Электропривод станка-качалки для глубиннонасосной установки

Патент 504284

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (") 504284 (51) М. Кл.

Н 02 P 5/00

F 04 В 49/06 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено19.03. 73 21)18ОЭО72у2? с присоединением заявки №Гююудюрстювнный кюм:.тют

Сююютю Министрюе СССР юю лелин извюрвтюиий н ютирытий (23) Приоритет(43) Опубликовано25.02.76 бюллетень № 7 (46) Дата опубликования описаний26,03.76. (т?3) удК621.313..2 (088.8 1

Б. М. Плющ и Э. М. Фархадэаююв (72) Авторы изобретения (7?) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОЙ СТАНКА-KA ?A K?4 ELH

ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к области электропривода в нефтедобывающей промышленности, а именно к электроприводу станковкачалок глубиннонасосных установок, и может быть осуществлено на нефтяных промыслах, где ведется глубиннонасосная эксплуатация нефтяных скважин.

Работа станка-качалки характеризуется циклическим графиком нагрузки с периодом цикла, равным продолжительности одного качания. Вследствие значительной неравномерности графика нагрузки возрастает величина максимальной и среднеквадратичной мощности, что приводит к завышению установленной мощности приводного электродвигателя и ухудшению его энергетических показателей. Кроме того, вследствие жесткой механической характеристики электропривода станка-качалки с асин ронным короткозамкнутым электродвигателем, являющимся s настоящее время наиболее распространенным электроприводом станка-качалки, возникают большие динамические моменты и динамические усилия в насосных штангах и других кон.структивных узлах станка-качалки.

Основной причиной возникновения нагрузок динамического характера является быстрое приложение и снятие нагрузки от веса столба жидкости в момент начала хода плунжера вверх и вниз, являю)цееся причиной вибрации штанг. Наличие динамических нагрузок искажает динамограм?и му в точке подвеса штанг по сравнению .c динамограммой, полученной с учетом только статических нагрузок

Приложение дополнительной нагрузки динамического характера, связанной с

15 началом движения столба жидкости и нижнего конца колонны штанг, в конце периода деформации при ходе вверх приводит к увеличению максимальной нагрузки на штанги, По окончании периода разгрузки хО в конце деформации при ходе вниз прило» жение дополнительной нагрузки динамического характера приводит к уменьше нию минимальной нагрузки на штанги.

Увеличение максимальной нагрузки и

25,амплитуды изменения нагрузки на штанги

504

284, тиристорным преобразователем, блока (разность между максимальной и мийимальной нагрузкой на штанги(приводит к снижению прочности колонны штанг, сле довательно, к брлее частому обрыву штанг

Применение устройства с программам кулачком приводит к существенному выравниванию иагрузочной диаграммы эликтропривода станка-качалки и к несколько большему снижению максимальных усилий и амплитуды изменения усилий в штангах тяжелых станков-качалок и к увеличению этих усилий в штангах легких станковкачалок. Однако эти изменения максимальных усилий и амплитуды изменения усилий е штангах также происходят в незначительных пределах.

Кроме того, в связи с тем, что точный профиль кулачка определяется исходя из конкретной кривой изменения момента на валу двигателя, который зависит от режима откачки (диаметра насоса, длины хода, число качаний, глубины подвески насоса), типа станка-качалки, геолого-эксплуатационных свойств месторождения, то для каждой глубиннонасосной установки требуется определенный профиль, соответствующий данной нагрузочной диаграмме. (Белью изобретения является существенное выравнивание графика нагрузки электропри вода станков-качалок при одновременном ограничении максимальных усилий и амплитуды изменения усилий в штангах как тяжелых, так и легких станков-качалок с помощью устройства, единого для всех типов станков-качалок и режимов откачки.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить установленную мощность электродвигателя, повысить к.п.д. и коэффициент мощности электродвигателя, снизить колебания напряжения в сети, улучшить условия работы штанг и снизить количество обрывов штанг, увеличить межремонтный период работы глубиннонасосной установки.

Указанная цель достигается применением обратной связи в функции усилия в штангах, тока нагрузки двигателя, производительности станка-качалки и датчика хода станка-качалки в системе тиристорный преобразователь-двигатель.

На чертеже показана схема регулируемого тиристорного электропривода переменного тока станка-качалки, позволяющая выравнить нагрузочную диаграмму двигателя при одновременном ограничении динамических усилий и амплитуды усилий в штангах.

Электропривод состоит из тиристорного преобразователя 1, блока управления 2

1б

ДО

Зб

40 питания 3, выпрамителя 4, усилителя постоянного тока 5, блоков сравнения 6 и 7, датчика усилия 8, датчика производительности 9, датчика хода 10, асинхронного двигателя 11 и тахогенератора 12.

При работе глубиннонасосной установки датчик хода 10 при ходе штанг вверх подсоединяет к блоку управления 2 тиРисторным,преобразователем блок .сравнения 6, а при ходе вниц блок сравнейиа 7.

На блок сравнения B подается напряжение сравнения, пропорци9нальное максимальной расчетной смтической! нагруз» ке на штанги P . и напряжение, ст.макс. снимаемое с датчика усилия. В случае, если напряжение сравнения больше напряжения, снимаемого с датчика усилия, то скорость spameíèÿ двигателя увеличивается; в случае, если наййяжение сравнения меньше напряжения, снимаемого с датчика усилия, то скорость вращения двигателя уменьшается. Кроме того, на блок сравнения 6 подается напряжение, пропорциональное току статора (обратная связь по току), благодаря которой скорость вращения двигателя снижается при увеличении момента на валу двигателя и увеличивается при снижении момента. В результате действия обратных связей по усилию в штангах и току статора двигателя скорость вращения увеличивается при минимальном моменте на валу двигателя, тем самым уменьшается провал момента, и уменьшается при максимальном моменте, тем самым уменьшается пик момента на валу двигателя. При этом скорость достигает своего минимального значения в конце периода деформации, т.е. в момент приложении нагрузки при ходе вверх. Вследствие этого максимальное усилие в штангах уменьш аетс я.

На блок сравнения 7 подается напряжение сравнения, пропорциональное мини« мальной расчетной статической нагрузке на штанги Рст мин " "апр маемое с датчика усилия. В случае, если напряжение сравнения больше напряжения, снимаемого с датчика усилия, то скорость вращения двигателя уменьшается; в случае, если напряжение сравнения меньше напряжения, снимаемого с датчика усилии, то скорость вращения двигателя увеличивается, Кроме того, на блок сравнения 7 подается напряжение, пропорциональное току статора (обратная связь по току), благодаря которой; аналогично, как и при ходе вверх, скор сть вращения двигателя

504204 снижается при увеличении момента на ва- @ о р м у л а лу двигателя и увеличивается при снижении момента. Электропрн

6 изобретения

Подписное

Филиал ППП «Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

В результате действия обратных свя:зей по усилию в штангах и току статора двигателя скорость врашени : двигателя

; увеличивается при минимальном моменте на валу двигателя, тем самым уменьшается провал момента, и уменьшается при максимальном моменте, тем самым уменьшается пик момента на валу двигателя.

При этом скорость достигает своего минимального значения в конце периода дефорИ мании, т.е. в момент снятия нагрузки при ходе вниз. Вследствие этого минимальное усилие в штангах увеличивается, а следовательно, уменьшается амплитуда измене ния усилия в штангах.

СоЯранение средней производительности глубиннонасосной установки постоянной достигается при помоши датчика производительности 9, действующего на блоки сравнения 6 и 7. Яб

ВНИИПО Заказ 114 1ираж Я82 вод станка-качалки для глубиннонасосной установки, содержаший трех фазный тиристорный преобразователь, блок управления этим преобразователем и трех1 фазный асинхронный электродвигатель, .отличающийся тем,что,с целью ограничения усилий в конструктивных элементах глубиннонасосной установки и уменьшения вероятности обрыва штанг при сохранении средней производительности, в нем использованы датчики усилия, хода, тока и производительности, выходы которых. подключены ко входам двух сум маторов, причем на первый сумматор, .под, ключенный к блоку управления при ходе ,,штанги вверх, подается напряжение, про,порциональное максимальной расчетной

1 статической нагрузке на штанги, а на второй сумматор, подключенный к бло ку управления, при ходе штанги вниз, подается напряжение, пропорциональное ! минимальной расчетной статиЬт ческой нагрузке на штанги,