潛油電泵控制屏模擬檢測技術(shù)應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2007-11-19 00:00:00

摘要介紹潛油電泵控制屏模擬檢測技術(shù)基本原理，并對實際應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞電泵控制檢測中心控制器
潛油電泵機(jī)組價格昂貴，保證其安全可靠運行十分重要。但在實際生產(chǎn)中，常因控制屏故障引起井下機(jī)組停機(jī)或損壞，如機(jī)組運轉(zhuǎn)狀態(tài)失真等。因此我們提出開發(fā)控制屏模擬檢測技術(shù)，提高檢測手段，保證原油生產(chǎn)。
1 儀器主要檢測技術(shù)項目
1、測量速斷開關(guān)的切斷速度。
2、測量接觸器觸點接觸電阻。
3、檢測接觸器三個觸點接觸速度。
4、檢驗中心控制器指示電流準(zhǔn)確度。
5、檢驗中心控制器超載、欠載保護(hù)整定值。
6、檢驗中心控制器超載、欠載延遲時間。
7、校驗電流記錄儀顯示電流準(zhǔn)確度。
8、測量電流互感器變化。
2 仿真檢測基本原理
控制屏模擬檢測儀是控制屏不帶高壓電，并與電泵斷開的情況下，模擬電泵的工作狀態(tài)，對控制屏的各種參數(shù)進(jìn)行測量的技術(shù)。它由模擬電流發(fā)生部分和時間測量部分組成。
2.1 模擬電流的產(chǎn)生和用途
仿真電流發(fā)生器產(chǎn)生仿真電流，其本身是一個低壓電流變壓器。這個變壓器接在一個可調(diào)的自藕變壓器T1次級上。
T2的次級與控制屏A、B、C三相按圖1連接。因?qū)Ь€阻值很小，較小的電壓可產(chǎn)生較大電流，電流大小通過改變T2原級電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以在0～200A范圍內(nèi)連續(xù)變化。此電流對控制屏的作用與井下潛油電泵對控制屏的作用是等效的。
由于其測量誤差小，可作為基準(zhǔn)電流源校驗中心控制器。

圖1 電流發(fā)生器與控制屏接線圖
2.2 接觸器同步測量原理
真空接觸器的三個觸點的一端接在＋5V電壓上，另一端接到單板機(jī)PA3、PA4、PA5三個引線上。CPU以1/1000秒的速度訪問PIO接口的這三根線。當(dāng)一個觸點接觸時開始計時，三個觸點全部接觸時停止計時，并顯示第一個閉合觸點的序號和時間。整個測量在程控下進(jìn)行。

圖2 原理圖
3 應(yīng)用過程
控制屏模擬檢測技術(shù)的目的是查找運行井的故障點和隱患、對自修的控制屏進(jìn)行校驗和開展廢舊設(shè)備的維修工作。
3.1 現(xiàn)場應(yīng)用
這項技術(shù)我們曾在幾十口電泵井使用，效益顯著。現(xiàn)以故障較多的觀9井等六口井為例。檢測結(jié)果如下：

檢驗項目		技術(shù)要求	檢驗資料（模擬值/顯示值）
檢驗項目		技術(shù)要求	70井	248井	380井	369井	386井	觀9井
中心控制器	A	誤差＜1％	20/19	40/41.6	60/56	40/40	30/32	80/80
	B	誤差＜1％	20/20.3	40/39	60/55	40/37	30/28	80/76
	C	誤差＜1％	20/20.9	40/41.7	60/56	40/39	30/30	80/80
電流記錄儀		誤差＜3％	20/16	40/38	60/46	40/28	30/27	80/74
接觸電阻		50A ＜0.01	0.02	0.015	0.03	0.025	0.02	0.04
觸點動作時間差		＜2ms	6	10	18	9	7	25
超載動作延時		2～4s	2.99	4.5	5.8	5.0	4.0	3.6
欠載動作延時		15～30s	17.5	20	12	15.3	18	16

從上表可看出：
（1）真空接觸器三個觸點接觸電阻和吸合時間差。觸點受長期沖擊作用，產(chǎn)生松動，不能同時吸合；接觸電阻增大，延緩～觸點接觸速度。導(dǎo)致觸點不能同時吸合，井下機(jī)組在缺相條件下工作，加速電機(jī)老化，甚至燒毀繞組。通過測試，我們認(rèn)為接觸器運行超過4個月的應(yīng)及時校驗，否則會超出允許使用范圍。
（2）超載延遲時間為2～4s。超過4s，超載保護(hù)無法發(fā)揮作用，少于2s，會造成停機(jī)次數(shù)增加，影響電泵壽命。從上表可看出，有3口井超出規(guī)定范圍。特別是380井，延遲時間為5.8s，一旦出現(xiàn)超載，機(jī)組很可能燒毀。經(jīng)分析和檢查，中心控制器和電流互感器是問題的根源。電流互感器次級在有負(fù)荷時是嚴(yán)禁開路和接觸不良的，但由于接點的松動、氧化、銹蝕，互感器與中心控制器之間的阻值增大。經(jīng)除銹處理后，資料顯示正常。
（3）從電流模擬值和顯示值對比，有4口井顯示誤差超過3％，已經(jīng)不能正確反映井下機(jī)組運行狀況。通過測量發(fā)現(xiàn)是中心控制器顯示失真和電流互感器次級負(fù)荷不穩(wěn)定引起。我們分析是中心控制器內(nèi)部邏輯電路在環(huán)境溫度、磁場和電網(wǎng)波動等因素的影響下性能發(fā)生變化導(dǎo)致的。因此中心控制器在運行3個月以上時要計時進(jìn)行校驗。
（4）電流記錄儀的顯示值幾乎全部超出3％的允許誤差，說明其可靠性不高。我們分析是由于電磁測量機(jī)構(gòu)不能有效屏蔽外界磁場干擾，而且接觸器吸合產(chǎn)生的震動造成系統(tǒng)的靈敏度下降。所以要采取有效的防震和屏蔽措施，而且在使用5個月后要進(jìn)行調(diào)試。
3.2 室內(nèi)檢驗
過去修理控制屏，由于不能作負(fù)荷模擬試驗，質(zhì)量無法考核。導(dǎo)致一些控制屏在修理時正常，投入使用后出現(xiàn)問題，給生產(chǎn)和管理帶來很大被動。如一些中心控制器空載時一切正常，但工作電源不穩(wěn)定，受到啟動負(fù)荷沖擊時，電壓降低，時序紊亂，造成頻繁啟動或不能停機(jī)的故障?？刂破聊M檢測儀投入使用后，可有效解決這些問題。通過對各部件逐一進(jìn)行質(zhì)量檢驗，并對控制屏總成進(jìn)行模擬負(fù)荷試驗，剔除了不合格產(chǎn)品。出現(xiàn)的各種故障隱患就地加以處理，保證了控制屏的質(zhì)量。去年我們自修23臺控制屏，全部進(jìn)行了模擬檢驗，其中18臺在現(xiàn)場使用，未發(fā)生質(zhì)量問題。
3.3 維修工作中的應(yīng)用
我們在生產(chǎn)過程中有幾十臺真空接觸器和電流記錄儀出現(xiàn)故障。由于對接觸器觸點電阻和吸合速度等參數(shù)要求嚴(yán)格，一般常規(guī)儀器無法檢測，電流記錄儀由于沒有標(biāo)準(zhǔn)信號源，其維修校驗工作一直未能正常開展。由于控制屏仿真檢測儀具有這些功能，因此我們著手進(jìn)行接觸器和電流記錄儀的修復(fù)工作。至今我們已經(jīng)修復(fù)真空接觸器33臺，電流記錄儀26臺。其性能全部達(dá)到技術(shù)要求。
4 效果分析
1、車載式控制屏模擬檢測儀經(jīng)近兩年的使用和觀察，其主要檢測技術(shù)指標(biāo)滿足要求。通過該技術(shù)的應(yīng)用，不僅使我們能對電泵運行狀況進(jìn)行早期診斷，還為疑難故障的分析處理提供了方便條件。所以我們今后將加大現(xiàn)場檢測力度，提高維護(hù)管理水平，延長潛油電泵壽命。
2、直接經(jīng)濟(jì)效益
（1）應(yīng)用檢測儀查出不合格的外購產(chǎn)品，挽回經(jīng)濟(jì)損失：
3臺中心控制器：0.25(萬元)×3＝0.75（萬元）
2臺電流記錄儀：0.20(萬元)×2＝0.4(萬元)
20臺電流互感器：0.02(萬元)×20=0.4(萬元)
5臺控制變壓器：0.5(萬元)×5=0.75(萬元)
2臺真空接觸器：0.5(萬元)×2=1(萬元)
2個隔離開關(guān)：0.018(萬元)×2=0.036(萬元)
共計：3.336萬元
（2）維修電流記錄儀和真空接觸器
維修真空接觸器：0.5(萬元)×33/2=8.25(萬元)
維修電流記錄儀：0.2(萬元)×26/2=2.6(萬元)
總經(jīng)濟(jì)效益為：0.75+0.4+0.4+0.75+1+0.036+8.25+2.6=14.186（萬元）
3、模擬檢測技術(shù)應(yīng)用的根本目的是減少地面故障對井下機(jī)組的不利影響，延長使用壽命。通過此項技術(shù)的應(yīng)用，使一些隱患和故障得以及時排除，延緩或避免了一些停機(jī)事故的發(fā)生，延長了電泵的使用周期。利用此項技術(shù)，我單位去年排除各種設(shè)備故障100余次，使我單位電泵井平均壽命由2003年的350天上升到400天。創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。