潜油电泵控制屏模拟检测技术应用

摘 要 介绍潜油电泵控制屏模拟检测技术基本原理，并对实际应用效果进行了分析。 
关键词 电泵 控制 检测 中心控制器
潜油电泵机组价格昂贵，保证其安全可靠运行十分重要。但在实际生产中，常因控制屏故障引起井下机组停机或损坏，如机组运转状态失真等。因此我们提出开发控制屏模拟检测技术，提高检测手段，保证原油生产。
1 仪器主要检测技术项目
1、测量速断开关的切断速度。
2、测量接触器触点接触电阻。
3、检测接触器三个触点接触速度。
4、检验中心控制器指示电流准确度。
5、检验中心控制器超载、欠载保护整定值。
6、检验中心控制器超载、欠载延迟时间。
7、校验电流记录仪显示电流准确度。
8、测量电流互感器变化。
2 仿真检测基本原理
控制屏模拟检测仪是控制屏不带高压电，并与电泵断开的情况下，模拟电泵的工作状态，对控制屏的各种参数进行测量的技术。它由模拟电流发生部分和时间测量部分组成。
2.1 模拟电流的产生和用途
仿真电流发生器产生仿真电流，其本身是一个低压电流变压器。这个变压器接在一个可调的自藕变压器T1次级上。
T2的次级与控制屏A、B、C三相按图1连接。因导线阻值很小，较小的电压可产生较大电流，电流大小通过改变T2原级电压进行调节，可以在0～200A范围内连续变化。此电流对控制屏的作用与井下潜油电泵对控制屏的作用是等效的。
由于其测量误差小，可作为基准电流源校验中心控制器。
2.2 接触器同步测量原理
真空接触器的三个触点的一端接在＋5V电压上，另一端接到单板机PA3、PA4、PA5三个引线上。CPU以1/1000秒的速度访问PIO接口的这三根线。当一个触点接触时开始计时，三个触点全部接触时停止计时，并显示*个闭合触点的序号和时间。整个测量在程控下进行。
3 应用过程
控制屏模拟检测技术的目的是查找运行井的故障点和隐患、对自修的控制屏进行校验和开展废旧设备的维修工作。
3.1 现场应用
这项技术我们曾在几十口电泵井使用，效益显著。现以故障较多的观9井等六口井为例。检测结果如下：
检验项目技术要求检验资料（模拟值/显示值）
70井248井380井369井386井观9井
中心控制器A误差＜1％20/1940/41.660/5640/4030/3280/80
B误差＜1％20/20.340/3960/5540/3730/2880/76
C误差＜1％20/20.940/41.760/5640/3930/3080/80
电流记录仪误差＜3％20/1640/3860/4640/2830/2780/74
接触电阻50A ＜0.010.020.0150.030.0250.020.04
触点动作时间差＜2ms610189725
超载动作延时2～4s2.994.55.85.04.03.6
欠载动作延时15～30s17.5201215.31816
从上表可看出：
（1）真空接触器三个触点接触电阻和吸合时间差。触点受长期冲击作用，产生松动，不能同时吸合；接触电阻增大，延缓～触点接触速度。导致触点不能同时吸合，井下机组在缺相条件下工作，加速电机老化，甚至烧毁绕组。通过测试，我们认为接触器运行超过4个月的应及时校验，否则会超出允许使用范围。
（2）超载延迟时间为2～4s。超过4s，超载保护无法发挥作用，少于2s，会造成停机次数增加，影响电泵寿命。从上表可看出，有3口井超出规定范围。特别是380井，延迟时间为5.8s，一旦出现超载，机组很可能烧毁。经分析和检查，中心控制器和电流互感器是问题的根源。电流互感器次级在有负荷时是严禁开路和接触不良的，但由于接点的松动、氧化、锈蚀，互感器与中心控制器之间的阻值增大。经除锈处理后，资料显示正常。
（3）从电流模拟值和显示值对比，有4口井显示误差超过3％，已经不能正确反映井下机组运行状况。通过测量发现是中心控制器显示失真和电流互感器次级负荷不稳定引起。我们分析是中心控制器内部逻辑电路在环境温度、磁场和电网波动等因素的影响下性能发生变化导致的。因此中心控制器在运行3个月以上时要计时进行校验。
（4）电流记录仪的显示值几乎全部超出3％的允许误差，说明其可靠性不高。我们分析是由于电磁测量机构不能有效屏蔽外界磁场干扰，而且接触器吸合产生的震动造成系统的灵敏度下降。所以要采取有效的防震和屏蔽措施，而且在使用5个月后要进行调试。
3.2 室内检验
过去修理控制屏，由于不能作负荷模拟试验，质量无法考核。导致一些控制屏在修理时正常，投入使用后出现问题，给生产和管理带来很大被动。如一些中心控制器空载时一切正常，但工作电源不稳定，受到启动负荷冲击时，电压降低，时序紊乱，造成频繁启动或不能停机的故障。控制屏模拟检测仪投入使用后，可有效解决这些问题。通过对各部件逐一进行质量检验，并对控制屏总成进行模拟负荷试验，剔除了不合格产品。出现的各种故障隐患就地加以处理，保证了控制屏的质量。去年我们自修23台控制屏，全部进行了模拟检验，其中18台在现场使用，未发生质量问题。
3.3 维修工作中的应用
我们在生产过程中有几十台真空接触器和电流记录仪出现故障。由于对接触器触点电阻和吸合速度等参数要求严格，一般常规仪器无法检测，电流记录仪由于没有标准信号源，其维修校验工作一直未能正常开展。由于控制屏仿真检测仪具有这些功能，因此我们着手进行接触器和电流记录仪的修复工作。至今我们已经修复真空接触器33台，电流记录仪26台。其性能全部达到技术要求。
4 效果分析
1、车载式控制屏模拟检测仪经近两年的使用和观察，其主要检测技术指标满足要求。通过该技术的应用，不仅使我们能对电泵运行状况进行早期诊断，还为疑难故障的分析处理提供了方便条件。所以我们今后将加大现场检测力度，提高维护管理水平，延长潜油电泵寿命。
2、直接经济效益
（1）应用检测仪查出不合格的外购产品，挽回经济损失：
3台中心控制器：0.25(万元)×3＝0.75（万元）
2台电流记录仪：0.20(万元)×2＝0.4(万元)
20台电流互感器：0.02(万元)×20=0.4(万元)
5台控制变压器：0.5(万元)×5=0.75(万元)
2台真空接触器：0.5(万元)×2=1(万元)
2个隔离开关：0.018(万元)×2=0.036(万元)
共计：3.336万元
（2）维修电流记录仪和真空接触器
维修真空接触器：0.5(万元)×33/2=8.25(万元)
维修电流记录仪：0.2(万元)×26/2=2.6(万元)
总经济效益为：0.75+0.4+0.4+0.75+1+0.036+8.25+2.6=14.186（万元）
3、模拟检测技术应用的根本目的是减少地面故障对井下机组的不利影响，延长使用寿命。通过此项技术的应用，使一些隐患和故障得以及时排除，延缓或避免了一些停机事故的发生，延长了电泵的使用周期。利用此项技术，我单位去年排除各种设备故障100余次，使我单位电泵井平均寿命由2003年的350天上升到400天。创造了巨大的经济效益和社会效益。