При работе с УЭЦН (установка электроцентробежного насоса) к управляющему и регистрирующему оборудованию предъявляются следующие требования:
- стабильная работа с IM (асинхронными) и PMM (с постоянными магнитами) двигателями;
- универсальность оборудования для работы с IM и PMM;
- минимальное время ввода в эксплуатацию установки;
- поддержание работы установки при нештатных ситуациях;
- 100% гарантия отработки защит при аварийных ситуациях;
- минимальные габариты при максимальной производительности;
- высокий КПД;
- надежность.
Вызовы, которые мы ставим перед собой для удовлетворения каждого из наших заказчиков и пользователей и наши решения:
- Наши вызовы
- Защита персонала от поражения электрическим током
- HMI
- Компановка силовой и управляющей электроники
- Работа с разными производителями двигателей
1. Безопасность
2. Дружественный интерфейс
3. Ремонтопригодность
4. Универсальность
Механическая защита персонала от поражения электрическим током, включающая механическую блокировку дверей силовых отсеков при подаче напряжения на СУ (станция управления), а также автоматический останов СУ при целенаправленном несанкционированном доступе в силовые отсеки при работе СУ.
HMI представлен:
- многофункциональным контроллером нового поколения УМКА с дружественным и интуитивно понятным интерфейсом, встроенную энергонезависимую память. Контроллер УМКА позволяет в кратчайшие сроки настроить работу оборудования, а также обновить прошивку блоков управления и контроллера СУ посредством ПО, загруженного с USB-накопителя.
- интеллектуальным помощником Wizard для поэтапной настройки режима векторного управления вентильным двигателем, основанном на алгоритмах определения момента инерции, Lsd, Lsq.
Компановка силовой и управляющей электроники способствует повышению ремонтопригодности и позволяет заменить блок электроники, деталь, узел в полевых условиях без применения пайки.
Работа с разными производителями двигателей за счет универсальности СУ для работы с IM и PMM, и системами телеметрии. Функционал СУ обеспечивает соединение с различными производителями двигателей и работу с датчиками типа RDT или J.
- Наши вызовы
- Векторное управление вентильным двигателем
- Подавление высших гармоник тока
- Защита двигателя, насоса и СУ
- Степень защиты оболочки IP54/УХЛ1
- Максимизация добычи за счет точности измерения давления в пласте
- Алгоритм авансирования
- Алгоритм удаления газовых пробок
- Алгоритм расклинивания
- Программный режим запуска установки
- Внешние подключаемые устройства
1. Энергоэффективность
2. Надежность и минимизация простоя скважины
3. Инновационность
4. Адаптивность и интеграция
Векторное управление вентильным двигателем, позволяет повысить эффективность за счет управления двигателем с учетом текущего положения ротора двигателя и достижения высокого cosφ двигателя со снижением энергопотребления. Положение ротора определяется за счет построения математической модели вентильного электродвигателя по измеренным параметрам на основании алгоритма автоопределения параметров двигателя.
Оранжевый – Частота вращения двигателя, об/мин
Синий – Момент, Нм
Подавление высших гармоник тока, позволяет минимизировать влияние генерируемых частотным приводом гармоник на электрическую сеть, экономить электроэнергию, снизить риск перегрева обмоток трансформатора или питающего генератора за счет применения многопульсных систем 12, 18, 24 или встроенного пассивного фильтра.
Cпектр гармоник СУ с пассивным фильтром на входе
Обеспечение защиты двигателя, насоса и СУ за счет контроля параметров установки с помощью систем телеметрии ТМ01 и реализации программных защит в контроллере УМКА. Контроль температуры на выкиде насоса позволяет отследить начало износа подшипников, что в свою очередь позволяет спрогнозировать замену оборудования или откорректировать работу погружного оборудования для увеличения межремонтного периода. Некоторые из защит имеют возможность автоматического увеличения времени срабатывания в режиме автоматического повторного включения (АПВ) с целью уменьшения остановов при частом срабатывании аварий.
Степень защиты оболочки обеспечивает надежную работу оборудования на протяжении всего срока эксплуатации в самых разнообразных условиях эксплуатации, включая тропики и пустыни.
Максимизация добычи за счет точности измерения давления в пласте, что позволяет поддерживать низкий динамический уровень и увеличивать приток со скважины.
График зависимости дебита от погрешности измерения давления
Алгоритм авансирования, позволяет работать в сетях с просадками напряжения до 45% от номинала в течении 200 мс
Красный – Переменный ток
Синий – Напряжение питания
Зеленый – VSD full current
Розовый – выходная частота СУ
Черный – выходное напряжение СУ
Алгоритм удаления газовых пробок, позволяет при снижении загрузки установки не допустить аварию «Underload» и вывести установку в номинальный режим. Алгоритм заключается в том, что при детектировании падения загрузки двигателя до величины активации режима, происходит изменение выходной частоты с заданным темпом до величины заданной пользователем и временем отработки на данной частоте с последующим переходом на вторую заданную частоту. Алгоритм может повторять чередование частот заданное количество раз, после чего происходит анализ загрузки и, в случае восстановления загрузки, алгоритм завершается, если загрузка не восстановилась, то цикл повторяется несколько раз. В результате чего происходит прокачка газа из насоса и восстановление подачи.
Красный – Частота, Гц
Зеленый – Загрузка двигателя, %
Алгоритм расклинивания, позволяет запустить заклинивший насос в работу. Рассмотрим два основных режима:
- Толчковый «Jogging», позволяет при постоянной частоте, заданной пользователем, поднимать выходное напряжение, вследствии чего повышается выходной ток и увеличивается момент, в результате – двигатель начинает вращаться. Пользователю доступно задание количества повторений и время нарастания напряжения.
Синий – Выходное напряжение СУ, В
Красный – Частота, Гц
- Раскачка «Swinging», позволяет расклинить установку за счет вращения двигателя в прямом и обратном направлении с повышенным выходным напряжением СУ. Пользователю доступны: задание количества циклов, величина нарастания напряжения и частота вращения в прямом/обратном направлениях.
Синий – Выходное напряжение СУ, В
Красный – Частота, Гц
Программный режим запуска установки, позволяет изменять выходную частоту СУ с низким темпом, что дает возможность плавно увеличивать продуктивность насоса при выводе скважины на номинальный режим, при этом работает защита по недогрузу установки, за счет переменной уставки (введенные настройки).
Взаимодействие осуществляется за счет поддержки протоколов телеметрий: Zenith, Oxford, Borets, WellLift и других, а также за счет аналоговых и дискретных входов/выходов.
Все это является составляющими успешного и надежного взаимодействия между компанией ООО «НПО «Рустмаш» и нашими партнерами в НСК (нефтесервисных) и НК (нефтяных компаний), что подтверждено на практике в разных регионах России.