приводом погружного насоса и повышение безопасности работы установки.
Станция управления электроприводом погружного насоса, содержит шкаф с установленной в нем аппаратурой управления, защиты, отображения и передачи информации.
Новым в устройстве является то, что станция дополнительно снабжена устройством торможения, состоящим из одного или нескольких параллельно, последовательно или комбинированно соединенных балластных резисторов, контактора, имеющего два входа и две группы нормально замкнутых контактов, с одной стороны соединенного с преобразователем частоты, а с другой стороны соединенного с балластными резисторами, платы управления контактором, имеющей шесть входов, три из которых соединены с преобразователем частоты, один соединен со светодиодным индикатором, один соединен с фазой сети питания, один соединен с корпусом и два выхода, соединенные с контактором.
Заявляемое устройство относится к электротехнике и предназначено для работы с электроприводами погружных насосов на основе вентильных электродвигателей (бесконтактных синхронных электродвигателей с постоянными магнитами) и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для подъема пластовых жидкостей из скважин.
Известны устройства, станция управления погружными электронасосами /патент на полезную модель 
22964/ и станция управления асинхронными двигателями /патент на полезную модель 29335/, размещенные в металлических шкафах, имеющих сложную форму. Эти шкафы имеют секции ввода кабелей, силовые отсеки и отсеки для размещения аппаратуры управления. Станции содержат устройства, обеспечивающие работу электронасосов, управление ими и индикацию параметров работы электродвигателей, а также их защиту. Однако эти станции предназначены для управления асинхронными двигателями и не могут быть использованы для управления вентильными в силу принципиальных отличий конструкции этих электрических машин от асинхронных.
Близким по технической сущности к заявляемому устройству, является станция управления электронасосами /патент на изобретение 2219650/, выполненная в виде шкафа, в котором на передней панели размещены органы управления и индикации, а силовая аппаратура, работающая с высокими напряжениями, размещена внутри. Шкаф имеет составную форму в виде двух параллелепипедов и выполнен трехсекционным. В меньшем верхнем отсеке (отсеке управления) на передней панели размещены органы управления и индикации, а в нижнем большем отсеке (силовом отсеке) размещена силовая аппаратура. На задней панели корпуса дополнительно установлена секция ввода кабелей, корпус которой выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, передняя панель которого выполнена открывающейся, а нижняя панель имеет кабельные люки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, является станция управления электроприводом погружного насоса /патент на полезную модель 64275/, выполненная в виде шкафа, представляющего собой моноблок с четырьмя отсеками, закрываемыми металлическими дверями с поворотными замками.
Недостатками данного устройства является низкая надежность станции при управлении электроприводом насоса в случае обесточивания оборудования. При плановом или внезапном нештатном обесточивании станции в насосных установках в случае отсутствия или пропуска обратного клапана под действием давления откаченной пластовой жидкости, находящейся в насосно - компрессорных трубах, возникает обратное турбинное вращение, передающееся вентильному электроприводу, который в режиме генератора вырабатывает и подает на станцию управления высокое напряжение, вызывающее выход из строя элементов станции управления. При этом возникает опасность поражения персонала электрическим током.
Задачей полезной модели является повышение надежности станции управления электрическим приводом погружного насоса и повышение безопасности работы установки.
Требуемый результат достигается тем, что станция управления электроприводом погружного насоса, содержащая шкаф с установленной в нем аппаратурой управления, защиты, отображения и передачи информации, согласно изобретению, дополнительно снабжена устройством торможения, состоящим из одного или нескольких параллельно, последовательно или комбинированно соединенных балластных резисторов, контактора, имеющего два входа и две группы нормально замкнутых контактов, с одной стороны соединенного с преобразователем частоты, а с другой стороны соединенного с балластными резисторами, платы управления контактором, имеющей шесть входов, три из которых соединены с преобразователем частоты, один соединен со светодиодным индикатором, один соединен с фазой сети питания, один соединен с корпусом и два выхода, соединенные с контактором.
В станции управления электроприводом погружного насоса изменен функциональный набор элементов, а также их связи между собой. Это позволило повысить надежность и безопасность станции.
Сущность полезной модели поясняется фигурами.
Фиг.1. Станция управления электроприводом погружного насоса. Вид сзади при открытых дверях отсеков.
Фиг.2. Станция управления электроприводом погружного насоса. Вид спереди приоткрытых дверях отсеков.
Фиг.3. Станция управления электроприводом погружного насоса. Функциональная схема.
Станция управления 1 электроприводом погружного насоса отличается от прототипа /патент на полезную модель 64275/ наличием устройства торможения электропривода при возникновении турбинного вращения. (Фиг.1).
Устройство торможения состоит из платы управления 2, контактора 3 и балластных резисторов 4. (Фиг.1 и Фиг.2).
Плата управления 2 контактором 3 имеет шесть входов (5, 6, 7, 8, 9, 10), три из которых соединены с преобразователем частоты 11, один соединен со светодиодным индикатором 12, один соединен с фазой сети питания, один соединен с корпусом и два выхода (13, 14), соединенных с контактором 3. (Фиг.3)
Контактор 3, имеет два входа и две группы нормально замкнутых контактов, с одной стороны соединен с преобразователем частоты 11, а с другой стороны соединен с балластными резисторами 4.
Балластные резисторы 4 представляют собой один или несколько параллельно, последовательно или комбинированно соединенных резисторов, состоящих из проволоки с большим удельным сопротивлением, намотанной на керамические изоляторы.
Из соображения техники безопасности устройство торможения расположено внутри станции и защищено от прикосновения закрытыми на замки дверьми.
Плата защиты 2 с контактором 3 установлены в отсеке преобразования в передней части станции 1. Балластные резисторы 4 установлены в отсеке охлаждения в задней части станции для обеспечения отвода тепла.
Для обеспечения техники безопасности введен индикатор 15 наличия опасного напряжения на выводных клеммах станции 1. Индикатор 15 выполнен в виде светодиода красного цвета и установлен в отсеке подключения в задней части станции 1 или на двери отсека подключения. (Фиг.2).
В исходном состоянии станция 1 обесточена и контактор 3 с нормально замкнутыми контактами коммутирует балластные резисторы 4 с вентильным электродвигателем погружной одновинтовой насосной установки.
При запуске станции 1 плата управления 2 контактором 3 фиксирует наличие команды на запуск, начало работы вентильного электродвигателя и включает контактор 3. При этом нормально замкнутые контакты контактора 3 размыкаются и отключают балластные резисторы 4 от вентильного электродвигателя.
При выключении штатным образом, аварийном останове, плановом или внезапном обесточивании станции 1 столб пластовой жидкости, находящейся в насосно-компрессорных трубах выше насоса, воздействуя на насос, приводит его в турбинное вращение. Турбинное вращение передается вентильному электродвигателю, который, при этом, начинает работать в генераторном режиме. Плата управления 2 контактором 3 фиксирует отсутствие команды на запуск вентильного электродвигателя и обесточивает контактор 3. Нормально замкнутые контакты выключенного контактора 3 подключают балластные резисторы 4 в нагрузку вентильному электродвигателю, работающему в режиме генератора, и, таким образом, тормозят электропривод. Электроэнергия, генерируемая вентильным электродвигателем, работающим в генераторном режиме, выделяется в балластных резисторах 4 в виде тепла и рассеивается в окружающую среду.
Устройство торможения защищает станцию управления от выхода из строя при штатном или аварийном останове, при плановом или внезапном обесточивании станции. Индикатор наличия опасного напряжения в результате турбинного вращения обеспечивает индикацию и на обесточенной станции.
Станция управления электроприводом погружного насоса, содержащая шкаф с установленной в нем аппаратурой управления, защиты, отображения и передачи информации, отличающаяся тем, что станция дополнительно снабжена устройством торможения, состоящим из одного или нескольких параллельно, последовательно или комбинированно соединенных балластных резисторов, контактора, имеющего два входа и две группы нормально замкнутых контактов, с одной стороны соединенного с преобразователем частоты, а с другой стороны соединенного с балластными резисторами, платы управления контактором, имеющей шесть входов, три из которых соединены с преобразователем частоты, один соединен со светодиодным индикатором, один соединен с фазой сети питания, один соединен с корпусом, и два выхода, соединенные с контактором.
