安科瑞電氣股份有限公司 徐敏
摘要：介紹了油田潛油電泵控制系統(tǒng)中電機(jī)保護(hù)器的功能、軟件及應(yīng)用，說(shuō)明了電機(jī)保護(hù)器應(yīng)用于潛油電泵的必要性。
關(guān)鍵詞：智能保護(hù)器 功能 油田潛油電泵 應(yīng)用
1 引言
隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展和油田開(kāi)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(jī)械采油方法是整個(gè)油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要步驟。潛油電泵作為一種重要的機(jī)械采油設(shè)備在油田的開(kāi)采上起著越來(lái)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(hù)器。GPRS收發(fā)裝置用于將電泵控制柜測(cè)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(hù)器
智能保護(hù)器對(duì)潛油電泵實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、控制功能。安科瑞公司的ARD3T電動(dòng)機(jī)保護(hù)器就是針對(duì)潛油電泵的專(zhuān)屬保護(hù)產(chǎn)品。ARD3T產(chǎn)品包括主體模塊、測(cè)量模塊、開(kāi)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(shí)時(shí)顯示測(cè)量及保護(hù)參數(shù)。
ARD3T潛油電泵智能保護(hù)器
2.1 測(cè)量功能
智能保護(hù)器配合保護(hù)型電流互感器可實(shí)現(xiàn)三相電流測(cè)量、電流曲線實(shí)時(shí)顯示，電流互感器可達(dá)到10倍過(guò)載。通過(guò)外部變壓器可實(shí)現(xiàn)三相電壓測(cè)量、電壓曲線實(shí)時(shí)顯示。保護(hù)器中電流互感器、電壓互感器的倍數(shù)可根據(jù)實(shí)際參數(shù)任意設(shè)置。同時(shí)保護(hù)器可測(cè)量頻率、功率并可統(tǒng)計(jì)使用的電能值，通過(guò)溫度傳感器可測(cè)量潛油電泵的溫度值。這些參數(shù)為潛油電泵的保護(hù)提供了依據(jù)。
2.2 保護(hù)功能
油田用潛油電泵在運(yùn)行過(guò)程中，由于其工作環(huán)境等因素，故障率很高，傳統(tǒng)的保護(hù)儀在電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)一般不能及時(shí)有效地對(duì)電機(jī)加以保護(hù)，常導(dǎo)致電機(jī)電泵燒壞，造成停產(chǎn)事故。ARD3T智能型保護(hù)器是根據(jù)我國(guó)油田電泵現(xiàn)狀及油井實(shí)際生產(chǎn)需要而設(shè)計(jì)的，能對(duì)電泵實(shí)施綜合保護(hù)的產(chǎn)品。它可以檢測(cè)和控制電機(jī)的運(yùn)行狀況，防止電機(jī)因不正常運(yùn)行而引起的損壞。
2.2.1 過(guò)載保護(hù)
導(dǎo)致潛油電泵過(guò)載的原因有許多，包括保護(hù)器失效或電纜頭結(jié)構(gòu)不合理造成井液進(jìn)入電機(jī);電機(jī)絕緣性能在頻繁電壓波動(dòng)、啟停泵過(guò)程中損壞;出砂導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，造成運(yùn)行電流過(guò)大使電纜芯線產(chǎn)生高溫，破壞絕緣;井下作業(yè)過(guò)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(yùn)行電流過(guò)大。電機(jī)在過(guò)負(fù)載情況下，長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)其額定電流運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱，絕緣降低而燒毀，保護(hù)器根據(jù)電機(jī)的發(fā)熱特性，計(jì)算電機(jī)的熱容量，模擬電機(jī)發(fā)熱特性對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。過(guò)載保護(hù)的延時(shí)時(shí)間隨著電流過(guò)載倍數(shù)的增加按反時(shí)限減少。
過(guò)載保護(hù)電流—時(shí)間對(duì)照表
過(guò)載特征曲線圖
2.2.2 欠載保護(hù)
當(dāng)電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載為泵式負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)空載或欠載運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生危害，保護(hù)器提供欠載保護(hù)。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(shí)，保護(hù)器將在動(dòng)作(延時(shí))設(shè)定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作。欠載保護(hù)的延時(shí)時(shí)間隨著電流欠載倍數(shù)的增加按反時(shí)限減少
2.2.3 其他功能
產(chǎn)品還具有電流不平衡、過(guò)電壓、欠電壓、電壓不平衡等反時(shí)限保護(hù)功能;具有斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等定時(shí)限保護(hù)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(hù)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)
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技術(shù)參數(shù) |
指 標(biāo) |
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潛油電泵工作電源 |
380至2500V |
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頻率 |
50Hz、60Hz |
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ARD3T輔助電源 |
AC/DC 110 / 220V，功耗≤15VA |
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觸摸屏輔助電源 |
DC 24V |
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電動(dòng)機(jī)額定工作電流 |
6.3（1.2A-3150A） |
采用外置電流互感器 + 測(cè)量模塊 CT、PT可設(shè)置 |
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漏電 |
50mA-1A |
采用測(cè)量模塊 + 漏電流互感器 |
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3A-30A |
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繼電器輸出觸點(diǎn)容量 |
阻性負(fù)載 |
AC250V、6A；DC24V、6A |
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感性負(fù)載 |
AC250V、2A；DC24V、2A |
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主體開(kāi)關(guān)量輸入、輸出 |
4DI、4DO，DI可以為干節(jié)點(diǎn)或濕節(jié)點(diǎn) |
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開(kāi)關(guān)量模塊 |
4DI、3DO，DI可以為干節(jié)點(diǎn)或濕節(jié)點(diǎn) |
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溫度模塊 |
外接傳感器類(lèi)型：PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC 傳感器路數(shù)：3路 傳感器對(duì)應(yīng)測(cè)量范圍： PT100/PT1000：-50°C～+500°C Cu50：-50°C～+150°C PTC/NTC：100Ω～30kΩ |
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模擬量模塊 |
可實(shí)現(xiàn)：2路4～20mA輸入測(cè)量，2路4～20mA變送輸出 4～20mA輸入測(cè)量精度±0.5% 4～20mA輸出最大帶載能力為≤500Ω |
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主體通訊 |
RS485：Modbus-RTU |
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通訊模塊 |
RS485：雙Modbus-RTU、Profibus |
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環(huán)境 |
工作溫度 |
-10ºC～55ºC |
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貯存溫度 |
-25ºC～65ºC |
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相對(duì)濕度 |
≤95﹪不結(jié)露，無(wú)腐蝕性氣體 |
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海拔 |
≤2000m |
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污染等級(jí) |
3級(jí) |
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防護(hù)等級(jí) |
主體IP20，分體顯示模塊IP45（安裝在柜體上） |
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安裝類(lèi)別 |
III級(jí) |
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3 觸摸屏
觸摸屏使用昆侖通泰產(chǎn)品，輔以專(zhuān)屬軟件可實(shí)時(shí)顯示電泵的運(yùn)行狀態(tài)，方便運(yùn)維人員觀察和掌握現(xiàn)場(chǎng)電泵工作情況。
軟件界面：
4 潛油電泵控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
5 結(jié)語(yǔ)
本文介紹了安科瑞油田潛油電泵用電機(jī)保護(hù)器的功能及監(jiān)測(cè)界面，采用該綜合保護(hù)器可以減少電機(jī)運(yùn)行中的電器故障，可以檢測(cè)和控制電機(jī)的運(yùn)行狀況，并防止電機(jī)因不正常運(yùn)行引起的損壞。
6 公司簡(jiǎn)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(hù)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(guó)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(lái)，專(zhuān)注于用戶(hù)端智能電力儀表的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，產(chǎn)品線涵蓋了智能電網(wǎng)用戶(hù)端的低壓電力信號(hào)采集、測(cè)量、計(jì)量、監(jiān)控、保護(hù)及系統(tǒng)集成，主要有網(wǎng)絡(luò)電力儀表、智能馬達(dá)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(wú)線電能管理等系統(tǒng)方案。
公司擁有嘉定區(qū)級(jí)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(cè)量?jī)x表》、JB/T10736-2007《低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器》、GB/T15576-2008《低壓成套無(wú)功補(bǔ)償裝置》、GB/T22387-2008《剩余電流動(dòng)作繼電器》等多項(xiàng)電力儀表國(guó)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(zhuān)利100余項(xiàng)和70余項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán);ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表列為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，公司被上海經(jīng)信委列為智能電網(wǎng)重點(diǎn)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(wú)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)模化實(shí)施提供了保障。2010年3月，公司技改，將車(chē)間進(jìn)行防靜電改造，使生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)一步提升，同時(shí)，在生產(chǎn)上引進(jìn)MES管理系統(tǒng)，每道工序都進(jìn)行條形碼掃描，使整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)度和過(guò)程都得到了控制。基本實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(píng)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(yùn)會(huì)工程、援哥斯達(dá)黎加國(guó)家體育場(chǎng)工程、京津高鐵電力監(jiān)控、敦煌10MW光伏示范電站、中國(guó)銀行浦東數(shù)據(jù)中心、印度50萬(wàn)噸焦化等國(guó)內(nèi)外重大項(xiàng)目中，贏得了較好的市場(chǎng)聲譽(yù)。
參考文獻(xiàn)：
安科瑞電氣股份有限公司樣本資料
文章來(lái)源：《電氣技術(shù)》 2014年 第1期
作者簡(jiǎn)介：
戴金花，女，本科，銷(xiāo)售工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電系統(tǒng)，電話：0510-86179967 15052183915 QQ：2880157871
