header
ecnblog
ecncentr

Защиты УЭЦН на СУ

Методика настройки защит на СУ

ecnbloger1
ecnbloger2
ecnbloger3
барабан с кабелем установка ЭЦН
играть браузерные игры
сайт знакомств фотострана
Добыча нефти УЭЦН OIL-ECN.RU  © 2013-2021 | Настройка защит на СУ скважины с УЭЦН |
1.

Настройка защиты от  перегрузки



Настройка защиты от перегрузки необходима для остановки электродвигателя при работе с рабочими токами, превышающими номинальные, с целью предотвращения перегрева ПЭД и электропробоя обмотки статора. Настройка защиты УЭЦН на СУ от перегрузки осуществляется перед запуском УЭЦН. Методика настройки  защиты на СУ от перегрузки осуществляется в соответствии с руководством по эксплуатации станции управления.
Для станций управления не имеющих контроллера значение уставки по ЗП определяется по формуле:
ЗП = Iном./Ктр.,

где: ЗП  – значение уставки на ИП (индикаторе потенциометра),
Iном. – номинальный ток двигателя, А;
Ктр. – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Для станций управления с микропроцессорным управлением (контроллером) значение уставки ЗП определяется по формуле:

ЗП = 1,05 * Iном.,

где: ЗП  – значение уставки на ИП (индикаторе потенциометра),
   Iном. – номинальный ток двигателя, А.
Значение уставки времени срабатывания ЗП – 120 секунд.
2.

Подбор оптимального напряжения

Подбор оптимального напряжения на выходе повышающего трансформатора производится после откачки раствора глушения и выхода УЭЦН на установившийся режим работы. Подбор осуществляется пошаговым снижением напряжения, т.е. переключением отпаек трансформатора. В процессе снижения напряжения, обязательным является, контроль рабочего тока ПЭД, в случае увеличения тока вернуть переключатель отпаек ТМПН в предыдущее положение.
3.
Настройка защиты от срыва подачи
Настройка защиты от срыва подачи ЗСП включает в себя следующие операции:
• подбор оптимального напряжения ПЭД;
• проверка наличия в станции управления УЭЦН ячейки ЗСП с предварительной индикацией отключения.
УЭЦН работает в нормальном режиме, когда приток приблизительно равен номинальной производительности установки, а динамический уровень стабилен
(Нд = const). В таких условиях рабочий ток Iраб, потребляемый ПЭД должен быть постоянен.
В случае, нестабильного притока жидкости, динамический уровень может опуститься до критического уровня, когда развиваемый насосом напор будет недостаточен для преодоления гидростатического давления столба жидкости в НКТ. В этом случае насос перестает перекачивать жидкость и работает в холостую. Это явление называется срывом подачи. Срыв подачи может быть вызван и другими причинами:
• большое содержание свободного газа на приеме электроцентробежного насоса;
• засорение НКТ, обратного клапана или проточных каналов в насосе;
• неисправность устьевой арматуры или нефтесборных коллекторов  (отсутствие прохода).
В случае срыва подачи, происходят явления, негативно влияющие на работоспособность УЭЦН:
• отсутствие движения жидкости вдоль ПЭД приводит к его повышенному нагреву;
• КПД насоса h=0%, при этом потребляемая насосом мощность обычно не ниже 50% от номинальной. В условиях отсутствия подачи все энергия, потребляемая насосом, расходуется только на нагрев насоса и окружающей его жидкости;
• нагрев жидкости в насосе может приводить к локальному парообразованию, что в свою очередь провоцирует сухое трение в рабочих деталях насоса и их повышенный износ.
Обычно срыв подачи сопровождается такими последствиями, как плавление кабеля, нарушение герметичности гидрозащиты, электропробой изоляции обмотки статора ПЭД.
Для предотвращения таких явлений в СУ предусмотрена защита от срыва подачи (ЗСП). Поскольку при срыве подачи потребляемая мощность существенно ниже, чем в нормальном режиме работы, работа ЗСП основана на контроле потребляемого тока. В случае достижения критически низкого значения тока СУ отключает УЭЦН. В связи с этим ЗСП иногда называют защитой от недогруза.
4.
Проверка работоспособности  защиты по срыву подачи
Проверка работоспособности защиты по срыву подачи (ЗСП) производится при закрытой манифольдной задвижке на ФА. Давление опрессовки при проверке работоспособности ЗСП не должно превышать 60 атм. 
Минимальный динамический уровень, с которого можно производить проверку ЗСП рассчитывается по формуле:

Н дин = Рнас - 600(м), где Рнас  - напор УЭЦН
Ожидаемое  давление, которое разовьет при опрессовке насос в зависимости от динамического уровня можно определить по формуле:

Р буф = ( Р нас – Н дин ) / 10 + Рзат; ( кгс/см2)
5.
Настройка ЗСП путем расчетов по току холостого хода ПЭД
Данная методика предполагает установку защиты, учитывая ток холостого хода двигателя Iх.х. значение, которого устанавливается в ходе испытаний, и указывается в эксплуатационном паспорте УЭЦН. Для настройки защиты необходимо:
•  уточнить значения Iх.х. и Iраб. Значение рабочего тока фиксируется на амперметре (ШГС5805) или дисплее контроллера;
• помнить что ток холостого хода двигателя после подбора оптимального напряжения (Uдв.опт) будет отличаться от паспортных данных. Фактическая величина Iхх при Uдв.опт. рассчитывается по приближенной формуле:
Где: Iхх  - ток холостого хода при напряжении, отличном от номинального;
Iхх ном  - номинальный ток холостого хода (по паспортным данным);
Uдв.ном. - номинальное напряжение двигателя;
Uдв.опт.  -  оптимальное напряжение двигателя (отпайка трансформатора ТМПН, ТСПН и т.п.)
• для ШГС 5805 также необходимо, опытным путем уточнить порог срабатывания ЗСП (I откл, mA), который может находиться в диапазоне от 2,0 до 2,2 mA. Для этого, вращая подстрочный потенциометр ЗСП фиксируют показания миллиамперметра соответствующие моменту срабатывания защиты;
• для ШГС 5805 значение уставки ЗСП рассчитывается по формуле:
6.
Настройка ЗСП по активной составляющей рабочего тока ПЭД
При недогрузке электродвигателя по сравнению с рабочим режимом значительно уменьшается момент на валу электродвигателя, в то время как реактивная составляющая тока достаточно велика.  Поэтому при недогрузке активная составляющая тока электродвигателя уменьшается в значительно большей степени, чем полный ток. В связи с этим принцип работы защиты от недогрузки основан на вычислении активной составляющей тока (фактической загрузки) электродвигателя и сравнения ее с уставкой, установленной в процентах от номинального активного тока (номинальной загрузки). Поскольку реактивная составляющая мощности не зависит от нагрузки, ЗСП работающая по общему току менее точна, чем ЗСП работающая по активной составляющей тока. Такой принцип позволяет сделать работу защиты от недогрузки более четкой и снизить требования к точности настройки защиты для обеспечения гарантированного отключения электродвигателя при недогрузке. Рекомендуется применять СУ, отслеживающие активную составляющую потребляемого тока, который пропорционален полезной мощности двигателя.
Активная составляющая тока вычисляется по формуле:
Iа = Iдв.  х   cosj,

где Iдв. - измеренное значение полного тока электродвигателя, А;
cosj - коэффициент мощности, вычисленный по сдвигу фаз между током и напряжением электродвигателя.
Номинальный активный ток электродвигателя вычисляется по формуле:

Iа ном = Iдв. ном.  х  cosj ном,

где Iдв. ном - номинальный ток;
cosj ном. - номинальный коэффициент мощности.
Уставка срабатывания защиты от недогрузки устанавливается в процентах от Iа ном. Фактическая загрузка электродвигателя вычисляется по формуле:

Загрузка = Iа / Iа ном.  х  100%.

Как только фактическая загрузка электродвигателя уменьшится до значения уставки, защита от недогрузки будет приведена в действие.
7.
Настройка ЗСП по загрузке погружного двигателя
• Защиту от срыва подачи (ЗСП) при запуске (выводе на режим) выставлять на 15% ниже рабочего тока электродвигателя.
• Защиту от срыва подачи, при подтверждении вывода скважины на режим (контрольной проверке), выставлять с учётом степени загрузки ПЭД (таблица №1) после подбора оптимального напряжения.
Таблица №1 Настройка ЗСП по загрузке ПЭД
Примечание (*) - Для СУ типа ШГС-5805 значение уставок ЗСП указаны для ячеек с порогом срабатывания 2,2. В случае нахождения порога срабатывания между значениями 1,9 и 2,2 к порогу срабатывания прибавить процент снижения нагрузки. И тогда таблица будет иметь следующий вид:
Загрузка, %% снижения от величины IрабЗначения уставок для ШГС 5805, при пороге срабатывания
1,922,12.2
менее 50522,12,22,3
от 50 до 70102,12,22,32,4
70 и более152,22,32,42,5
Загрузка, %% снижения от величины IрабЗначения уставок ЗСП для различных типов СУ**
ШГС-5805*Борец, ЭлектонСУА («АЛНАС»)«МиниБэус» (НЭК); MDFN, MCP (Reda)ШГС МЭСК  А/кВт
менее 5052,3(загрузка) - 5единиц0,95*Iраб0,95*Iраб 0,95*Загруз.
от 50 до 70102,4(загрузка) - 10 единиц0,90*Iраб0,90*Iраб 0,9*Загруз.
70 и более152,5(загрузка) - 15 единиц0,85*Iраб0,85*Iраб 0,85*Загруз.
Примечание (**) - Для СУ, которые не указаны в таблице, защиту от недогруза выставлять согласно технического описания. При определении величины уставки руководствоваться загрузкой ПЭД и соответствующему ей % снижения от величины Iраб.
• Загрузка ПЭД определяется по соответствующему параметру на контроллере СУ или по имеющейся функции контроля активной составляющей мощности ЭЦН. В случае отсутствия в СУ такой возможности определять как отношение рабочего тока к номинальному току электродвигателя умноженного на 100%.
• В случае несоответствия дебита скважины напорной характеристике насоса, а также при наличии признаков выделения газа на приёме УЭЦН допускается уменьшение % уставки срабатывания ЗСП на величину меньшую, чем указано в таблице № 10.
• После установки ЗСП настроечный потенциометр ячейки ЯФУ – 0710 СУ типа ШГС – 5805 зафиксировать гайкой. В СУ имеющих функцию «пароль», ввести пароль. Сделать соответствующую отметку в эксплуатационном паспорте и формуляре СУ.
8.
Настройка защиты от перепадов напряжения в питающей сети
Настройка защиты от перепадов напряжения производится с целью стабилизации работы УЭЦН.

Для ШГС 5805.

Максимальное напряжение: Umax = 420 В
Минимальное напряжение: Umin = 340 В
Задержка времени срабатывание установить не менее 0,5 секунды.

Для СУ с контроллером.

Максимальное напряжение: Umax = 420 В
Минимальное напряжение: Umin = 340 В
Задержка времени срабатывание установить не менее 0,5 секунды.
Образец Формуляр СУ Информация на СУ УЭЦН
НаименованиеДанныеДанныеДанные
№ скважины
Дата вызова подачи
Тип УЭЦН
Тип обратного клапана
L спуска, м
Тип ПЭД
U1 первичное, В
U2 вторичное, В
I номинальный, А
I рабочий, А
I холостого хода, А
ЗСП, мА, А, кВт, %
ЗП, мА, А, кВт, %
ЗСП откл. (мА для ШГС)
R изоляции, Ом
Дата подтверждения / изменения режима
Настройка ЗСП на закрытую задвижку
Время самозапуска СУ
дата ППР
Ф.И.О. эл.монтера ЭПУ
9.
Настройка защиты от перекоса фаз по току
Защита от перекоса фаз по току необходима для стабильной работы ПЭД, что обеспечит его максимальную наработку на отказ. Рекомендуемый перекос фаз по току не должен превышать 10%.
Процент перекоса фаз по току вычисляется по следующей формуле:
где: I – перекос фаз по току (%),
      
Imax – максимальное отклонение тока от среднего значения,
       Icp – среднеарифметическое значение токов фаз
При обнаружении несимметрии токов необходимо измерить значения тока в амперах в каждой фазе при трех вариантах подключения электродвигателя к сети, показанных на рис.1. Наилучшей схемой подключения электродвигателя будет та, при которой процент перекоса фаз по току окажется наименьшим, и при этом электродвигатель будет работать с максимальной эффективностью и надежностью.
Рисунок 1. Возможные схемы подключения
Сняв показания токов, с помощью простых арифметических операций можно вычислить процент несимметрии токов во всех указанных выше схемах подключения.
Схема #1Схема #2Схема #3
С = 51А
В = 44А
А = 52А
А = 50А
С = 48А
В = 52А
В = 50А
А = 49А
С = 51А
Пример расчета оптимального перекоса фаз по току:

1. Сумма трех показаний в схеме #1: С = 51 А
                                                    В = 44 А
                                                    А = 52 А
                                                    Всего = 147 А
2. Среднее значение тока: 147/3 = 49 А
3. Наибольшее отклонение от среднего значения: 49 – 44 = 5 А
4. Процент перекоса фаз по току: (5/49) х 100 = 10,2 %
Таким образом, перекос фаз по току в схеме #1 составляет 10,2%. Вычислив аналогичным способом значения перекоса фаз по току в схемах #2 и #3, получим, соответственно, 4% и 3%.
Сравнив полученные значения  во всех трех схемах подключения электродвигателя, получим, что наилучший показатель - в схеме #3. Что касается остальных, то в схеме #2 процент несимметрии находится на допустимом уровне, а схема №1 в связи с высоким перекоса фаз по току использована быть не может. Подобное переключение фазных проводов может применяться и в тех случаях, когда необходимо определить, следствием какой причины является перекос фаз по току - источником питания или электродвигателем.
Если наибольшее значение тока при всех схемах подключения зарегистрировано в одной и той же фазе, это означает, что перекос фаз по току исходит от источника питания. Если же наибольшее значение тока регистрируется в разных фазах в зависимости при различных схемах подключения, то перекос фаз может быть вызван дефектом токоведущих частей УЭЦН или плохим контактом в местах их соединений.
10.
Настройка защиты от перекоса фаз по напряжению
Защита от перекоса фаз по напряжению, так же как и защита от перекоса фаз по току необходима для стабильной работы ПЭД. Значение перекос фаз по напряжению не должно превышать 10%.
11.
Настройка защиты от низкого сопротивления системы «ТМПН - Кабель - ПЭД»
Защита от низкого сопротивления системы «ТМПН – Кабель – ПЭД» предназначена для предотвращения электропробоя токоведущих частей системы. Значение уставки низкого сопротивления системы «ТМПН – Кабель – ПЭД» не должно превышать 30 кОм.
12.
Настройка защиты от турбинного вращения
Защита от турбинного вращения предназначена для предотвращения запуска УЭЦН при сливе жидкости из НКТ. Значение уставки 5 Гц.
Нормальный разгон – программа разгона 0.1/3600  (2Гц в сутки);
Критерии применения: режим работы УЭЦН стабильный (токовые нагрузки ровные); давление на приеме насоса более 40 атм.;
стабилизация выноса мехпримесей.

Осторожный разгон – программа разгона 0.1/7200 – 0,1/5400  (1 – 1,5 Гц в сутки);
Критерии применения: режим работы УЭЦН удовлетворительный (колебания токовых нагрузок не приводят к остановке УЭЦН по недогрузу (ЗСП) или перегрузу (ЗП)); давление на приеме насоса более 40 атм.; стабилизация выноса мехпримесей.

Быстрый разгон (до ранее достигнутой рабочей частоты) – программа разгона 0.1/120-360  (1Гц за 20 мин - 1Гц за 60 мин); Критерии применения: применяется для быстрого возврата на рабочую частоту после текущих или плановых отключений УЭЦН при стабильном режиме работы до остановки (токовые нагрузки ровные).

Согласно результатам испытаний по термодинамике и вибродиагностике работа на частотах ниже промышленной частоты характеризуется меньшими значениями нагрева и вибрации погружного оборудования. Допускается продолжительная работа погружного двигателя в диапазоне частот 40-60 Гц, при условии обеспечения запаса мощности ПЭД (работа насоса с повышенной частотой вращения ротора). Допускается пуск импортных погружных электродвигателей (REDA, Centrilift) с частоты 35 Гц. При выводе на режим необходимо избегать резкого увеличения частоты, что влечет за собой массированный выброс КВЧ.

производительность насоса ЭЦН – изменяется линейно (прямо пропорционально изменению частоты);

  Q=Q50*F/50,
     
напор насоса ЭЦН  – изменяется в квадратичной зависимости (относительно изменения частоты);

  Н=Н50*(F/50)2

потребляемая насосом ЭЦН мощность - изменяется в кубической зависимости (относительно изменения частоты);

  N=N50*(F/50)3

мощность двигателя ПЭД – изменяется линейно (прямо пропорционально изменению частоты).

Расчет притока по темпу отбора жидкости.    Qпр.= Qгзу – (Нд2-Нд1)*V*24*(60/Т) (м3/сут)

Приток рассчитывается как:     Q=DН*V*24*(60/Т) (м3/сут)
13.
Настройка программ разгона на СУ с частотным преобразователем
                             Содержание

01. Подготовка к запуску УЭЦН
02. Условия подбора УЭЦН расчет типоразмера
03. Комплектация УЭЦН тестирование и выходной контроль
04. Пробный пуск УЭЦН
05. Вывод на режим скважины с УЭЦН
06. Настройка защит на СУ скважин с УЭЦН
07. Вывод скважины на режим с ЧРП частотным преобразователем
08. Аварийные остановки УЭЦН
09. Уставки СУ станций управления УЭЦН
Запуск УЭЦН  >  Подбор УЭЦН  > Комплектация УЭЦН  >  Пробный запуск УЭЦН  >Вывод на режим УЭЦН  >

Вывод на режим с ЧРП  > Настройка защит на СУ УЭЦН  > Значения уставок на СУ УЭЦН> Аварийные остановки УЭЦН