摘要:介紹了油田潛油電泵控制系統(tǒng)中電機保護器的功能、軟件及應(yīng)用,說明了電機保護器應(yīng)用于潛油電泵的必要性。
關(guān)鍵詞:智能保護器 功能 油田潛油電泵 應(yīng)用
1 引言
隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展和油田開發(fā)的需要,為了提高油田采油速度和最終采收率,應(yīng)用機械采油方法是整個油田開發(fā)過程中的一個重要步驟。潛油電泵作為一種重要的機械采油設(shè)備在油田的開采上起著越來越重要的作用。
潛油電泵控制系統(tǒng)由潛油電泵控制柜、GPRS收發(fā)裝置、監(jiān)控軟件等組成。潛油電泵控制柜用于油田潛油電泵控制,供交流頻率50Hz、60Hz,電壓380至2500V,電流至200A及以下的潛油電泵使用,其核心元件為潛油電泵智能保護器。GPRS收發(fā)裝置用于將電泵控制柜測得的電參數(shù)、其它儀表的工藝參數(shù)上傳給控制系統(tǒng)。監(jiān)控軟件用于HMI操作使用。
2 智能保護器
智能保護器對潛油電泵實現(xiàn)保護、測量、控制功能。安科瑞公司的ARD3T電動機保護器就是針對潛油電泵的專屬保護產(chǎn)品。ARD3T產(chǎn)品包括主體模塊、測量模塊、開關(guān)量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊,并配以觸摸屏用以實時顯示測量及保護參數(shù)。
ARD3T潛油電泵智能保護器
2.1 測量功能
智能保護器配合保護型電流互感器可實現(xiàn)三相電流測量、電流曲線實時顯示,電流互感器可達到10倍過載。通過外部變壓器可實現(xiàn)三相電壓測量、電壓曲線實時顯示。保護器中電流互感器、電壓互感器的倍數(shù)可根據(jù)實際參數(shù)任意設(shè)置。同時保護器可測量頻率、功率并可統(tǒng)計使用的電能值,通過溫度傳感器可測量潛油電泵的溫度值。這些參數(shù)為潛油電泵的保護提供了依據(jù)。
2.2 保護功能
油田用潛油電泵在運行過程中,由于其工作環(huán)境等因素,故障率很高,傳統(tǒng)的保護儀在電機出現(xiàn)故障時一般不能及時有效地對電機加以保護,常導(dǎo)致電機電泵燒壞,造成停產(chǎn)事故。ARD3T智能型保護器是根據(jù)我國油田電泵現(xiàn)狀及油井實際生產(chǎn)需要而設(shè)計的,能對電泵實施綜合保護的產(chǎn)品。它可以檢測和控制電機的運行狀況,防止電機因不正常運行而引起的損壞。
2.2.1 過載保護
導(dǎo)致潛油電泵過載的原因有許多,包括保護器失效或電纜頭結(jié)構(gòu)不合理造成井液進入電機;電機絕緣性能在頻繁電壓波動、啟停泵過程中損壞;出砂導(dǎo)致長時間高負(fù)荷運行,造成運行電流過大使電纜芯線產(chǎn)生高溫,破壞絕緣;井下作業(yè)過程中潛油電纜損傷;因砂或雜質(zhì)導(dǎo)致泵卡,等等。各種原因最終都表現(xiàn)為運行電流過大。電機在過負(fù)載情況下,長時間超過其額定電流運行時,會導(dǎo)致電機過熱,絕緣降低而燒毀,保護器根據(jù)電機的發(fā)熱特性,計算電機的熱容量,模擬電機發(fā)熱特性對電機進行保護。過載保護的延時時間隨著電流過載倍數(shù)的增加按反時限減少。
過載保護電流—時間對照表
過載特征曲線圖
2.2.2 欠載保護
當(dāng)電動機所帶負(fù)載為泵式負(fù)載時,電動機空載或欠載運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生危害,保護器提供欠載保護。導(dǎo)致潛油電泵欠載的原因主要包括油管刺穿、泄油閥漏、沉砂管漏導(dǎo)致的管柱漏失;地層供液差、防砂篩管異物堵導(dǎo)致的供液不足;泵、管柱砂堵、泥漿堵;泵軸、分離器軸斷等等。當(dāng)三相的平均電流與額定電流的百分比低于欠載設(shè)定值時,保護器將在動作(延時)設(shè)定時間內(nèi)動作。欠載保護的延時時間隨著電流欠載倍數(shù)的增加按反時限減少。
倍率 |
脫扣時間(s) |
1 |
60 |
0.9 |
49.59 |
0.83 |
41.67 |
0.67 |
26.67 |
0.5 |
速斷 |
欠載保護動作時間對照表
欠載特征曲線圖
2.2.3 其他功能
產(chǎn)品還具有電流不平衡、過電壓、欠電壓、電壓不平衡等反時限保護功能;具有斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等定時限保護功能;電流歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出、電壓歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能;客戶打卡簽到功能;具有故障記錄功能;參數(shù)掉電不丟失。
2.3 技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù) |
指 標(biāo) |
潛油電泵工作電源 |
380至2500V |
頻率 |
50Hz、60Hz |
ARD3T輔助電源 |
AC/DC 110 / 220V,功耗≤15VA |
觸摸屏輔助電源 |
DC 24V |
電動機額定工作電流 |
6.3(1.2A-3150A) |
采用外置電流互感器 + 測量模塊
CT、PT可設(shè)置 |
漏電 |
50mA-1A |
采用測量模塊 + 漏電流互感器 |
3A-30A |
繼電器輸出觸點容量 |
阻性負(fù)載 |
AC250V、6A;DC24V、6A |
感性負(fù)載 |
AC250V、2A;DC24V、2A |
主體開關(guān)量輸入、輸出 |
4DI、4DO,DI可以為干節(jié)點或濕節(jié)點 |
開關(guān)量模塊 |
4DI、3DO,DI可以為干節(jié)點或濕節(jié)點 |
溫度模塊 |
外接傳感器類型:PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC
傳感器路數(shù):3路
傳感器對應(yīng)測量范圍:
PT100/PT1000:-50°C~+500°C
Cu50:-50°C~+150°C
PTC/NTC:100Ω~30kΩ |
模擬量模塊 |
可實現(xiàn):2路4~20mA輸入測量,2路4~20mA變送輸出
4~20mA輸入測量精度±0.5%
4~20mA輸出最大帶載能力為≤500Ω |
主體通訊 |
RS485:Modbus-RTU |
通訊模塊 |
RS485:雙Modbus-RTU、Profibus |
環(huán)境 |
工作溫度 |
-10oC~55oC |
貯存溫度 |
-25oC~65oC |
相對濕度 |
≤95﹪不結(jié)露,無腐蝕性氣體 |
海拔 |
≤2000m |
污染等級 |
3級 |
防護等級 |
主體IP20,分體顯示模塊IP45(安裝在柜體上) |
安裝類別 |
III級 |
3 觸摸屏
觸摸屏使用昆侖通泰產(chǎn)品,輔以專屬軟件可實時顯示電泵的運行狀態(tài),方便運維人員觀察和掌握現(xiàn)場電泵工作情況。
軟件界面:
主界面 電流實時曲線
電壓實時曲線 事件記錄
4 潛油電泵控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
5 結(jié)語
本文介紹了安科瑞油田潛油電泵用電機保護器的功能及監(jiān)測界面,采用該綜合保護器可以減少電機運行中的電器故障,可以檢測和控制電機的運行狀況,并防止電機因不正常運行引起的損壞。
6 公司簡介
安科瑞電氣股份有限公司[股票代碼:300286.SZ]是一家為智能電網(wǎng)用戶端提供智能電力監(jiān)控、電能管理、電氣安全等系統(tǒng)性解決方案的國內(nèi)少數(shù)幾家領(lǐng)先企業(yè)之一。
公司自2003年6月成立以來,專注于用戶端智能電力儀表的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,產(chǎn)品線涵蓋了智能電網(wǎng)用戶端的低壓電力信號采集、測量、計量、監(jiān)控、保護及系統(tǒng)集成,主要有網(wǎng)絡(luò)電力儀表、智能馬達控制器、導(dǎo)軌式安裝電能表、電量傳感器、光伏匯流箱、有源濾波器、醫(yī)療潔凈電源柜等產(chǎn)品以及智能電力監(jiān)控與電能管理、建筑能耗分析管理、電氣火災(zāi)監(jiān)控、數(shù)據(jù)中心用電監(jiān)控、光伏電站監(jiān)控、ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線電能管理等系統(tǒng)方案。
公司擁有嘉定區(qū)級技術(shù)中心,是高新技術(shù)企業(yè)和軟件企業(yè)。先后參與GB/T22264-2008《安裝式數(shù)字電測量儀表》、JB/T10736-2007《低壓電動機保護器》、GB/T15576-2008《低壓成套無功補償裝置》、GB/T22387-2008《剩余電流動作繼電器》等多項電力儀表國標(biāo)和行標(biāo)的起草或編制。截止到2011年12月,公司擁有授權(quán)專利100余項和70余項計算機軟件著作權(quán);ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表列為國家重點新產(chǎn)品,公司被上海經(jīng)信委列為智能電網(wǎng)重點企業(yè)之一。
2007年,公司在江蘇江陰的生產(chǎn)基地建成投產(chǎn),一期工廠廠房面積10000平方米,是智能電力儀表行業(yè)中首家采用無鉛化SMT生產(chǎn)工藝的企業(yè),為公司產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;瘜嵤┨峁┝吮U稀?010年3月,公司技改,將車間進行防靜電改造,使生產(chǎn)環(huán)境進一步提升,同時,在生產(chǎn)上引進MES管理系統(tǒng),每道工序都進行條形碼掃描,使整個生產(chǎn)進度和過程都得到了控制?;緦崿F(xiàn)了無紙化管理,節(jié)約了生產(chǎn)成本,提高了管理效率。
安科瑞商標(biāo)和產(chǎn)品先后被評為上海市著名商標(biāo)和名牌產(chǎn)品,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于上海世博工程、廣州亞運會工程、援哥斯達黎加國家體育場工程、京津高鐵電力監(jiān)控、敦煌10MW光伏示范電站、中國銀行浦東數(shù)據(jù)中心、印度50萬噸焦化等國內(nèi)外重大項目中,贏得了較好的市場聲譽。
參考文獻:
安科瑞電氣股份有限公司樣本資料
文章來源:《電氣技術(shù)》 2014年 第1期
技術(shù)支持:王長幸(1985-),女,江蘇安科瑞電器制造有限公司 ,漢族,本科,工程師,主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng) 郵箱:acrelwx@163.com; 0510-86179961 QQ:2880263323 網(wǎng)址:http://www.jyacrel.cn/ http://ipd.acrel.cn/