Опытная эксплуатация и сравнительная оценка датчиков уровня бурового раствора и устройств плавного пуска для электродвигателей вертикально-шламовых насосов

1. ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ
по опытной эксплуатации системы регулирования уровня промывочной
жидкости в промежуточной емкости буровой установки
При опытной эксплуатации ультразвукового уровнемера в бригаде бу-
рового мастера Альметьевского ПБР Мансурова была смонтирована схема
управления со следующим оборудованием:
Ультразвуковой уровнемер для измерения уровня жидко-
сти Rosemount серии 3100 модель 3105
Двухканальный измеритель-регулятор ТРМ1А.Щ2А.Т.Р.
«Овен»
Магнитный пускатель ПМ12-100150
Ультразвуковой уровнемер Rosemount смонтирован в емкости при по-
мощи металлической пластины без непосредственного контакта с жидкостью
(рисунок 1)
Рисунок 1 – Смонтированный ультразвуковой датчик уровня
Двухканальный измеритель-регулятор ТРМ1А.Щ2А.Т.Р. «Овен» смон-
тирован в щите управления и предназначен для приема сигнала от ультразву-
кового датчика об уровне жидкости в емкости и выдачи команд на включе-
ние и отключение магнитного пускателя. Магнитный пускатель, в свою оче-

2. редь, предназначен для управления электродвигателем вертикально-
шламового насоса в режиме прямого пуска (рисунок 2).
Рисунок 2 – Двухканальный измеритель-регулятор ТРМ1А.Щ2А.Т.Р. «Овен»
в щите управления
Опыты проводились с сентября 2014 г. по июнь 2015 г. Во время экс-
плуатации производилось управление уровнем бурового раствора в емкости
при помощи вертикально-шламового насоса с электродвигателем мощностью
30 кВт.
Уровень жидкости измерялся ультразвуковым датчиком, токовый сиг-
нал 4 … 20 мА с которого передавался в измеритель-регулятор, который при
достижении верхнего заданного уровня включал при помощи магнитного
пускателя электродвигатель вертикально-шламового насоса, а при достиже-
нии нижнего уровня отключал.
При помощи измерителя-регулятора, который оснащен цифровым
экраном, имелась возможность наблюдать передаваемую информацию об
уровне жидкости в емкости с ультразвукового датчика.
Схема управления положительно себя зарекомендовала, сбоев в управ-
ляющей схеме не наблюдалось.
Недостатком данной схемы на фоне высокой надежности управле-
ния уровнем жидкости является низкая надежность защиты электро-
двигателя вертикально-шламового насоса, построенная на тепловом ре-
ле и автоматическом выключателе, а также наличие силовых «сухих»
контактов на магнитном пускателе, выгорающих в процессе эксплуата-
ции вследствие частых пусков и остановов электродвигателя верти-
кально-шламового насоса.
Для устранения данных недостатков в бригаде бурового мастера Аль-
метьевского ПБР Григорьева проведена опытная эксплуатация с июля 2014
года по июнь 2015 года устройства плавного пуска в промежуточной емкости
на электродвигателе вертикально-шламового насоса.

3. При опытной эксплуатации в бригаде бурового мастера Альметьевско-
го ПБР Григорьева была использована схема со следующим оборудованием:
Датчик-реле РОС-301
Устройство плавного пуска и торможения Schneider
Altistart 48 ATS48C79Q.
Непосредственный контакт с измеряемой средой электродов дат-
чика-реле РОС приводило к налипанию шлама как на контактные со-
единения, так и к самим электродам, что приводило к ложным срабаты-
ваниям (рисунок 3). Особенно тяжелая эксплуатация оказалась в зимнее
время года – необходимость чистки от снега и наледи, периодический
отогрев электродов, постоянный контроль за ними и принятие дополни-
тельных мер по защите от механических повреждений.
Технический результат эксплуатации устройства плавного пуска за-
ключается в следующем (рисунок 3):
• снижение бросков тока в статоре электродвигателя в момент
его запуска;
• обеспечение полного контроля перегрузок двигателя;
• устранение рывков в вертикально-шламовом насосе, что повы-
шает эксплуатационный срок всего оборудования;
• устранение гидравлических ударов в трубопроводах при запуске
вертикально-шламовых насосов;
• управление остановкой электродвигателя в заданный момент
времени;
• при отключении в аварийной ситуации устройство обеспечивает
предельное быстродействие.
Смена вертикально-шламовых насосов из-за износа механических ча-
стей производилась ориентировочно в два раза меньше, выходов из строя
электродвигателей не наблюдалось.

4. Рисунок 3 – Смонтированная схема регулирования уровня бурового раствора
с датчиком-реле РОС и устройством плавного пуска
Выводы.
Рекомендуется к внедрению схема регулирования уровня бурового рас-
твора в емкости с использованием ультразвукового уровнемера, цифрового
измерителя-регулятора и устройства плавного пуска.
Приложения:

5. 1. Сравнительный анализ датчиков-реле РОС и ультразвуковых датчи-
ков Rosemount и их систем управления.
2. Альтернативные поставщики ультразвуковых датчиков уровня.
3. Опросный лист на ультразвуковой датчик уровня.
Ведущий инженер-энергетик АУ ЦЭО ООО «Бурение»
О.В. Никулин
Мастер КИП и А АУ ЦЭО ООО «Бурение»
Ю.Г. Матвеев
Механик, занятый в производственных процессах
по бурению скважин АУ ЦЭО ООО «Бурение»
Е.В. Беляев

6. Приложение 1 – Сравнительный анализ датчиков-реле РОС и ультразвуковых датчиков Rosemount и их систем управления.
Датчик-реле РОС Ультразвуковой датчик Rosemount
Используются два электрода, непосредственно кон-
тактирующих с измеряемой средой.
Имеется обязательное требование к заземлению ем-
кости и электрической связи между корпусами емкости и
модулем управления.
Используются «сухие» контакты в модуле управле-
ния.
Уровень жидкости измеряется без непосредственного
контакта с измеряемой средой.

7. Датчик-реле РОС Ультразвуковой датчик Rosemount
Непосредственный контакт с измеряемой средой приво-
дит к налипанию шлама как на контактные соединения, так и
к самим электродам, что приводит к ложным срабатываниям.
Без непосредственного контакта с измеряемой
средой нет налипания шлама, контактные соединения
закрыты внутри датчика.

8. Датчик-реле РОС Ультразвуковой датчик Rosemount
Необходимость принятия дополнительных мер по
защите электродов от механических повреждений.
Низкая монтажеспособность при переездах буровых
бригад – необходимость подбора места установки на каж-
дой конкретной емкости, изменения длины электродов,
способов прокладки кабельных линий.
Дополнительных мер по защите не требуется вслед-
ствие высокой степени защиты датчика.
Высокая монтажеспособность – необходимо только
закрепить пластину датчика к емкости в любом удобном
месте.

9. Схема с датчиком-реле РОС Схема с ультразвуковым датчиком Rosemount
Используется контактор (пускатель) с «сухими» силовыми и вспо-
могательными контактами. В конструкции реле ТОР так же использованы
«сухие» контакты. Ток измеряется посредством пропуска шин через отвер-
стия в реле ТОР. Измерение тока производится косвенно.
Реле обеспечивает автоматическое отключение нагрузки при воз-
никновении аварийных ситуаций с индикацией причины отключения:
- при обрыве одной или двух фаз или при небалансе токов в фазах
40+10% от значения уставки рабочего тока в течение 4...8с (светодиод ОБ-
РЫВ);
- при перегрузках в фазах более 130% от значения уставки рабочего
тока в течение 4...120с в зависимости от значения перегруза (светодиод
ПЕРЕГРУЗ);
- при подаче сигнала релейного типа от внешних датчиков техноло-
гической защиты (например, ЭКМ) без выдержки времени (светодиод ВН.
АВАРИЯ);
- при срабатывании датчика типа "сухой ход" - для объектов, ис-
пользующих в качестве датчика два металлических электрода, установлен-
ных на определенном уровне в емкости с водой.
«Сухие» контакты отсутствуют как в силовой цепи, так и в
цепях управления.
Выполняются одновременно функции управления пуском и
торможением и защита двигателя. Ток измеряется и регулируется
непосредственно.
Более 20 параметров защиты.

10. Приложение 2 – Альтернативные поставщики ультразвуковых датчиков уровня
№,
п/п
Наименование Поставщик Телефон
Электронный ад-
рес
Веб-ресурс с инфор-
мацией о приборе
Примечание
1
Уровнемер уль-
тразвуковой Б-
AN56119
ООО «Сивтрейд» (495)788-39-79 info@baktrade.ru
http://baktrade.ru/prod
ucts/urovnemer-
ultrazvukovoj-
izmeritel-urovnja-
jidkosti
2
Бесконтактные
ультразвуковые
уровнемеры
Rosemount cерии
3100
Метран, Производ-
ственная Компания
Екатеринбург
(343)384-55-89
Казань (843)206-
01-48
Москва (495)268-
04-70 Самара
(846)206-03-16
Санкт-Петербург
(812)309-46-40
Саратов (845)249-
38-78 Уфа
(347)229-48-12
mtn@nt-rt.ru
http://metran-
nsk.neobroker.ru/list/?s
ort=vote_up&type=tbl
3
Уровнемер
УЛМ-11
ЗАО "ЛИМАКО"
(4872) 22-44-09,
26-94-70
in@limaco.ru
http://www.limaco.ru/r
u/production/101/119/

11. 4
Ультразвуковой
уровнемер
Prosonic S
FDU91F
Пром Комплект Инжи-
ниринг
(4812) 35-81-67
(4812) 35-81-68
iee@pkimpex.ru
http://www.pkimpex.ru
/opisanie/urovnemer-
prosonic-s-fdu91f
5
Ультразвуковой
уровнемер для
жидкостей • Мо-
дель NUS-R-4
Официальное пред-
ствительство KOBOLD
Messring GmbH в Рос-
сии: ООО "КОБОЛД
РУС"
(4912) 24-60-61,
92-51-51, 92-57-57
marketing@kobold-
rus.ru
http://kobold-
rus.ru/products/urovne
mery_signalizatory/nep
reryvnoe_izmerenie_ur
ovnja/id-295/
6
Ультразвуковой
уровнемер серии
EchoTREK
Росприбор
+7 (495) 960-28-32
+7 (499) 750-96-75
rospribor@rambler.
ru
sales@rospribor.co
m
http://росприбор.рф/c
atalog/datur/urovnemer
/43-echotrek.html
7
Ультразвуковой
датчик уровня
Gauger420
ГК «Новые техноло-
гии»
Казань (843)206-
01-48
grg@nt-rt.ru
http://gauger.nt-
rt.ru/index.php/sitemap
/124-gauger420

12. 8
Датчик уровня
ультразвуковой
LUC-M10-
G5A42-IHD-EX
PROTON (495) 789-41-64
Pro-
ton@ProtonPC.ru
http://protonpc.ru/indus
trial/datchiki/datchiki-
urovnya/216673
9
УЛЬТРАЗВУ-
КОВОЙ ДАТ-
ЧИК УРОВНЯ
ULT
Компания "ОЛИЛ"
Москва: +7 495
5438854
С.Петербург: +7
812 4014749
Екатеринбург: +7
343 2983551
Казань: +7 843
2053646
info@dwyer.ru
http://dwyer.kz/catalog
/datchiki-
urovnya/ultrazvukovoj-
datchik-urovnya-ult
10
Ультразвуковой
датчик уровня
для общего при-
менения
ООО "СибМашПоли-
мер"
(383) 310-11-47
http://www.smp-
prom.ru/goods/151091
09-
ultrazvukovoy_datchik
_urovnya_dlya_obshch
ego_primeneniya

13. 11
ДАТЧИКИ
УРОВНЯ БУ-
РОВОГО РАС-
ТВОРА ICS SL
ООО «ГЕОТЕК-
ПРИБОР»
+7(845-2) 27-88-
28, 27-13-80
geotek.mail@bk.ru,
mail@geotek.ru
http://geotek.ru/ktts.ph
p?Page=sensors#extDi
v_14

14. Приложение 3 – Опросный лист на ультразвуковой датчик уровня
ОПРОСНЫЙ ЛИСТ НА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК УРОВНЯ
(Технические характеристики)
Принцип измерения ультразвуковой
Измеряемая среда Буровой раствор
Диапазон измерения 0,5 … 5 м
Положение при монтаже вертикальное относительно поверхности среды
Температура изм. среды -40 ... +50 °C
Температура окр. среды -40 ... +70 °C
Материал корпуса металлический
Присоединение к процессу резьбовое дюймовое или метрические присоедине-
ние
Релейный сигнал не критично наличие
Аналоговый выход 4 ... 20 мA
гальван. изолированный
Напряжение питание 220 В желательно, но может быть и другой диапазон
по согласованию
Степень защиты не менее IP 65
Опросный лист составил:
Ведущий инженер-энергетик
Альметьевского участка ЦЭО ООО «Бурение»
Никулин Олег Викторович
+79172551234