Cuando se trabaja con ESP, se imponen los siguientes requisitos al equipo de control y registro:
- trabajo estable con motores IM y PMM
- versatilidad de equipos para trabajar con IM y PMM
- tiempo mínimo de comisionamiento de la instalación
- mantener el funcionamiento de la instalación en situaciones de emergencia
- 100% de garantía de protección contra el trabajo en situaciones de emergencia
- dimensiones mínimas con máximo rendimiento
- alta eficiencia
- fiabilidad
Los retos que nos planteamos para satisfacer a cada uno de nuestros clientes y usuarios y nuestras soluciones:
Protección mecánica del personal contra descargas eléctricas, incluido el bloqueo mecánico de las puertas de los gabinetes de energía cuando se aplica voltaje al VSD, así como el apagado automático del VSD en caso de acceso intencional no autorizado a los gabinetes de energía durante la operación del VSD.
Controlador multifuncional de nueva generación UMKA07 con interfaz amigable e intuitiva, pantalla LCD-TFT de 7 pulgadas, pantalla táctil, memoria no volátil incorporada. UMKA07 le permite configurar el funcionamiento del equipo en el menor tiempo posible, así como actualizar el firmware de lo variador y el controlador utilizando el software cargado desde variador flash.
Asistente inteligente Wizard para el ajuste paso a paso del modo de control vectorial del motor síncrono de imanes permanentes (PMSM), basado en los algoritmos para determinar el momento de inercia, Lsd, Lsq.
- Tarjeta Triol Surface con pantalla de 3,5 pulgadas, que permite recibir telemetría de la unidad sumergible y transmitir los siguientes datos al controlador UMKA07, SCADA o al smartphone del usuario conectado vía Wi-Fi:
- Temperatura del aceite del motor/temperatura del bobinado del motor;
- Temperatura en la entrada del motor;
- Vibración en 3 planos;
- Presión en la entrada de la bomba;
- Presión en la salida de la bomba;
- Resistencia de aislamiento/corriente de fuga.
La presencia de estos parámetros le permite proteger el equipo y aumentar el tiempo de respuesta, incluso en pozos con condiciones complicadas.
La disposición de la electrónica de potencia y control contribuye a aumentar la capacidad de mantenimiento y le permite reemplazar la unidad electrónica, la pieza y el ensamblaje en el campo sin el uso de soldadura.
Trabajar con diferentes fabricantes de motores debido a la versatilidad de VSD para trabajar con IM y PMM, y TM01, que proporciona conexión con diferentes fabricantes de motores y trabajar con sensores de tipo RDT o J.
El control vectorial del motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) permite aumentar la eficiencia controlando el motor teniendo en cuenta la posición actual del rotor del motor y logrando un alto cosφ del motor con una disminución del consumo de energía. La posición del rotor se determina construyendo un modelo matemático del PMSM de acuerdo con los parámetros medidos en base al algoritmo para la detección automática de los parámetros del motor.
Orange - motor speed, rpm - Naranja - velocidad del motor, rpm
Blue - Moment, Nm - Azul - Momento, Nm
La supresión de armónicos de mayor corriente permite minimizar el efecto de los armónicos generados por el VSD en la red eléctrica, ahorrando electricidad, reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento del transformador o de los devanados del generador de alimentación mediante el uso de sistemas multipulso 12, 18, 24 o un filtro pasivo incorporado
Espectro de armónicos del sistema de control con filtro pasivo en la entrada
La eficacia de la solución está confirmada por el certificado de conformidad IEEE 519-2014.
Asegurando la protección del motor, bomba y VSD monitoreando los parámetros de la instalación usando TM01 y la implementación de protecciones de software en UMKA07. Monitorear la temperatura en la salida de la bomba le permite rastrear el inicio del desgaste de los rodamientos, lo que a su vez permite predecir el reemplazo de equipos o ajustar el funcionamiento de los equipos sumergibles para aumentar el período de revisión. Algunas de las protecciones tienen la capacidad de aumentar automáticamente el tiempo de respuesta en el modo de reenganche automático (RA) para reducir las paradas cuando las alarmas se activan con frecuencia.
El grado de protección de la envolvente NEMA4/IP66, asegura el funcionamiento confiable del equipo durante toda la vida útil en una amplia variedad de condiciones de operación, incluidos trópicos y desiertos.
El grado de protección del equipo está confirmado por un certificado internacional:
-
Maximización de la producción debido a la precisión de la medición de la presión en la formación, lo que permite mantener un bajo nivel dinámico y aumentar la afluencia del pozo.
Error de medición de caudal versus presión
El algoritmo de amortiguación cinética permite el trabajo en red con caídas de tensión de hasta el 45% de la nominal en 200 ms.
Red – DC-voltage - Rojo - voltaje de DC
Blue – Supply voltage - Azul - tensión de alimentación
Green – VSD full current - Verde - Corriente completa del VSD
Pink – VSD output frequency - Rosa - frecuencia de salida VSD
Black – VSD output voltage - Negro - voltaje de salida VSD
El algoritmo de extracción de los tapones de gas permite, cuando la carga de la instalación disminuye, prevenir el accidente de "Subcarga" y lleva la instalación al modo nominal. El algoritmo consiste en el hecho de que al detectar una caída en la carga del motor al valor de activación del modo, la frecuencia de salida cambia a una tasa dada a un valor establecido por el usuario y un tiempo de operación a una frecuencia dada, seguido de una transición a una segunda frecuencia establecida. El algoritmo puede repetir la alternancia de frecuencias para un número específico de veces, después de lo cual se analiza la carga y, si se restablece la carga, el algoritmo finaliza, si la carga no se recupera, entonces el ciclo se repite varias veces. Como resultado, se bombea gas de la bomba y se restablece el suministro.
Red - Frequency, Hz - Rojo - frecuencia, Hz
Green - Engine load,% - Verde - Carga del motor,%
Algoritmo de cuña, le permite poner en funcionamiento una bomba en cuña. Consideremos dos modos principales:
- El jogging permite una frecuencia constante establecida por el usuario para elevar el voltaje de salida, la corriente de salida aumenta y el par aumenta como consecuencia. Como resultado, el motor comienza a girar. El usuario puede establecer el número de repeticiones y el tiempo de aumento de voltaje.
Blue - VSD output voltage, V - Azul - voltaje de salida VSD, V
Red - Frequency, Hz - Rojo - Frecuencia, Hz
- La oscilación permite que la instalación se bloquee debido a la rotación del motor en las direcciones de avance y retroceso con un mayor voltaje de salida del sistema de control. El usuario tiene acceso a: configurar el número de ciclos, la cantidad de aumento de voltaje y la velocidad en las direcciones de avance/retroceso.
Blue - VSD output voltage, V - Azul - voltaje de salida VSD, V
Red - Frequency, Hz - Rojo - Frecuencia, Hz
El modo programado de inicio de la instalación, le permite cambiar la frecuencia de salida del VSD con una tasa baja que permite aumentar suavemente la productividad de la bomba al llevar el pozo al modo nominal, mientras que la protección de baja carga de la instalación funciona debido a la configuración de la variable.
Interacción con la periferia mediante el soporte de protocolos de telemetría: Zenith, Oxford, Borets, WellLift y otros, así como mediante entradas/salidas analógicas y digitales.
Todos estos son los componentes de una interacción exitosa y confiable entre la corporación Triol y nuestros parceros en las empresas de servicios petroleros y las empresas petroleras que han ejercido en diferentes regiones del mundo.
Estos resultados se consiguen gracias a:
- condensadores de polipropileno en el enlace de DC;
- condensadores de polímero en electrónica de control;
- número mínimo de conexiones desmontables en circuitos de señal y potencia;
- optimización de elementos en la electrónica de control;
- resistencia al agua de los bloques electrónicos de control mediante barnizado;
- componentes clave de proveedores confiables como Semikron, Infineon, Electronicon, EBM-Papst;
- redundancia de ventiladores del sistema de refrigeración (opcional en el AT27 VDF);
- aplicación del bypass de las celdas de potencia mediante tecnología HOpCoD™ (opcional en el AT27 VDF);
- refrigeración líquida (opcional en el AT24 VDF).
En el AK06 VSD, el buen funcionamiento está garantizado por:
- El algoritmo de almacenamiento en búfer cinético, que garantiza el funcionamiento con caídas de tensión de hasta el 45% del valor nominal durante 200 ms.
Rojo – Voltaje DC
Azul – Tensión de alimentación
Verde – VSD de corriente completa
Rosa – Frecuencia de salida VSD
Negro – Voltaje de salida VSD
- Un enlace de DC ampliado, que permite el funcionamiento en red con caídas de tensión de hasta el 100% del valor nominal durante 100 ms (opcional).
Rojo – Corriente de salida VSD
Azul – Tensión de alimentación
Negro – Voltaje DC
- Una fuente de alimentación ininterrumpida, que es alimentada por el sistema de control VSDs AK06, y un sistema de medición para transmitir información sobre el estado del AK06 y el equipo sumergible durante la pérdida (opcional).
En el AT27 VDF, el buen funcionamiento está garantizado por:
- Evitar una celda de energía averiada con una unidad de derivación que utiliza tecnología HOpCoD™.
- Bypassing una celda de energía defectuosa permite que el variador de frecuencia permanezca operativo. Al mismo tiempo, el bypass de la celda de potencia se realiza en modo caliente, a menos de 4 ms desde el momento del fallo, sin interrumpir el funcionamiento del mecanismo y el proceso tecnológico.
Bypassing las celdas de potencia en el AT27
Diagrama de tiempo del voltaje de salida en el momento en que el bypass de la celda de potencia está funcionando.
Reserva de ventilación para refrigeración forzada por aire
Se instala un ventilador de enfriamiento adicional en el AT27 VDF para la reserva de ventilación. Todos los ventiladores, incluido el de repuesto, están en funcionamiento al mismo tiempo. La carga se distribuye uniformemente entre todo el sistema de refrigeración, ya que hay más ventiladores, funcionan en modo ligero, lo que es beneficioso para el recurso. Todos los ventiladores se suministran con válvulas de gravitación, que pueden mantener el funcionamiento de todo el sistema de refrigeración si uno de los ventiladores tiene una falla. En el modo de funcionamiento estándar de los ventiladores de extracción, se crea una diferencia de presión en las palas que giran libremente de la válvula gravitacional, que eleva las palas y abre la sección del canal para el aire caliente emitido desde el accionamiento AT27 hacia el exterior. Si uno de los ventiladores tiene una falla, se crea una diferencia de presión inversa en las paletas de la válvula, causada por la rarefacción dentro del gabinete generada por los ventiladores en funcionamiento y la presión atmosférica fuera del gabinete. Bajo la influencia de esta diferencia de presión, así como bajo la influencia de la gravedad, las palas de la válvula descienden, bloqueando la sección transversal del canal de aire e impidiendo la "succión" de aire fuera del gabinete por otros ventiladores y una disminución en la eficiencia de la ventilación.
Operación de la válvula de gravedad del variador de frecuencia Triol AT27
- Software y hardware que permite una puesta en marcha sin golpes de un transformador de potencia de múltiples devanados, lo que evita paradas de emergencia de equipos cooperantes en condiciones de potencia limitada del sistema eléctrico. A continuación se muestra el diagrama funcional del sistema de precarga y arranque suave del transformador de potencia:
oscilograma de corriente de irrupción del transformador sin sincronización de red
oscilograma de corriente de irrupción de transformador con sincronización de red
Tanto en el AT24 como en el AT27 VFD, el funcionamiento suave está asegurado por un algoritmo de búfer cinético, que asegura un funcionamiento estable del variador de frecuencia Triol que funciona con un motor de inducción en el caso de caídas profundas y asimétricas de la tensión de alimentación, e incluso en su pérdida completa. La pérdida de voltaje de entrada puede ocurrir como resultado de procesos de emergencia que se desarrollan en la red, así como durante el funcionamiento de una red débil durante la trituración de desechos difíciles de moler. En este caso, la calidad de la tensión de alimentación de salida permanece dentro de los parámetros declarados del variador de frecuencia, lo que no afecta la capacidad de servicio del motor eléctrico y la integridad de su aislamiento.
En el modo de almacenamiento en búfer, el rendimiento del variador de frecuencia se mantiene consumiendo parte de la energía cinética del mecanismo giratorio y luego restaurando instantáneamente el modo de funcionamiento establecido del mecanismo cuando se restablece el suministro de energía.
El tiempo de funcionamiento del VDF en este modo puede variar desde 5 períodos de tensión de red hasta decenas de minutos.
Las siguientes soluciones proporcionan una alta eficiencia:
a) El modo vectorial del motor síncrono de imanes permanentes (PSM) permite una mayor eficiencia al controlar el motor, teniendo en cuenta la posición actual del rotor del motor y logrando un alto cosφ del motor con un consumo de energía reducido. La posición del rotor se determina construyendo un modelo matemático del PSM según los parámetros medidos en base a un algoritmo de determinación automática de los parámetros del motor.
Naranja – Velocidad del motor, rpm
Azul – Momento, Nm
b) El control vectorial del motor de inducción con algoritmos de limitación de torque del motor y control de velocidad del motor en el variador de frecuencia Triol AT24 proporciona una protección confiable contra sobrecargas del motor, mientras mantiene la precisión de alta velocidad en todo el rango de ajuste.
c) La producción se maximiza midiendo la precisión de la presión del yacimiento para mantener un nivel dinámico bajo y aumentar el flujo del pozo.
Dependencia del caudal en el gráfico de inexactitud de la medición de la presión
d) El algoritmo de extracción del tapón de gas evita fallas por carga insuficiente y pone el equipo en un modo nominal cuando está carga insuficiente. La forma en que funciona el algoritmo es que, al detectar la caída de carga del motor al valor de activación del modo, la frecuencia de salida se cambia con la rampa preestablecida hasta el valor establecido por el usuario y el tiempo de funcionamiento a esta frecuencia seguido de la transición a la segunda frecuencia preestablecida. El algoritmo puede repetir frecuencias alternas un número específico de veces, después de lo cual se analiza la carga y, si se restablece la carga, se termina el algoritmo; si no se restablece la carga, el ciclo se repite varias veces. Como resultado, se bombea gas desde la bomba y se restablece el flujo.
Rojo - Frecuencia, Hz
Verde - Carga del motor, %
e) El algoritmo de acuñamiento le permite poner en funcionamiento la bomba atascada. Considere dos modos básicos
- El modo jogging aumenta el voltaje de salida a una frecuencia constante establecida por el usuario, lo que aumenta la corriente y el torque de salida. Como resultado, el motor comienza a girar. El usuario puede establecer el número de repeticiones y el tiempo de aumento de voltaje.
Azul - Voltaje de salida de VSD, V
Rojo - Frecuencia, Hz
- El modo de oscilación desengancha la unidad al girar el motor en dirección de avance y retroceso con mayor voltaje de salida del VSD. El usuario puede configurar el número de ciclos, la tasa de aumento de voltaje y la velocidad de rotación en dirección de avance/retroceso.
Azul - Voltaje de salida de VSD, V
Rojo - Frecuencia, Hz
f) El modo de inicio del programa de la unidad le permite cambiar la frecuencia de salida de la SU a una tasa baja, lo que le permite aumentar suavemente la eficiencia de la bomba cuando lleva el pozo al modo nominal mientras brinda protección contra la carga insuficiente de la unidad, debido al ajuste de la variable.
g) Conexión directa del VDF de media tensión AT27 a la red y al motor sin transformadores reductores y elevadores adicionales. AT27 tiene una alta eficiencia no menor al 97%, que es mucho más alta que soluciones similares que utilizan variadores de frecuencia de bajo voltaje, trabajando en un esquema de doble transformador, donde la eficiencia es del 92% en promedio.
La alta eficiencia se logra mediante:
- Alta eficiencia del transformador de potencia ≥ 98,5%;
- Alta eficiencia del inversor de voltaje ≥ 98,5%;
- Consumo de energía optimizado de los ventiladores del sistema de refrigeración por aire en función de la carga.
Los AK06 VSD y VDF AT24/AT27 tienen capacidades extendidas de comunicación con dispositivos externos a través de puertos de comunicación digital implementados por interfaces RS-485 y Ethernet con protocolos de intercambio MODBUS RTU, MODBUS TCP/IP. PROFIBUS, PROFINET y otros están disponibles opcionalmente.
Los AK06 y AT24/AT27 se pueden integrar tanto en sistemas de control automatizados de plataforma de pozo existentes como en sistemas de monitoreo de parámetros remotos a través de canales de comunicación vía satélite o móvil, a través de canales de comunicación existentes y mediante la instalación de módems adicionales.
Existe un amplio soporte para sistemas de medición de varios fabricantes:
Los VDF AK06 están equipados con las siguientes características de protección del personal:
а) Indicación de luz externa del estado del equipo: "Funcionamiento", "Esperando", "Parada" y "Rotación de la turbina".
b) Protección mecánica del personal contra descargas eléctricas, incluido el bloqueo mecánico de las puertas del compartimento eléctrico cuando se aplica tensión, así como el apagado automático en caso de acceso deliberado no autorizado a los compartimentos eléctricos durante el funcionamiento.
c) Bloqueo electromagnético de las puertas del compartimento eléctrico, evitando que las puertas se abran mientras haya tensión (opcional).
d) Pantallas protectoras de policarbonato para proteger al personal del contacto accidental con piezas portadoras de corriente.
e) Puesta a tierra de protección de las partes metálicas del envolvente.
Los VSD AT24 están equipados con las siguientes funciones de protección del personal:
а) Indicación de luz externa del estado del equipo: "Funcionamiento", "Listo" o "Fallo".
b) Pantallas protectoras de policarbonato para proteger al personal del contacto accidental con piezas portadoras de corriente.
c) Una protección de corriente de fuga en toda la red que mide continuamente la resistencia de aislamiento activa y desconecta la red si la resistencia cae por debajo de los valores especificados.
Los VSD AT27 están equipados con las siguientes funciones de protección del personal:
а) Indicación de presencia de voltaje en celdas de potencia AT27.
b) Indicación de alta tensión en el compartimento de conmutación para líneas AT27 DD y MT.
c) Indicación de la presencia de voltaje en el enlace de DC de las celdas de potencia en la pantalla del controlador UMKA-27 e indicador LED en cada celda de potencia.
d) Indicación de luz externa del estado del equipo: "Funcionamiento", "Listo" y "Fallo".
e) Desconector y conector de puesta a tierra en la entrada de alimentación en el compartimento de conmutación de las líneas AT27 DD y MT, y gabinetes de conmutación CB27 para la línea AT27 ED.
f) Bloqueo electromagnético de puertas de gabinetes y compartimentos eléctricos, evitando que las puertas se abran mientras haya tensión (opcional).
g) Canales de comunicación óptica del sistema de control con celdas de potencia y unidades de medida de temperatura del transformador.
h) Detectores de humo para alarma de incendio (opcional).
Para entornos de plataformas marinas donde el equipo se encuentra en interiores, ofrecemos AK06 en las siguientes líneas:
Línea RD
Línea LH
Para aplicaciones marinas en interiores, ofrecemos el VDF de gabinete AT24 con clasificación IP21/IP55, o filtro de onda sinusoidal enchufable y refrigeración por aire y líquido.
La instalación de equipos Triol en plataformas en espacios reducidos se convierte en la solución óptima debido a las pequeñas dimensiones y al servicio unidireccional.
La aplicación de la serie MP refrigerada por líquido permite instalar el variador de frecuencia en habitaciones sin ventilación de aire.
Para la operación en plataformas marinas cuando el equipo está ubicado en interiores, ofrecemos el VFD de gabinete AT27 con grado de protección IP42 con filtro sinusoidal incorporado, unidad de medición de tierra y calzo, así como el algoritmo de compensación de caída de voltaje en la línea de cable.
1 - Compartimento del filtro de onda sinusoidal
2 - Compartimento de la unidad de telemetría de tierra y calzo.
Las soluciones de Triol Corporation permiten:
Mantenimiento del VFD en el clima interior de plataformas marinas.
Operación con una línea de cable larga de hasta seis mil metros (AT24, AT27).
Recopilación y uso de información de la unidad sumergible en su trabajo.
Para la operación en una plataforma costa afuera cuando el equipo se coloca directamente en la plataforma, ofrecemos AK06 en las siguientes líneas:
Línea UD
Línea CP
Línea PS
Para aplicaciones en alta mar en plataformas, ofrecemos un VDF de gabinete AT24 en un gabinete NEMA 4X, con un filtro de onda sinusoidal incorporado y refrigeración por aire, así como un VDF de refrigeración líquida con gabinete IP66.
Para aplicaciones de interior en alta mar, ofrecemos el variador de línea AT27 MV en un gabinete NEMA 4X, con filtro de onda sinusoidal incorporado y una unidad de telemetría terrestre y estranguladores.
Una característica específica de las soluciones propuestas es:
- ahorro de espacio
- sistema de refrigeración por aire de doble circuito
- refrigeración líquida (AT24 VDF)
- caja de acero inoxidable
- filtro de onda sinusoidal incorporado que proporciona una distorsión armónica total de salida ≤ 5%
- THDi de entrada baja mediante el uso de un circuito multipulso de 12, 18, 24 (línea AK06 UD), filtro pasivo integrado (línea AK06 SR) o autotransformador multipulso integrado (línea AK06 PS).
Ofrecemos las siguientes soluciones para la instalación en plataformas marinas:
а) La línea AK06 FC es una solución compacta en un gabinete NEMA 4X con temperatura de funcionamiento de -20°С (-4°F) a +40°С (+104°F) de acero inoxidable. Tiene la opción de integrar la línea AT24 UC y otros fabricantes, lo que reduce los costos de reentrenamiento del personal para la operación del equipo y también aumenta la clasificación de protección del VFD en la aplicación y amplía sus capacidades con un filtro de onda sinusoidal incorporado, que proporciona THD ≤ 5%.
b) El Triol E-Cabinet es un producto completo y compacto en un gabinete NEMA 4X con una capa protectora opcional, con un rango de temperatura de funcionamiento de +20°C (+68°F) a +40°C (+104°F). Está fabricado en acero inoxidable y consta de un transformador reductor (SDT) seco de 12 pulsos con una tensión nominal de 4 kV, un variador de frecuencia (VSD) con una tensión nominal de 480 V y transformador elevador de salida seco (SUT) con tomas ajustables de 1,5 kV a 5 kV.
El equipo se suministra con un sistema para medir y controlar las temperaturas de los devanados del transformador, un sistema de alarma contra incendios y un sistema de refrigeración de doble circuito.
El servicio es de un solo lado, lo que resulta en ahorros de tamaño cuando se instala en el sitio de la plataforma costa afuera.
c) El AT27 es una versión especial para la producción de aceite y tiene las siguientes ventajas:
- Clasificación para exteriores NEMA3 - no es necesario instalarlo en una habitación con aire acondicionado adicional
- Más compacto que una estación de control + sistema de transformador elevador
- Producto completo (VSD, filtro pasivo y filtro senoidal en un solo gabinete)
- Tensiones nominales de 1.3 - 2.6 kV
- Control del motor directamente en lugar de un transformador elevador
- Alta eficiencia ≥ 97%
- Baja THD de corriente y voltaje de entrada - cumple con IEEE 519 (<5% THDi, THDu)
- Corriente y voltaje de salida bajos de THD (~ 3%)
Sin transformador en la salida: peso y dimensiones mínimos, funcionamiento efectivo a bajas frecuencias, mayor eficiencia del variador de frecuencia, reducción de los costos de mantenimiento, respeto al medio ambiente.
Triol Corporation ofrece variadores de frecuencia AT24 y AT27 en gabinetes con certificación ATEX para instalación en interiores en áreas peligrosas. Todos los gabinetes están hechos de acero inoxidable. El uso de estos gabinetes en entornos peligrosos está clasificado como "ATEX II2" o "II3", lo que garantiza la total seguridad del equipo en condiciones en las que pueden producirse atmósferas explosivas.
La supresión de armónicos de corriente más alta minimiza la influencia de los armónicos generados por el variador de frecuencia en la red eléctrica, ahorrando electricidad y reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento de los devanados del transformador o generador de suministro al:
Aplicaciones de sistemas rectificadores multipulso de 12, 18, 24, filtro pasivo integrado, o sistemas multipulso de 12, 18, 24 con autotransformador integrado en AK06;
Aplicaciones de rectificador activo en el AT24;
Aplicar esquemas de rectificación multipulso 18, 24, 30 sin instalar filtros de entrada adicionales y compensadores de potencia reactiva en el AT27.
Espectro armónico de corriente de entrada (THDi ≤ 5%)