Контроллер AEPOC 2100 фирмы "Automation Electronics"(США) отличается от остальных высокой разрешающей способностью АЦП. Для оцифровки сигналов с датчиков усилия и перемещения используется 16-разрядное АЦП. При этом в качестве датчика перемещения могут использоваться датчики начала хода, потенциометры, "жидкостные" и "сухие" инклинометры. Гибкий алгоритм определения срыва подачи позволяет работать с горизонтальными и сильнозагазованными скважинами.
Мировой лидер в производстве силовой электроники компания "ABB" (США) выпустила контроллер ALC 600. Контроллер предусматривает подключение датчиков усилия и положения и рассчитан на совместную работу с преобразователем частоты. Выпускается 12 вариантов станций управления с этим контроллером для электродвигателей мощностью от 6 до 100 кВА. Для работы в условиях холодного климата в шкафу предусмотрена система подогрева.
Таблица 1.1 Характеристики импортных контроллеров ШГН
| SAM, Lufkin | CAC2000,eps | iBEAM,eps | IAR | AEPOC2100 | ALC600,ABB | |
| Тип датчика усилия | LoadtrolДДБ | LoadtrolДДБ | ДДБ | Loadtrol | LoadtrolДДБ | Loadtrol |
| Тип датчиков положения | ДХДУН | ДХДУНПДУ | ДУН | ДУН | ДХДУНПДУ | ДХ |
| Контроль ваттметрограмм | - | - | - | - | - | - |
| Управлениепреобразователем частоты | + | + | + | - | - | + |
| Возможность обслуживания нескольких скважин | - | - | - | + | - | - |
| Наличие дисплея и аппаратуры | + | + | + | + | + | - |
| ИнтерфейсыRS-232RS-485Ethernet | ++- | ++- | +-- | +-- | +++ | |
| Разрядность АЦП | 12 | 12 | 12 | 12 | 16 | - |
| Диапазон рабочих температур, гр. С | -40…+85 | -40….+85 | -30…+80 | -40…+70 | -40…+70 | -50… +50 |
ДДБ* – Датчик деформации балансира
ДХ** - Датчик Холла, устанавливаемый на выходном валу редуктора
ДУН*** - Датчик угла наклона балансира
ПДУ**** - Потенциометрический датчик угла
Характеристики импортных контроллеров ШГН приведены в таблице 1.1.
1.4 Отечественные контроллеры ШГН
Рассмотрим функциональные возможности контроллеров управления ШГН отечественной разработки. В данный обзор не вошли некоторые уже морально устаревшие контроллеры, а также контроллеры, не получившие широкого распространения и оставшиеся опытными образцами.
Станция управления "Интел-СУС" (ЗАО "Линт", Казань), в комплекте с контроллером "Телебит" и датчиками динамометрирования ДДС – 04 имеет практически аналогичные импортным системам функциональные возможности и представляет собой законченное изделие. Система комплектуется программным обеспечением на всех уровнях.
Помимо датчиков динамометрирования к контроллеру подключаются датчики ваттметрирования для контроля энергетических параметров: токов и напряжений по каждой фазе, активной и реактивной мощности, коэффициента мощности, проведения технического учета электроэнергии и построения ваттметрограмм.
Широкое применение на промыслах Татарии получили контроллеры "Мега" (НПФ "Интек", Уфа). Настоящие котроллеры работают как с датчиками динамометрирования собственной разработки, так и с ДДС-04.
Функционально контроллер аналогичен описанным выше, система комплектуется собственным программным обеспечением. Часть скважин не оборудована датчиками положения, определение начала хода штока производится путем математического анализа графика изменения усилия.
Контроллер телемеханики скважины КTC.1 (НПО "Интротест", Екатеринбург). Контроллер телемеханики скважины предназначен для телемеханизации посредством радиоканала отдельно стоящих нефтедобывающих скважин, расположенных в радиусе до 6 км от кустовых площадок. При этом кустовой контроллер системы телемеханики будет являться управляющим контроллером.
Контроллер телемеханики скважины состоит из трех блоков:
1) микроконтроллер А812-01;
2) радиомодем "Невод - 5";
3) блок питания БП24В/20W/DIN.
Контроллер комплектуется антенной диапазона 433 МГц, тип которой выбирается в зависимости от условий применения.
К контроллеру подключается динамограф СДА-10-ШГН производства НПО "Интротест", устанавливаемый между траверсами канатной подвески и имеющий форму замкнутого кольца. Выходные сигналы динамографа по каналам измерения усилия и ускорения заводится в контроллер как аналоговые токовые сигналы 4-20 мА.
Следует отметить, что используемый в контроллере микропроцессор ADuC812 на сегодняшний день морально устарел, и его мощность не позволяет в достаточной степени реализовать на месте какие-либо функции анализа режима работы и управления ШГН.
Определенных успехов достигли и разработчики контроллера "Орион" ("Аякс", Ульяновск). Указанные контроллеры на сегодняшний день наиболее приспособлены для совместной работы с элементами системы ДДС-04 в плане сбора и представления информации. Формирование массива динамограммы происходит непосредственно в самом датчике динамографа, контроллеру нужно лишь периодически считывать массив из памяти датчика по цифровому протоколу "Modbus-RTU". В датчике реализована функция сравнения динамограмм, и если форма динамограммы не изменилась, передача массива не требуется, что освобождает каналы связи.
Программное обеспечение системы телемеханики позволяет отправлять измеренные динамограммы и рассчитанные данные по дебиту в корпоративную систему "Армитс", охватывающую все нефтегазодобывающие предприятия ОАО "Татнефть".
Примером законченной отечественной системы автоматизации установки ШГН является станция управления АСУС-02 НПФ "Экос". Автоматизированная станция АСУС-02 имеет силовую часть, специализированный контроллер, выполненный на 16-ти разрядном RISC-процессоре, и радиостанцию, обеспечивающую связь с диспетчерским пунктом.
Отличительной особенностью станции управления АСУС-02 является то, что в ней реализовано ваттметрирование с отлаженным алгоритмом определения таких характеристик как: перегрузка по току, отклонение напряжения от нормы, перекос фаз, отклонение частоты питающего напряжения, коэффициента гармоник, коэффициента мощности, обрыв и проскальзывание ремней, биение в редукторе, разбаланс противовесов, и других. Станция укомплектовывается также элементами систем динамометрирования ДДС-04. Возможность станции управления АСУС-02 совмещать функции ваттметрирования и динамометрирования является важным достоинством, поскольку повышает достоверность диагностики режима работы установки и выявления неисправностей.
Кроме перечисленных выше, станция управления АСУС-02 обладает следующими возможностями:
- точная автоматизированная балансировка станка-качалки;
- подсчет потребленной электроэнергии;
- определение производительности скважинной установки по динамограмме;
- оценка динамики изменения дебита скважины;
- часовой (за последние 24 часа) и суточный (за последние 30 суток) архивы дебита;
- автоматическое управление откачкой в периодическом режиме;
- программируемая задержка автоматического включения при пропадании напряжения в сети;
- автоматическое выключение при аварийных ситуациях;
-построение динамограмм расчетным и экспериментальным способами;
- графики изменения во времени параметров (тренды);
- отчеты текущего состояния и последнего аварийного отключения;
- интеграция в SCADA-системы.
Дополнительно в станцию может быть установлен контроллер расширения с 16 цифровыми и 8 аналоговыми входами, что позваляет подключать к станции дополнительную измерительную, исследовательскую, контрольную аппаратуру скважины и других обьектов и передавать всю эту информацию на диспетчерский пункт. В станцию управления может устанавливаться программируемая панель отображения с графическим жидкокристаллическим индикатором (320х240 точек) и 18-ти кнопочной клавиатурой. Обмен данными и загрузка специализированного программного обеспечения происходит через порт RS-485 по протоколу MODBUS.
В таблицеделается сравнение характеристик отечественных контроллеров ШГН. По итогам сравнения можно сделать следующие выводы:
1. Большинство отечественных контроллеров работают с цифровыми датчиками динамометрирования ДДС-04 производства НПП "Грант".
2. Во многих системах предусмотрен контроль ваттметрограмм.
3. Практически все контроллеры не поддерживают управление частотным преобразователем.
4. В отечественных контроллерах отсутствуют встроенные средства ввода/вывода информации непосредственно на скважине – дисплеи и клавиатуры.
Табл. 1.2 Характеристики отечественных контроллеров ШГН
| "Телебит", Линт, Казань | "Мега", Интек, Уфа | "Орион", Аякс, Ульяновск | "ТК166", Экос, Уфа | Сатурн, Авиатрон, Уфа | |
| Тип датчиков усилия | ДДС-04 | ДДС-04ДПНТ20 | ДДС-04 | ДДС-04 | Авиатрон |
| Тип датчиков положения | ДП-04 | ДП-04ДУН | ДП-04 | ДП-04 | Геркон |
| Контроль ваттметрограмм | + | + | - | + | + |
| Управление преобразователем частоты | - | - | - | - | - |
| Наличие дисплея и клавиатуры | - | - | - | - | - |
| ИнтерфейсыRS-232RS-485Ethernet | ++- | ++- | ++- | ++- | +++ |
| Разрядность АЦП | 12 | 12 | 12 | 10 | - |
| Диапазон рабочих температур | -40…+70 | -40…+60 | -40…+60 | -40…+60 | -40…+60 |
ДДС-04* – Датчик усилия ДДС-04 производства НПП "Грант".
ДП-04** – Датчик положения ДП-04 производства НПП "Грант", используется датчик Холла, устанавливаемый на выходном валу редуктора, фиксирует нижнюю и верхнюю мертвые точки.