多通阀智能保护电路的改进

门虎，侯云，张蘅瑜

（1.新疆油田公司石西油田作业区，新疆克拉玛依834000；2.新疆油田公司重油公司，新疆克拉玛依834000）

多通阀智能保护电路的改进

门虎1，侯云2，张蘅瑜1

（1.新疆油田公司石西油田作业区，新疆克拉玛依834000；2.新疆油田公司重油公司，新疆克拉玛依834000）

多通阀控制电路中由于无对称性故障（如过载、堵转、过压、欠压等）及非对称性故障（如断相、电流不平衡）保护功能，在出现上述故障时，烧毁电机，无法实现计量选井功能，造成了设备损坏和无法正常使用。本文提出在多通阀控制电路中采用无源化、穿芯式结构智能保护器，取消热继电器，替代热继电器与交流接触器配合使用能对多通阀电动执行器起到可靠的保护。

多通阀；控制电路；电机保护器

0 引言

多通阀用于原油或天然气计量时进行流程切换，配合计量分离器进行油气计量，配备专用电控箱通过RTU和上位机可实现远程或现场的自动倒井和自动计量，还可以通过手动装置实现手动倒井。在多通阀控制电路中由于无对称性故障（如过载、堵转、过压、欠压等）及非对称性故障（如断相、电流不平衡）保护功能。出现上述故障时，烧毁电机，无法实现计量选井功能，造成了设备损坏和无法正常使用。通过对多通阀控制电路的研究，对熔断丝、热继电器保护性能不完善，决定采用智能保护电器实现对多通阀的电路保护。

1 控制电路及故障分析

新疆油田公司采注计量站使用的多通阀电动执行器型号为迪威尔ZJDK/12型、金牛信泰MCP/12型。两种型号的控制电路如图1所示。

控制电路工作过程是当多通阀控制器输出闭合信号时，其控制电路KM线圈得电，交流接触器闭合，多通阀电动执行器转动并输出阀位信号，当位置信号与多通阀控制阀位信号一致后，控制器断开KM线圈失电，交流接触器断开，电动执行器停在所选择井号位置。

图1 多通阀电动执行器控制电路

根据分析多通阀电动执行器驱动电机为三相异步电机，其控制电路为点动控制，都采用保险管、断路器和热保护继电器对电动执行器进行保护。保护电路只能对过流、过载起到保护，出现非对称性故障时，如缺相、相序乱，三相电不平衡等故障时，会导致电动执行器电机损坏。

检查现场多通阀电路中的熔断丝动作电流为10 A、断路器和热保护继电器为6 A，而电动执行器电机功率为0.37 kW。无法起到保护作用。出现过流、过载情况下起不到保护作用。为此，采用一种新型的电机保护电器来实现对多通阀控制电路的保护。

2 控制电路改进

改进方案为在多通阀控制电路中采用无源化、穿芯式结构智能保护器，取消热继电器，替代热继电器与交流接触器配合使用能对多通阀电动执行器起到可靠的保护。改进后的控制电路如图2，将多通阀控制器与主回路隔离，实现强电弱控。

智能电机保护器的结构分为取源电路、转换电路、比较电路、延迟电路、执行元件等部分。它的原理是先通过3个自带的互感器将电机主线路的电流信号转变为标准的小电流模拟信号，然后通过转换电路将这个模拟信号变为数字信号，转换后的数字信号与保护器内部预先设定的参照值比较，如果信号大于参照值，那么通过延迟电路的延时后，执行元件动作，切断多通阀控制回路，电动执行器电机因此得到保护。智能电机保护器设置性能参数设置：①过电压保护，电压设定+15%，动作时间1 s；②欠电压保护，电压设定-15%，动作时间5 s。

图2 改进后多通阀电动执行器控制电路

3 实施应用

3.1 选择合适熔断丝

针对熔断丝不符合技术要求的现象，根据电机功率选择合适保险来实现过载过流保护。

3.2 安装测试

智能电机保护器安装要求穿芯式进线要求与原控制线一致，确保电动执行器转动方向正确，根据电机额定电流合理制定起动时间、负载类型。起动时间设定过短或过长，会造成多通阀电动执行器频繁误动或未能起到保护作用。多通阀电路智能保护电路技术在新疆油田公司石西油田作业区采注计量站36台多通阀上安装。经模拟现场断相、过载、相序乱等故障均能实现保护功能。①实现功能：断相保护、过电流保护、过载保护、堵转保护、三相电流不平衡保护；②断相动作时间1 s；③不平衡保护：任意二相电流相差超过50%±10时，动作时间1 s；④输出接口复位方式：控制回路断电复位。

在实施过程中，统计2015年1～9月多通阀故障动作情况，在实施过程及实施后共故障动作两起，为电机断路及电机反向造成多通阀报警停机，检查保护器均已动作，避免了设备的损坏。排除故障后，复位恢复正常。多通阀电动执行器电路故障得到解决，技术实施后电动执行器故障为零，达到新疆油田公司对多通阀电动执行器设备年故障发生次数≤2次的设备管理要求。

4 总结

多通阀电路智能保护电路的改进，对各种故障类型均能准确报警并切断电源，有效防止了多通阀电动执行器电机意外烧毁。在实际使用过程中，严格根据电动执行器电机的额定电流来选择保护器，防止人为放大和缩小保护范围，造成频繁误动作和不避要的损失。

〔编辑凌瑞〕

TE937

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.32