多通閥智能保護(hù)電路的改進(jìn)

門(mén)虎，侯云，張蘅瑜

（1.新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000；2.新疆油田公司重油公司，新疆克拉瑪依834000）

多通閥智能保護(hù)電路的改進(jìn)

門(mén)虎1，侯云2，張蘅瑜1

（1.新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000；2.新疆油田公司重油公司，新疆克拉瑪依834000）

多通閥控制電路中由于無(wú)對(duì)稱(chēng)性故障（如過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、過(guò)壓、欠壓等）及非對(duì)稱(chēng)性故障（如斷相、電流不平衡）保護(hù)功能，在出現(xiàn)上述故障時(shí)，燒毀電機(jī)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)量選井功能，造成了設(shè)備損壞和無(wú)法正常使用。本文提出在多通閥控制電路中采用無(wú)源化、穿芯式結(jié)構(gòu)智能保護(hù)器，取消熱繼電器，替代熱繼電器與交流接觸器配合使用能對(duì)多通閥電動(dòng)執(zhí)行器起到可靠的保護(hù)。

多通閥；控制電路；電機(jī)保護(hù)器

0 引言

多通閥用于原油或天然氣計(jì)量時(shí)進(jìn)行流程切換，配合計(jì)量分離器進(jìn)行油氣計(jì)量，配備專(zhuān)用電控箱通過(guò)RTU和上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)倒井和自動(dòng)計(jì)量，還可以通過(guò)手動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)手動(dòng)倒井。在多通閥控制電路中由于無(wú)對(duì)稱(chēng)性故障（如過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、過(guò)壓、欠壓等）及非對(duì)稱(chēng)性故障（如斷相、電流不平衡）保護(hù)功能。出現(xiàn)上述故障時(shí)，燒毀電機(jī)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)量選井功能，造成了設(shè)備損壞和無(wú)法正常使用。通過(guò)對(duì)多通閥控制電路的研究，對(duì)熔斷絲、熱繼電器保護(hù)性能不完善，決定采用智能保護(hù)電器實(shí)現(xiàn)對(duì)多通閥的電路保護(hù)。

1 控制電路及故障分析

新疆油田公司采注計(jì)量站使用的多通閥電動(dòng)執(zhí)行器型號(hào)為迪威爾ZJDK/12型、金牛信泰MCP/12型。兩種型號(hào)的控制電路如圖1所示。

控制電路工作過(guò)程是當(dāng)多通閥控制器輸出閉合信號(hào)時(shí)，其控制電路KM線圈得電，交流接觸器閉合，多通閥電動(dòng)執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)并輸出閥位信號(hào)，當(dāng)位置信號(hào)與多通閥控制閥位信號(hào)一致后，控制器斷開(kāi)KM線圈失電，交流接觸器斷開(kāi)，電動(dòng)執(zhí)行器停在所選擇井號(hào)位置。

圖1 多通閥電動(dòng)執(zhí)行器控制電路

根據(jù)分析多通閥電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)電機(jī)為三相異步電機(jī)，其控制電路為點(diǎn)動(dòng)控制，都采用保險(xiǎn)管、斷路器和熱保護(hù)繼電器對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)電路只能對(duì)過(guò)流、過(guò)載起到保護(hù)，出現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)性故障時(shí)，如缺相、相序亂，三相電不平衡等故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)損壞。

檢查現(xiàn)場(chǎng)多通閥電路中的熔斷絲動(dòng)作電流為10 A、斷路器和熱保護(hù)繼電器為6 A，而電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)功率為0.37 kW。無(wú)法起到保護(hù)作用。出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)載情況下起不到保護(hù)作用。為此，采用一種新型的電機(jī)保護(hù)電器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多通閥控制電路的保護(hù)。

2 控制電路改進(jìn)

改進(jìn)方案為在多通閥控制電路中采用無(wú)源化、穿芯式結(jié)構(gòu)智能保護(hù)器，取消熱繼電器，替代熱繼電器與交流接觸器配合使用能對(duì)多通閥電動(dòng)執(zhí)行器起到可靠的保護(hù)。改進(jìn)后的控制電路如圖2，將多通閥控制器與主回路隔離，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電弱控。

智能電機(jī)保護(hù)器的結(jié)構(gòu)分為取源電路、轉(zhuǎn)換電路、比較電路、延遲電路、執(zhí)行元件等部分。它的原理是先通過(guò)3個(gè)自帶的互感器將電機(jī)主線路的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的小電流模擬信號(hào)，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將這個(gè)模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)與保護(hù)器內(nèi)部預(yù)先設(shè)定的參照值比較，如果信號(hào)大于參照值，那么通過(guò)延遲電路的延時(shí)后，執(zhí)行元件動(dòng)作，切斷多通閥控制回路，電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)因此得到保護(hù)。智能電機(jī)保護(hù)器設(shè)置性能參數(shù)設(shè)置：①過(guò)電壓保護(hù)，電壓設(shè)定+15%，動(dòng)作時(shí)間1 s；②欠電壓保護(hù)，電壓設(shè)定-15%，動(dòng)作時(shí)間5 s。

圖2 改進(jìn)后多通閥電動(dòng)執(zhí)行器控制電路

3 實(shí)施應(yīng)用

3.1 選擇合適熔斷絲

針對(duì)熔斷絲不符合技術(shù)要求的現(xiàn)象，根據(jù)電機(jī)功率選擇合適保險(xiǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)載過(guò)流保護(hù)。

3.2 安裝測(cè)試

智能電機(jī)保護(hù)器安裝要求穿芯式進(jìn)線要求與原控制線一致，確保電動(dòng)執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)方向正確，根據(jù)電機(jī)額定電流合理制定起動(dòng)時(shí)間、負(fù)載類(lèi)型。起動(dòng)時(shí)間設(shè)定過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成多通閥電動(dòng)執(zhí)行器頻繁誤動(dòng)或未能起到保護(hù)作用。多通閥電路智能保護(hù)電路技術(shù)在新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)采注計(jì)量站36臺(tái)多通閥上安裝。經(jīng)模擬現(xiàn)場(chǎng)斷相、過(guò)載、相序亂等故障均能實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。①實(shí)現(xiàn)功能：斷相保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、三相電流不平衡保護(hù)；②斷相動(dòng)作時(shí)間1 s；③不平衡保護(hù)：任意二相電流相差超過(guò)50%±10時(shí)，動(dòng)作時(shí)間1 s；④輸出接口復(fù)位方式：控制回路斷電復(fù)位。

在實(shí)施過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)2015年1～9月多通閥故障動(dòng)作情況，在實(shí)施過(guò)程及實(shí)施后共故障動(dòng)作兩起，為電機(jī)斷路及電機(jī)反向造成多通閥報(bào)警停機(jī)，檢查保護(hù)器均已動(dòng)作，避免了設(shè)備的損壞。排除故障后，復(fù)位恢復(fù)正常。多通閥電動(dòng)執(zhí)行器電路故障得到解決，技術(shù)實(shí)施后電動(dòng)執(zhí)行器故障為零，達(dá)到新疆油田公司對(duì)多通閥電動(dòng)執(zhí)行器設(shè)備年故障發(fā)生次數(shù)≤2次的設(shè)備管理要求。

4 總結(jié)

多通閥電路智能保護(hù)電路的改進(jìn)，對(duì)各種故障類(lèi)型均能準(zhǔn)確報(bào)警并切斷電源，有效防止了多通閥電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)意外燒毀。在實(shí)際使用過(guò)程中，嚴(yán)格根據(jù)電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)的額定電流來(lái)選擇保護(hù)器，防止人為放大和縮小保護(hù)范圍，造成頻繁誤動(dòng)作和不避要的損失。

〔編輯凌瑞〕

TE937

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.32