SU982139A1 - Устройство дл защиты погружного электродвигател от анормальных режимов - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для зашиты от анормальных режимов погружных электродвигателей, работающих в приводе насосов для добычи жидкости (нефти и воды) из скважин.

Известно устройство для защиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, в частности, от снижения сопротивления изоляции, содержащее источник питания и измеритель сопротивления изоляции (мегомметр), в измерительной цепи которого включено реле для выдачи сигнала на защитное отключение. При сопротивлении изоляции ниже допустимого уровня: устройство для защиты вырабатывает сигнал на отключение двигателя от питающей сетки [13.

Однако это устройство не позволяет контролировать температуру обмоток погружного электродвигателя и предупреждать выход его из строя по причине перегрева.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для зашиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, содержащее датчик температуры, установленный ⁵ на лобовых частях обмотки электродвигателя и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой электродвигателя и его заземленным корпусом, и установленный на поверхности мегомметр контроля изоляции с источником питания. Мегомметр связан с переключателем полярности и через дроссель подключен к нулевой точке вторичной обмотки силового питающего трансформатора, Источник питания магомметра включает в себя трансформатор и выпрямитель на полупроводниковом диоде. Для защиты погружного электродвигателя от проникно2о вения в его полость пластовой жидкости ' устройство содержит датчик влажности, который подключен параллельно температурному реле. С помощью переключателя полярности поочередно контролируются цепи датчиков температуры и влажности. Контролируемые параметры в любом положении переключателя регистрируются мегомметром. При температуре внутри корпуса электродвигателя выше допусти- 5 мой, либо при влажности трансформаторного масла между электродами датчика влажности выше допустимой срабатывает реле в цепи мегомметра, выдающего сигнал на отключение питания защищаемого 10 электродвигателя С 2 1

Однако известное устройство не обеспечивает надежную защиту погружного электродвигателя от анормальных режи мов, поскольку в нем используется один ^,5 измеритель - мегомметр с заранее заданной установкой срабатывания. Контроль же и зашита двигателя по изоляции (влажности) или температуре определяется положением переключателя полярности, ²⁰ при этом защита погружного двигателя с помощью известного устройства осуществляется либо только по перегреву, либо только по влажности (изоляции), но ' не одновременно. Даже если сделать ра- ²⁵ ' боту переключателя автоматической и с большой частотой, надежность защиты этим не обеспечивается из-за невозможности совместить две разные по величи, не уставки срабатывания в одном исполнительном элементе, которым является мегомметр.

Целью изобретения является повышение надежности защиты путем обеспечения непрерывного и одновременного конт- 35 роля температуры и изоляции обмоток погружного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, содержащее датчик температуры, установленный на лобовых частях обмотки электродвигателя, и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигателя и его зазем- <5 ленным корпусом, блок контроля изоляции с источником питания и выпрямителем, подключенный к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформато— ·, ра, дополнительнее снабжено блоком кон-т- 50 роля температуры и : соединенным с ним последовательно диодом, которые подключены параллельно блоку контроля изоляции, причем диод в цепи блока контроля температуры включен согласно с дио- 55 дом в цепи датчика- -температуры и встречно с выпрямителем источника питания блока контроля изоляции.

Благодаря тому, что устройство дополнительно снабжено блоком контроля температуры, который соединен последовательно с диодом, а вместе они подключены параллельно блоку контроля изоляции, появляется возможность одновременно и независимо от состояния изоляции вести контроль и температуры, и изоляции, что ведет к повышению надежности защиты погружного электродвигателя от возникающих анормальных оежимов, так как обеспечивается одновременная зашита и от перегрева двигателя, и от снижения сопротивления его изоляции.

Кроме того, включение диода в цепи блока контроля температуры согласно с диодом в цепи датчика температуры и встречно с выпрямителем источника питания блока контроля изоляции обеспечивает развязку цепей контроля изоляции и температуры, и хотя цепь контроля изоляции и цепь контроля температуры питаются от одного источника, но они проверяются благодаря указанному включению диода током разной полярности, что позволяет вести непрерывный контроль температуры и изоляции, а также повышает надежность зашиты погружного электродвигателя от анормальных режимов, одновременно исключая необходимость установки переключателя полярности.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для защиты .погружного электродвигателя от анормальных режимов содержит датчик 1 температуры , блок 2 контроля изоляции и блок 3 контроля температуры , Датчик 1 температуры установлен на лобовых частях обмотки 4 статора погружного электродвигателя. Последовательно с датчиком 1 температуры включен диод 5, который подключен к нулевой точке обмотки электродвигателя. Датчик 1 температуры заземлен.

Цепь контроля изоляции содержит блок 2 контроля изоляции, источник питания, состоящий из питающего трансформатора 6 и однополупериодного выпрямителя на диоде 7. Блок 2 контроля изоляции содержит измерительный прибор - мегомметр, вход которого через дроссель 8 подключен к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформатора 9, питающего электродвигатель. В цепи рабочей рамки мегомметра включено поляризованное реле, контакты которого используются в исполнительных цепях защиты >

Цепь непрерывного контроля температуры включает в себя блок 3 контроля температуры 4, содержащий измерительный прибор» например миллиамперметр, и исполнительный орган-реле, и диод 10. _s Диод 10 соединен последовательно с блоком 3 контроля температуры. Цепь непрерывного контроля температуры подключена параллельно блоку контроля изоляции; одним концом - к транформатору 6 источ-;о ника питания, а другим концом - к общей точке подключения дросселя 8 и мегомметра блока 2_; контроля изоляции. При этом диод 10 в цепи контроля температуры и диод 5 в цепи датчика 1 темпера— »5 туры включены согласно, а с диодом 7 источника питания блока 2 контроля изоляции диод 10 подключен встречно. Та- кое включение диодов· обеспечивает полную гальваническую развязку в цепях 20 контроля температуры и изоляции погружного электродвигателя.

Устройство, работает следующим обра зом.

При прохождении положительной полу - 25 волны напряжения источника питания по цепи вторичная обмотка трансформатора 6 - диод 7 - рабочая рамка мегоммет— ра блока 2 контроля изоляции - дроссель 8 - нулевая точка сетевого грансформа- зо тора 9 - сопротивление изоляции земля - вторичная обмотка трансформатора . 6 мегомметр блока 2 контроля изоляции измеряет величину сопротивления изоляции погружного двигателя. Через датчик 1 температуры ток при этом не идет, так как диод 5 не пропускает положительную волну тока. По цепи контроля температуры ток также не идет, так как диод 10 не пропускает положительную полуволну тока.

При смещении полярности напряжения источника питания на противоположную появляется цепь для прохождения сигнала: вторичная обмотка трансформатора 6 - земля - датчик 1 температуры - диод 5 - нулевая точка обмотки 4 статора двигателя - дроссель 8 - блок 3 контроля температуры - диод 10 - вторичная обмотка трансформатора 6. Тем самым обеспечивается включение в работу цепи контроля температуры.

При нормальной работе погружного электродвигателя производится непрерывный контроль сопротивления изоляции и температуры обмоток двигателя, причем контроль параметров сопротивления изоляции и теплового состояния происходит одновременно, непрерывно и автоматически.

При возникновении анормального режима, например при снижении величины сопротивления изоляции двигателя или увеличении температуры перегрева соответственно ниже и выше уставок реле в цепях контроля указанных параметров, происходит срабатывание этих реле, контакты которых включены в исполнительные цепи отключения и включения погружного электродвигателя.

Кроме того, при контроле состояния изоляции нет необходимости контролировать влажность трансформаторного масла, так как цепь контроля изоляции проходит не только по изоляции двигателя, но и по всему объему масла, заполняющего погружной электродвигатель, поэтому влажность трансформаторного масла контролируется одновременно с сопротивлением изоляции электродвигателя.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет повысить надежность защиты погружного электродви гателя от анормальных режимов путем обеспечения непрерывного и одновременного контроля температуры перегрева и состояния изоляции погружного электродвигателя.

Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает возможность исключить переключатель полярности и его коммутационные элементы; совместить дополнительно к контролю за состоянием изоляции обмоток двигателя контроль _t конт— ₍ роль за состоянием трансформаторного масла (так как измерительный ток мегомметра проходит и через изоляцию обмоток статора и весь объем трансформаторного масла); уменьшить габариты подземной части устройства (так как разделение цепей контроля изоляции и температуры осуществлено на поверхности).

Указанные показатели в совокупности обеспечивают более надежную защиту погружного электродвигателя от возникновения анормальных режимов и предупреждают погружной электродвигатель От выхода его из строя.

Экономический эффект от использования изобретения будет складываться за счет сокращения числа ремонтно-восстановительных работ на скважине по причине выхода из строя погружного электродвигателя; сокращения расходов на ремонт электродвигателя. ·

Claims (1)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНЫХ Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  зашиты от анормальных режимов погружных электродвигателей, работающих в приводе насосов дл  добычи жидкости (нефти и воды) из скважин. . Известно устройство дл  защиты погружного электродвигател  от анормальных режимов, в частности, от снижени  сопротивлени  изол ции, содержащее источник питани  и измеритель сопротивле ни  изол ции (мегомметр), в измеритель ной цепи которого включено реле дл  выдачи сигнала на защитное отключение. При сопротивлении изол ции ниже допустимого уровн : устройство дл  зашиты вырабатывает сигнал на отключение двигател  от питающей сетки 13. Однако это устройство не позвол ет контролировать температуру обмоток погружного электродвигател  и предупреждать выход его из стро  по причине перегрева . РЕЖИМОВ Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  зашиты погружного электродвигател  от анормальных режимов, содержащее датчик температуры, установленный на лобовых част х обмотки электродвигател  и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой электродвигател  и его заземленным корпусом, и установленный на поверхности мегомметр контрол  изол ции с источником питани . Мегомметр св зан с переключателем пол рности и через дроссель подключен к нулевой точке вторичной обмотки силового питающего трансформатора, Источник питани  магомметра включает в себ  трансформатор и выпр митель на полупроводниковом диоде. Дл  защиты погружного электродвигател  от проникновени  в его полость пластовой жидкости устройство содержит датчик влажности, который подключен параллельно температурному реле. С помощью переключател  пол рности поочередно контролируютс  цепи датчиков температуры и влажности. Контролируемые параметры в любом положении переключател  регистрируютс  мегомметром. При температуре внутри корпуса электродвигател  выше допустимой , либо при влажности трансформаторного масла между электродами датчика влажности выше допустимой срабатывает реле в цепи мегомметра, выдающего сигнал на отключение питани  защищаемого (Электродвигател  21 Однако известное устройство не обеспечивает надежную зашиту погружного электродвигател  от анормальных режимов , поскольку в нем используетс  один измеритель - мегомметр с заранее зада ной установкой срабатывани . Контроль же и зашита двигател  по изол ции (вла ности) или температуре определ етс  положением переключател  пол рности, при этом зашита погружного двигател  с помощью известного устройства осуществл етс  либо только по перегреву, либо только по влажности (изол ции), но не одновременно. Даже если сделать работу переключател  автоматической и с большой частотой, надежность защиты этим не обеспечиваетс  из-за невозможности совместить две разные по величи ,не уставки срабатывани  в одном исполнительном элементе, которым  вл етс  мегомметр. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности защиты путем обеспечени  непрерывного и одновременного конт рол  температуры и :изол ции обмоток по гружного электродвигател . Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  защиты погружного элек тродвигател  от анормальных режимов, содержащее датчик температуры, установ ленный на лобовых част х обмотки электродвигател , и подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигател  и его зазе мленным корпусом, блок контрол  изол ции с источником питани  и выпр мителем , подключенный к нулевой точке вторичной обмотки се тевого трансформато- ра, дополнительно, снабжено блоком кон-т рол  температуры и ; соединенным с ним последовательно диодом, которые подключены параллельно блоку контрол  изо л ции, причем диод в цепи блока контрол  температуры включен согласно с диодом в цепи датчика, температуры и встре но с выпр мителем источника питани  бл ка контрол  изол ции. Благодар  тому, что устройство дополнительно снабжено блоком контрол  температуры , который соединен последовательно с диодом, а вместе они подключены параллельно блоку контрол  изол ции, по вл етс  возможность одновременно и независимо от состо ни  изол ции вести контроль и температуры, и изал5щии, что ведет к повышению надежности защиты погружного электродвигател  от возникающих анормальных режимов, так как обеспечиваетс  одновременна  защита и от перегрева двигател , и от снижени  сопдртивлени  его изол ции. Кроме того, включение диода в цепи блока контрол  температуры согласно с диодом в цепи датчика температуры и встречно с выпр мителем источника питани  блока контрол  изол ции обеспечивает разв зку цепей контрол  изол ции и температуры, и хот  цепь койтрол  изол ции и цепь контрол  температуры питаютс  от одного источника, но они провер ютс  благодар  указанному включению диода током разной пол рности, что позвол ет вести непрерывный контроль температуры и изол ции, а также повышает надежность защиты погружного электродвигател  от анормальных режимов, одновременно исключа  необходимость установки переключател  пол рности. На чертеже изображена электрическа  схема предлагаемого устройства. Устройство Ш1Я защиты .погружного электродвигател  от анормальных режимов содержит датчик 1 температуры , блок 2 контрол  изол ции и блок 3 контрол  температуры . Датчик 1 температуры установлен на лобовых част х обмотки 4 статора погружного электродвигател . Последовательно с датчиком 1 температуры включен диод 5, который подключен к нулевой точке обмотки электродвигател . Датчик 1 температуры заземлен . Цепь контрол  изол ции содержит блок 2 контрол  изол ции, источник питани , состо щий из питающего трансформатора 6 и однополупериодного выпр мител  на диоде 7. Блок 2 контрол  изол ции содержит измерительный прибор - мегомметр , вход которого через дроссель 8 подключен к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформатора 9, питающего электродвигатель. В цепи рабочей рамки мегомметра включено пол ризованное реле, контакты которого используютс  в исполнительных цеп х защиты Цепь непрерывного контрол  температуры включает в себ  блок 3 контрол  температуры 4, содержащий измерительный прибору например миллиамперметр, и исполнительный орган-реле, и диод 10. Диод 10 соединен последовательно с бло ком 3 контрол  температуры. Цепь непрерывного контрол  температуры подклю чена параллельно блоку контрол  изол ци одним концом - к транформатору 6 источ кика питани , а другим концом - к обще точке подключени  дроссел  8 и мегомметра блока 2; контрол  изол ции. При этом диод Ю в цепи контрол  температу ры и диод 5 в цепи датчика 1 темпера- туры включены согласно, а с диодом 7 источника питани  блока 2 контрол  из л ции диод 1О подключен встречно. Та кое включение диодов- обеспечивает полную гальваническую разв зку в цеп х контрол  температуры и изол ции погруж ного электродвигател . Устройство, работает следующим образом . При прохождении положительной полу волны напр жени  источника питани  по цепи вторична  обмотка трансформатора 6 - диод 7 - рабоча  рамка мегоммет- ра блока 2 контрол  изол ции - дроссель 8 - нулева  точка сетевого трансформатора 9 - сопротивление изол ции - земл  - вторична  обмотка трансформатора . 6 мегомметр блока 2 контрол  изол ции измер ет величину сопротивлени  изол ции погружного двигател . Через датчик 1 температуры ток при этом не идет, так как диод 5 не пропускает положительную волну тока. По цепи контрол  температуры ток также не идет, так как диод 10 не пропускает положительную полуволну тока. При смещении пол рности напр жени  источника питани  на противоположную по вл етс  цепь дл  прохождени  сигнала; вторична  обмотка трансформатора 6 - земл  - датчик 1 температуры - ди од 5 - нулева  точка обмотки 4 статора двигател  - дроссель 8 - блок 3 контро л  температуры - диод 10 - вторична  обмотка трансформатора 6. Тем самым обеспечиваетс  включение в работу цепи контрол  температуры. При нормальной работе погружного электродвигател  производитс  непрерыв ный контроль сопротивлени  изол ции и , температуры обмоток двигател , причем контроль параметров сопротивлени  изол ции и теплового состо ни  происходит одновременно, непрерывно и автоматическ При возникновении анормального режима , например при снижении величины сопротивлени  изол ции двигател  или увеичении температуры перегрева соответственно ниже и выще уставок реле в цеп х контрол  указанных параметров, просходит срабатывание этих реле, контак-ты которых включены в исполнительные цепи отключени  и включени  погружного электродвигател . Кроме того, при контроле состо ни  изол ции нет необходимости контролировать влажность трансформаторного масла, так как цепь контрол  изол ции проходит не только по изол ции двигател , но и по всему объему масла, заполн ющего погружной электродвигатель, поэтому влажность трансформаторного масла контролируетс  одновременно с сопротивлением изол ции электродвигател . По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позвол ет повысить надежность защиты погружного электродвигател  от анормальных режимов путем обеспечени  непрерывного и одновременного контрол  температуры перегрева и состо ни  изол ции погружного электродвигател . Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает возможность исключить переключатель пол рности и его коммутационные элементы; совместить дополнительно к контролю за состо нием изол ции обмоток двигател  контроль , контроль за состо нием трансформаторного масла (так как измерительный ток мегомметра проходит и черюз изол цию обмоток статора и весь объем трансформаторного масла); уменьшить габариты подземной части устройства (так как разделение цепей контрол  изол ции и температуры осуществлено на поверхности). Указанные показатели в совокупности обеспечивают более надежную защиту погружного электродвигател  от возникновени  анормальных реж1{мов и предупреждают погружной электродвигатель От выхода его из стро . Экономический эффект от использовани  изобретени  будет складыватьс  за счет сокращени  числа ремонтно-восстановительных работ на скважине по причине выхода из стро  погружного электродвигател ; сокращени  расходов на ремонт электродвигател . Формула изобрет е н и   Устройство дл  защиты погружного электродвигател  от анормальных режи