Станции управления ШЕРП-6000

СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ШЕРП-6000 ШТАНГОВЫМИ ГЛУБИННО-НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ

Мощность 5,5...75 кВт.

Назначение

Станции управления штанговыми глубинно-насосными установками (СУШГНУ) серии ШЕРП-6000 предназначены для управления приводными электродвигателеми станков-качалок, автоматического регулирования режима работы и защиты приводного и технологического оборудования ШГНУ.

Область применения

Нефтедобывающие предприятия, использующие для добычи нефти штанговые глубинно-насосные установки со станками-качалками.

Преимущества

Увеличение нефтедобычи до полной (целесообразной) реализации возможностей скважины. Рост продуктивности обеспечивается увеличением заполнения плунжера пластовой жидкостью до максимального значения путем автоматического формирования оптимального закона изменения частоты качания в пределах цикла при автоматически устанавливаемой частоте качания, а также за счет увеличения коэффициента подачи насоса на 5-6%. Коэффициент заполнения достигает 75-90% против существующего 40-50%.
Исключение аварий наземного и подземного скважинного оборудования. Наличие полной информации о режиме работы оборудования позволяет максимально быстро реагировать на превышение нагрузки на балансире, зависание штанг, обрыв штанг в нижней части колонны, изменение динамического уровня жидкости в затрубном пространстве, возникновение парафиновых пробок в НКТ, а также защищать приводное оборудование ШГНУ от любых нештатных ситуаций.
Увеличение срока службы механического оборудования скважины за счет автоматического снижения динамической составляющей и ограничения суммарной нагрузки на балансире (как следствие, нагрузки узлов и механизмов скважинного оборудования), исключения потенциальных аварий, исключения ударов в механическом оборудовании при каждом пуске двигателя и при проведении пуско-наладочных работ.
Снижение удельного энергопотребления до 40% и более за счет увеличения общего КПД ШГНУ при увеличении коэффициента заполнения насоса, а также отсутствия потребления реактивной мощности из питающей сети при любой нагрузке на электродвигатель (что позволяет отказаться от использования конденсаторных батарей компенсации коэффициента мощности).
Упрощение и снижение объема эксплуатационных и ремонтных работ нефтедобывающих предприятий на скважинном оборудовании за счет значительного упрощения монтажных и пусконаладочных работ, исключения или значительного сокращения потребности в обследованиях, резкого уменьшения объема работ по контролю и настройке режимов работы ШГНУ в процессе эксплуатации скважины с остановкой работающего оборудования, исключение необходимости в регулярном выезде бригад осмотра и контроля (в случае установки канала передачи данных), что в совокупности обеспечивает сокращение эксплуатационных затрат на 30-50%.
Любой уровень автоматизации - от наиболее простой (для одной скважины) вплоть до организации АСУТП нефтепромыслов с использованием для передачи данных радиоканала.
Впервые в технологии нефтедобычи – возможность качественного улучшения экономических, технологических и эксплуатационных показателей предприятий, использующих штанговые глубинно-насосные установки.

Функциональные возможности

плавный безударный запуск приводного электродвигателя станка-качалки с программируемым временем разгона;
плавный безударный самозапуск с программируемым временем задержки самозапуска после пропадания напряжения;
бесступенчатое изменение числа качаний станка-качалки в автоматическом и ручном режиме от 0 до 200% номинального числа качаний;
автоматическая самонастройка режима откачки с обеспечением максимального заполнения плунжерного насоса;
регулирование скорости движения штанговой колонны от цикла к циклу и внутри цикла по любому заданному закону;
автоматическая стабилизация динамического уровня скважины;
автоматическое ограничение динамических усилий в станке-качалке и штанговой колонне;
регулятор (ограничитель) нагрузки на балансире с широкими возможностями настройки;
возможность реализации автоматической системы управления каждой ШГНУ, замкнутой по любому технологическому параметру (или по их совокупности);
возможность точной балансировки (уравновешивания) кривошипно-балансирного механизма станка-качалки;
возможность дистанционного управления режимом работы ШГНУ;
обеспечение энергосберегающих функций;
повышение энергетических показателей приводного оборудования (повышение коэффициента мощности);
возможность установки электродвигателя любого типа (в том числе высокоскоростных, с повышенным скольжением);
возможность значительного снижения установленной мощности устанавливаемого электродвигателя;
наращивание функциональности станции управления путем установки датчиков технологических параметров и смены программного обеспечения.

Защитные функции

СУШГНУ ШЕРП-6000 обладает широким набором защитных функций:

максимальная токовая защита;
защита от короткого замыкания в нагрузке;
защита от обрыва (перекоса) фаз питающего напряжения;
защита от перегрева двигателя и станции управления;
защита от обрыва или проскальзывания ремней;
защита от превышения давления в выкидном трубопроводе;
защита от заклинивания редуктора;
защита от обрыва штанговой подвески;
защита от обрыва штанг, в том числе в нижней части колонны;
защита от зависания штанг (исключение зависания штанг);
защита от недопустимого снижения динамического уровня.

Диагностические возможности

Во время работы СУШГНУ ШЕРП-6000 доступна следующая информация о состоянии и режиме работы ШГНУ:

состояние ШГНУ (работает или не работает);
частота (длительность) цикла качания;
текущий ток электродвигателя станка-качалки;
текущая мощность электродвигателя станка-качалки;
потребление электроэнергии за заданный период времени;
текущий момент на валу кривошипа;
текущая нагрузка на балансире (динамограмма);
текущая коэффициент заполнения и хода насоса;
текущее значение подачи штангового насоса (расчетное);
определение неуравновешенности станка-качалки (коэффициента неуравновешенности).

Опционально в ШЕРП-6000 может быть установлен канал передачи данных (проводной или радиоканал). При этом появляется возможность использования ШЕРП-6000 в качестве нижнего звена АСУ ТП, что делает технологическую информацию доступной удаленным пользователям.

Коммуникационные возможности

Входные сигналы пользователя:

дискретные 0..24 В, гальванически развязанные - 8 шт.;
аналоговые 0(4)..±20 мА, 0..±10 В, гальванически развязанные - 2 шт.

Выходные сигналы пользователя:

дискретные 0..24 В, гальванически развязанные - 4 шт.;
аналоговые 0(4)..±20 мА, 0..±10 В, гальванически развязанные - 2 шт.

Цифровые сигналы:

RS232, стандартный СОМ-порт, гальванически развязанные 2 канала;
RS485, шинная реализация, гальванически развязанные 3 канала, интерфейс Modbus RTU;
CAN (опционально).

Технические характеристики ШЕРП-6000

ряд номинальных мощностей ШЕРП-6000 - 5,5, 7,5, 11, 15; 22, 37, 55 и 75 кВт;
номинальное входное напряжение питающей сети - ~ 3 х 380В, 50 (60) Гц;
допустимые отклонения амплитуды входного напряжения - от -25%Uн до +15%Uн;
допустимые отклонения частоты входного напряжения - от -5 до +10 Гц;
выходное напряжение - трехфазное, регулируемое, 3 х (0..380) В; 0...100 Гц;
допустимая кратность перегрузки по выходному току - 2хIн;
форма выходного тока - синусоидальная;
коэффициент полезного действия - не ниже 0,97;
входной коэффициент мощности - не ниже 0,96;
режим работы - длительный, непрерывный;
алгоритм управления приводным двигателем - векторное управление;
группа механических воздействий по ГОСТ 17516.1-90 - М2, М6;
конструктивное исполнение по ГОСТ 14254-80 - шкаф IP54;
климатические исполнения по ГОСТ 15150-69 - У, УХЛ, ХЛ, Т;
категория размещения по ГОСТ 15150-69 - 1.

Конструктивные особенности

Станция управления ШЕРП-6000 конструктивно выполнена в виде шкафа напольного размещения.

Шкаф ШЕРП-6000 разделен на два независимых отсека - коммутационный и силовой.

В коммутационном отсеке размещается коммутационная силовая аппаратура, токоограничивающий реактор (при необходимости).

В силовом отсеке расположен преобразователь частоты, система управления и модуль контроля климата СУШГНУ. Конструктивно составляющие силового отсека выполнены в виде съемных блоков. Во время замены блоков силового отсека двигатель станка-качалки может работать в нерегулируемом режиме с ручным управлением, выполняя все функции стандартного нерегулируемого блока управления.

Места подключения штатных датчиков и проводной стыковки с АСУТП расположены в нижней части коммутационного отсека.

Органы управления ШЕРП-6000 (кнопки, разъемы стыковки с ПК, разъемы подключения диагностического оборудования) и сигнализации (индикаторные лампы) вынесены на внешнюю часть двери силового отсека.

Габаритно-установочные размеры СУШГНУ ШЕРП-6000

ШЕРП-6000, по мощности	5,5, 7,5, 11 кВт	15, 22, 37 кВт	55, 75 кВт
Высота шкафа, мм	1550	1800	2060
Длина шкафа, мм	800	800	900
Глубина шкафа, мм	480	540	620

Комплект поставки, монтаж, наладка

В комплект поставки СУШГНУ ШЕРП-6000 входит:

шкаф СУШГНУ ШЕРП-6000 соответствующего типоразмера;
датчик положения ротора и кривошипа;
динамограф (1 шт. на партию 10-20 шт.);
переносное устройство управления (1 шт. на партию 10-20 шт.);
комплект программного обеспечения для платформы Windows;
комплект документации на ШЕРП-6000;
набор ЗИП (по согласованию с Заказчиком).

Процесс монтажа ШЕРП-6000 аналогичен монтажу стандартного блока управления без регулируемого электропривода. Процесс наладки максимально автоматизирован - производится автоматически средствами станции управления перед вводом в эксплуатацию на протяжении 10-15 минут. При выходе из строя модуля силовой части или системы управления замена на новый модуль может быть произведена на протяжении 20-30 минут силами обслуживающего персонала.