автоматизация лаба. Лаба 1 Волков. Лабораторная работа 1 по дисциплине Автоматизированные системы обслуживания объектов добычи нефти
 Скачать 25.12 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФГБОУ ВО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт нефти и газа им. М.С. Гуцериева Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений им. В.И. Кудинова Лабораторная работа №1 по дисциплине «Автоматизированные системы обслуживания объектов добычи нефти» Выполнила: студент группы ОБ-21.03.01.01-41 / ЭООДН Лихачева Ольга Владимировна Проверил: к.т.н., доцент кафедры РЭНГМ им. В.И. Кудинова Волков Алексей Яковлевич Ижевск 2022 1. Назначение и использование стации управления (СУ) серии ИРЗ-410 для установок штанговых глубинных насосов (УШГН). СУ ИРЗ-410 предназначена для управления, защиты, контроля параметров и регулирования частоты вращения установки станка-качалки штангового гидравлического насоса (УШГН) с трехфазным асинхронным электродвигателем мощностью до 30 кВт в условиях умеренного и умеренно-холодного климата. 2. Технические характеристики СУ ИРЗ-410. - СУ обеспечивает функционирование ЭД при питании от трехфазной сети переменного тока с глухо заземленной нейтралью. - Питание СУ осуществляется от электрической сети переменного тока номинальным напряжением 380 В, частотой (50±1) Гц. Допустимый диапазон изменения напряжения электрической сети от 270 до 520 В. - Номинальная мощность подключаемого ЭД до 30кВт. - Средняя наработка на отказ - не менее 20 000 ч. - Коэффициент полезного действия СУ – не менее 95 %. - Габаритные размеры: 1104×866×347 (В×Ш×Г). - Масса 100 кг. 3. Основные эксплуатационные характеристики СУ ИРЗ-410. - СУ обеспечивает работу ЭД в следующих режимах: ручной, автоматический, автоматический по задаваемой временной программе. - СУ обеспечивает регулирование частоты вращения ротора ЭД от 3,5 до 70 Гц с дискретностью 0,1 Гц. - СУ обеспечивает контроль действующего значения напряжения по каждой фазе в диапазоне от 0 до 350 В с относительной погрешностью не более 2 %. - СУ обеспечивает контроль величины рабочего тока ЭД. Контроль тока ЭД осуществляется с относительной погрешностью не более 2 % в диапазоне от 0,1 от номинального тока СУ до номинального тока СУ. - СУ обеспечивает блокировку включения ЭД при нарушении порядка чередования фаз питающей сети. - СУ обеспечивает определение коэффициента мощности (cos ϕ) ЭД с относительной погрешностью не более 2 %. - СУ обеспечивает контроль величины загрузки ЭД в процентах от задаваемой номинальной нагрузки из паспортных данных ЭД. - СУ обеспечивает прием информации от внешнего оборудования (блока приема погружной телеметрии), имеющего выход интерфейса RS485 или RS232. - СУ обеспечивает автоматическое поддержание заданного значения пластового давления, загрузки ЭД, среднего тока ЭД или уровня сигнала на любом из аналоговых входов путём регулирования частоты вращения ротора ЭД. - СУ обеспечивает защиту УШГН от аварийных режимов, вызванных нарушениями в электрической сети. - СУ обеспечивает защиту от аварийных режимов, вызванных нарушениями в системе УШГН: - СУ имеет возможность задания времени задержки контроля для отдельных групп защит. - СУ обеспечивает автоматическое повторное включение (АПВ). - СУ имеет возможность блокировки автоматического повторного включения после отключения по любой из защит. 4. Конструкция СУ ИРЗ-410. Конструктивно СУ выполнена в виде металлического шкафа одностороннего обслуживания. На нижней стороне шкафа располагаются сальники ввода-вывода главной цепи, на боковой стороне - отсек для подключения телемеханики, преобразователь чистоты расположен в силовом отсеке. Двери СУ имеют герметичное уплотнение, а также замки, закрывающие дверь на ключ. Для удобства выполнения монтажных работ внутри шкафа СУ имеются светильники, включение которых происходит автоматически при открытии двери станции. 5. Режимы работы СУ по управлению асинхронным двигателем. Режимы ручной работы (ручной, автоматический, автоматический по задаваемой временной программе). Переключатель режимов работы предназначен для установления режима управления. При установке переключателя режимов работы в положение АВТ устанавливается режим автоматического управления. В этом режиме возможно включение ЭД кнопкой ПУСК и отключение ЭД переключателем SA1, а также дистанционно посредством интерфейса RS485. Возможен автоматический перезапуск ЭД при отсутствии блокировки перезапуска. При установке переключателя режимов работы в положение РУЧН устанавливается режим ручного управления. В этом режиме возможно включение и ЭД кнопкой ПУСК и отключение ЭД переключателем SA1. Дистанционное отключение посредством интерфейса RS485, а также автоматический перезапуск электродвигателя в этом режиме невозможны. Контроль действующего значения напряжения, тока электродвигателя, коэффициента мощности cosφ, величины загрузки. СУ обеспечивает: контроль действующего значения напряжения по каждой фазе в диапазоне от 0 до 350 В (с относительной погрешностью не более 2%); контроль величины рабочего тока ЭД (контроль тока ЭД осуществляется с относительной погрешностью не более 2 %); блокировку включения ЭД при нарушении порядка чередования фаз питающей сети; определение коэффициента мощности (cos φ) ЭД (с относительной погрешностью не более 2 %); контроль величины загрузки ЭД в процентах от задаваемой номинальной нагрузки из паспортных данных ЭД. Блокировка включения электродвигателя при нарушении порядка чередования фаз, дисбалансе напряжения, тока для любой из фаз. При нарушении порядка чередования фаз, дисбалансе напряжения или тока для любой из фаз возникает аварийный режим. СУ включает механизм защиты ЭД и не позволяет ему запуститься. Защита от аварийных режимов, вызванных нарушениями в электрической сети. СУ обеспечивает защиту УШГН от аварийных режимов, вызванных следующими нарушениями в электрической сети: − снижением напряжения ниже уставки пониженного напряжения; − повышением напряжения выше уставки повышенного напряжения; − дисбалансом напряжений по фазам; − нарушением порядка чередования фаз; − пропаданием фаз. Защита от аварийных режимов по току. СУ обеспечивает защиту от аварийных режимов, вызванных следующими нарушениями в системе УШГН: − перегрузом по току для любой из фаз; − недогрузом по току для любой из фаз; − дисбалансом токов фаз; − недопустимым давлением на устье скважины (выше или ниже установленного значения уставки); − коротким замыканием; − выходом параметров телеметрической информации из рабочей зоны. Обеспечение автоматического повторного включения (АПВ). СУ обеспечивает автоматическое повторное включение (АПВ) после: − подачи напряжения питания с возможностью задания времени задержки АПВ. Время задержки АПВ отсчитывается с момента подачи напряжения питания; − отключения ЭД по причине повышенного или пониженного рабочего напряжения при возвращении значения напряжения в рабочую зону и отсчета времени АПВ по подаче питания; − отключения ЭД по причине повышенного или пониженного тока потребления ЭД с возможностью задания времени задержки АПВ. Время задержки АПВ отсчитывается с момента защитного отключения ЭД; − отключения ЭД по причине пониженной загрузки с возможностью задания времени задержки АПВ. Время задержки АПВ отсчитывается с момента отключения ЭД по причине пониженной загрузки; − отключения ЭД по причине повышенного дисбаланса напряжений при возвращении значения напряжения в рабочую зону и отсчета времени АПВ по подаче питания; − отключения ЭД при превышении допустимого дисбаланса токов потребления с возможностью задания времени задержки АПВ. Время задержки АПВ отсчитывается с момента отключения ЭД по причине превышения допустимого дисбаланса токов потребления; − отключения ЭД при наличии сигнала контактного манометра с возможностью задания задержки АПВ. Время задержки АПВ отсчитывается с момента отключения ЭД по причине срабатывания контактного манометра; − отключения ЭД по причине выхода значений параметров телеметрической информации за пределы допустимых значений, при восстановлении номинального значения параметров, с возможностью задания задержки АПВ. Время задержки АПВ отсчитывается с момента отключения ЭД по причине выхода значения параметров телеметрической информации за допустимое значение. СУ обеспечивает возможность задания допустимого количества АПВ после отключения. При задании количества АПВ после отключения по какой – либо причине равным 0 или при исчерпании заданного количества АПВ возможность включения ЭД при отключении по данной причине будет заблокирована (при работе в автоматическом режиме). Обеспечение плавного торможения и разгона АД. Изменяя значение уставки "ТЕМП РАЗГОНА", можно изменять время нарастания выходной частоты ПЧ от нуля до рабочей частоты во время пуска ЭД. Изменяя значение уставки "ТЕМП ТОРМОЖЕНИЯ", можно изменять время снижения выходной частоты ПЧ от рабочей частоты до нуля во время останова ЭД. Компенсация скольжения при работе АД на нагрузку с большим моментом инерции: скорость двигателя меньше заданной скорости на величину скольжения, т.е. при увеличении момента нагрузки на валу скорость двигателя уменьшается. Обеспечение автоматического регулирования количества качаний установки. Режим ухода от срыва подачи по газу и режим ухода от образования эмульсий. Режим, связанный с газом позволяет продолжать работу при снижении коэффициента заполнения насоса ниже критической уставки. В этом режиме СУ снижает число качков до минимально возможного и работает на данной частоте заданное время. Если в течение заданного времени коэффициент наполнения возрастает, то число качков восстанавливается, иначе происходит остановка по причине «Срыв подачи по газу». Режим, связанный с эмульсиями позволяет диагностировать образование эмульсии в насосе по характерным изменениям нагрузки на штангу. В этом режиме СУ снижает число качков до минимально возможного и работает на данной частоте заданное время. Если в течение заданного времени характерные изменения нагрузки на штангу пропадают, то число качков восстанавливается, иначе происходит остановка «Стоп! Эмульсия». Отображение на индикаторе панели технологической информации. СУ имеет в своём составе жидкокристаллический индикатор для осуществления интерфейса с пользователем. Индикатор имеет разрешающую способность 4 х 20 символов. Для обеспечения работы индикатора при отрицательных температурах в контроллере имеется система автоматического подогрева. СУ обеспечивает отображение на индикаторе панели оператора следующей информации: текущего значения контролируемых параметров; текущего времени до включения или отключения УШГН в автоматическом режиме; текущего режима работы СУ; причины отключения УШГН; количества включений и наработки ЭД; значений всех уставок; справочной информации. Архивация контролируемых параметров и причин отключения УШГН. СУ обеспечивает архивацию в энергонезависимой памяти контролируемых параметров и причин отключения УШГН в масштабе реального времени. Интервал записи определяется уставкой. Количество записей – до 75000. Пункт главного меню "АРХИВ СОБЫТИЙ" позволяет просмотреть информацию о включениях и отключениях напряжения питания, пусках и остановах ЭД с указанием времени, даты и текущих параметров СУ на момент события. Обеспечение считывания истории работы УШГН при помощи устройства USB-flash: возможность считывания истории работы при помощи устройства USB-Flash через порт USB со скоростью обмена до 12 Мбит/с. Считывание истории работы СУ должно произойти автоматически после подключения устройства USB-Flash к разъему на панели оператора. Во время считывания на дисплее отображается сообщение «КОПИРОВАНИЕ», по окончании считывания – «ИЗВЛЕКИТЕ НОСИТЕЛЬ». Обеспечение обмена информации по интерфейсу RS485 со скоростью обмена до 115200 бит/с. Обмен информацией осуществляется посредством протокола ModBus RTU типа 8N1. Автоматическая блокировка СУ при несанкционированном доступе посторонних лиц: блокирование несанкционированного изменения задаваемых параметров со встроенной клавиатуры при помощи пароля. 6. Описание главного меню терминала центрального контроллера КСУ ИРЗ Главное меню терминала состоит из нескольких пунктов. "ТЕКУЩИЕ ПАРАМЕТРЫ" позволяет просмотреть четыре страницы основных параметров СУ, на которых в режиме реального времени отображаются: текущее состояние СУ и режимы работы ПЧ, причина последнего запуска либо останова ЭД, режим работы ЭД, таймер работы СУ, основные и дополнительные электрические параметры СУ, параметры работы телеметрической системы и состояние ТМС, показания счетчиков электроэнергии и данные об их последнем обнулении. "ВХОД. НАПРЯЖЕНИЕ" позволяет просмотреть и отредактировать уставки входного напряжения, и настроить защиты от пониженного и повышенного напряжения питания и дисбаланса напряжений. "УСТ. И ЗАЩИТЫ ЭД" позволяет просмотреть и отредактировать основные уставки работы СУ и параметры защит от перегруза, недогруза, дисбаланса токов, снижения сопротивления изоляции. "СЧЕТЧИКИ АПВ" позволяют точно учитывать все успешные АПВ. "НАСТРОЙКИ ПЧ" позволяет просмотреть и отредактировать уставки работы частотного преобразователя. "ЗАПИСНАЯ КНИЖКА" содержит следующую информацию: характеристики месторождения, куста и скважины; параметры ЭД, ШГН; время работы и количество пусков ЭД за разные промежутки времени; количество остановов ЭД по перегрузке, недогрузке; тип, заводские номера, дата изготовления СУ и контроллера; версия, дата выпуска и установки программного обеспечения контроллеров СУ и ТМС. "УСТАНОВКА ПАРОЛЕЙ" позволяет установить пароль. " ДАТА И ВРЕМЯ" позволяет отредактировать текущие дату и время. "АРХИВ СОБЫТИЙ" позволяет просмотреть информацию о включениях и отключениях напряжения питания, пусках и остановах ЭД с указанием времени, даты и текущих параметров СУ на момент события |