RU2624624C2

RU2624624C2 - Device for submersible telemetry

Info

Publication number: RU2624624C2
Application number: RU2015132820A
Authority: RU
Inventors: Игорь Анатольевич Васьков; Артур Владимирович Кузнецов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Эталон-Центр"
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-07-04
Also published as: RU2015132820A

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: submersible telemetry device comprises an electrochemical cell 1, two semiconductor diode, a load resistor 3, the switch element 4, one or more analog temperature sensors 5…7 made in the form of two poles, one or more analog pressure sensors 8 and 9, made in the form of two ports, one or more digital vibration sensors 10 and 11, the microprocessor 12, the current source 13. Submersible telemetry device may comprise vibration sensors analog instead of digital vibration sensors 14 and 15. Submersible telemetry device may comprise a microprocessor unit 16, which has in its composition of built-in power source current. Using the cell 1 connected to the first input of the power unit 12 of the microprocessor, digital vibration sensors 10 and 11 and the current source unit 13, the device provides protection from high DC voltage (up to minus 7.5 kV), applied to the device of the megger, extends the functionality capabilities of the device by allowing operation in the submersible rigs, containing as an actuator valve submersible motors, by providing job opportunities to install a submersible asynchronous electric motors with a linear voltage up to 4000 V and in emergency mode with single-phase short circuit on the ground, as well as control stations with frequency controlled without Sin-filter output, improves noise immunity and improves the overall reliability. Using the switching element 4, connected to its first input to the output of the microprocessor unit 12, and output to the series circuit of the load resistor 3 and a semiconductor diode 2.

EFFECT: possibility of transmission of code information by modulating the average power consumption of the unit in time of ground telemetry system at a constant voltage, which increases the reliability of the transmission of the measured parameters and increases noise immunity information channel.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления погружными электронасосами, применяемыми при нефтедобыче.The invention relates to measuring equipment and can be used in control systems for submersible electric pumps used in oil production.

Известно устройство погружной телеметрии [Патент RU №2272996, МПК G01D 3/00, приоритет от 06.10.2004 г.], содержащее LC фильтр, полупроводниковый диод, датчик давления, датчик температуры, причем дроссель LC фильтра первым выводом подключен к входу устройства, а вторым выводом - к первому выводу полупроводникового диода, датчик давления и датчик температуры выполнены в виде трехполюсников, кj второму выводу полупроводникового диода подключен вход токового делителя, первый выход которого присоединен к входу источника питания, первым выходом соединенного с первым входом питания коммутатора, вторым выходом - к общему проводу и ко второму входу питания коммутатора, третьим выходом - к первому выводу каждого датчика и к первому аналоговому входу коммутатора, четвертым выходом - ко второму выводу каждого датчика и ко второму аналоговому входу коммутатора, третьи выводы датчика давления и датчика температуры соединены с третьим и четвертым аналоговыми входами коммутатора соответственно, выход коммутатора подключен к первому выводу резистора, присоединенного вторым выводом к второму выходу токового делителя.A device for immersion telemetry [Patent RU No. 2272996, IPC G01D 3/00, priority dated October 6, 2004], comprising an LC filter, a semiconductor diode, a pressure sensor, a temperature sensor, the LC filter choke being connected to the input of the device by the first output, and the second output - to the first output of the semiconductor diode, the pressure sensor and the temperature sensor are made in the form of three-terminal, the input of the current divider is connected to the second output of the semiconductor diode, the first output of which is connected to the input of the power source, the first output of the connected with the first input of the switch power, the second output - to the common wire and to the second input of the switch power, the third output - to the first output of each sensor and to the first analog input of the switch, the fourth output - to the second output of each sensor and to the second analog input of the switch, third the conclusions of the pressure sensor and the temperature sensor are connected to the third and fourth analog inputs of the switch, respectively, the output of the switch is connected to the first output of the resistor connected to the second output of the second output kovogo divider.

Недостатком указанного устройства погружной телеметрии является недостаточная скорость передачи измеряемых параметров, обусловленная наличием LC фильтра, имеющего относительно большую постоянную времени нарастания. Элементом, ухудшающим массогабаритные характеристики и надежность устройства в целом, является LC фильтр, что является также недостатком устройства погружной телеметрии.The disadvantage of this immersion telemetry device is the insufficient transmission rate of the measured parameters due to the presence of an LC filter having a relatively large rise time constant. An element that worsens the overall dimensions and reliability of the device as a whole is an LC filter, which is also a disadvantage of immersion telemetry.

Наиболее близким техническим решением является устройство погружной телеметрии [Заявка №2012133149/28 RU, МПК G01D 3/00, приоритет от 02.08.2012 г.], содержащее конденсатор, один или несколько датчиков температуры, выполненных в виде двухполюсников, один или несколько датчиков давления, выполненных в виде четырехполюсников, варистор, полупроводниковый диод, нагрузочный резистор, источник питания, блок усилителей аналоговых сигналов, цифровой датчик вибрации, микропроцессорное устройство и коммутирующий элемент, причем полупроводниковый диод присоединен одним выводом к входной клемме, а вторым - к первому выводу нагрузочного резистора, второй вывод которого соединен с выходом коммутирующего элемента, конденсатор, первым выводом присоединен к входной клемме устройства, а вторым - к первому входу источника питания и первому выводу варистора, второй вывод которого подключен к общему проводу и ко второму входу источника питания, первый вход коммутирующего элемента присоединен к выходу микропроцессорного устройства, а второй вход - к общему проводу, первый выход источника питания подключен к первым входам питания цифрового датчика вибрации и микропроцессорного устройства, вторые входы питания которых присоединены к общему проводу, второй выход источника питания соединен с первым входом питания блока усилителей аналоговых сигналов, первый вывод каждого датчика давления и каждого датчика температуры присоединен к соответствующему с четвертого по К токовому выходу источника питания, второй вывод каждого датчика давления и каждого датчика температуры, второй вход питания блока усилителей аналоговых сигналов, третий выход источника питания, второй вход питания блока усилителей аналоговых сигналов присоединены к общему проводу, первый вывод каждого датчика температуры, третий и четвертый выводы каждого датчика давления присоединены к соответствующим с первого по N входам блока усилителей аналоговых сигналов, соответствующие с первого по Р выходы которого подключены к соответствующим с первого по Р аналоговым входам микропроцессорного устройства, цифровые входы которого с первого по М соединены с соответствующими с первого по М цифровыми выходами цифрового датчика вибрации.The closest technical solution is a submersible telemetry device [Application No. 2012133149/28 RU, IPC G01D 3/00, priority dated 08/02/2012], containing a capacitor, one or more temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more pressure sensors made in the form of four-terminal, varistor, semiconductor diode, load resistor, power supply, block of amplifiers of analog signals, digital vibration sensor, microprocessor device and switching element, moreover, the semiconductor diode is connected one output to the input terminal, and the second to the first output of the load resistor, the second output of which is connected to the output of the switching element, a capacitor, the first output is connected to the input terminal of the device, and the second to the first input of the power source and the first output of the varistor, the second output which is connected to the common wire and to the second input of the power source, the first input of the switching element is connected to the output of the microprocessor device, and the second input is connected to the common wire, the first output of the power source is connected n to the first power inputs of the digital vibration sensor and microprocessor device, the second power inputs of which are connected to a common wire, the second output of the power source is connected to the first power input of the block of analog signal amplifiers, the first output of each pressure sensor and each temperature sensor is connected to the corresponding fourth to To the current output of the power source, the second output of each pressure sensor and each temperature sensor, the second power input of the block of analog signal amplifiers, the third output One power source, the second power input of the analog signal amplifier block is connected to a common wire, the first output of each temperature sensor, the third and fourth conclusions of each pressure sensor are connected to the first to N inputs of the analog signal amplifier block, the first to P outputs of which are connected to the analogue inputs of the microprocessor device corresponding from the first through P, the digital inputs of which from the first through M are connected to the digital outputs of the digital from the first through M smooth vibration sensor.

Недостатком указанного устройства погружной телеметрии является недостаточная надежность при работе с вентильными двигателями, обусловленная наличием высокочастотных помех, поступающих на вход устройства погружной телеметрии.The disadvantage of this submersible telemetry device is the lack of reliability when working with valve motors, due to the presence of high-frequency interference at the input of the submersible telemetry device.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в расширении функциональных возможностей за счет повышения помехоустойчивости и в повышении надежности.The technical result obtained by carrying out the invention is expressed in the expansion of functionality by increasing noise immunity and increasing reliability.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве погружной телеметрии, содержащем соединенные последовательно полупроводниковый диод и нагрузочный резистор, вывод которого соединен с выходом коммутирующего элемента, один или несколько аналоговых датчиков температуры, выполненные в виде двухполюсников, один или несколько аналоговых датчиков давления, выполненные в виде четырехполюсников, второй вывод каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика температуры соединен с общим проводом, микропроцессорное устройство, подключенное управляющим выходом к первому входу коммутирующего элемента, а вторым входом к общему проводу, причем полупроводниковый диод присоединен одним выводом к входной клемме, а вторым - к первому выводу нагрузочного резистора, цифровые входы микропроцессорного устройства с первого по Q соединены с соответствующими с первого по М цифровыми выходами одного или нескольких цифровых датчиков вибрации, оно содержит блок источников тока, гальванический элемент, второй вывод которого присоединен к общему проводу, а первый вывод соединен с входами питания цифровых датчиков вибрации и микропроцессорного устройства, первый вывод каждого аналогового датчика температуры и каждого аналогового датчика давления присоединены к соответствующим с первого по К выходам блока источников тока, также первый вывод каждого аналогового датчика температуры и первый, третий и четвертый выводы каждого аналогового датчика давления присоединены к соответствующим с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства.The specified technical result is achieved by the fact that in the immersion telemetry device containing a semiconductor diode and a load resistor connected in series, the output of which is connected to the output of the switching element, one or more analog temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more analog pressure sensors made in in the form of quadripoles, the second output of each analog pressure sensor and each analog temperature sensor is connected to a common wire, micropro a spring device connected by a control output to the first input of the switching element, and the second input to a common wire, with the semiconductor diode connected by one output to the input terminal and the second to the first output of the load resistor, the digital inputs of the microprocessor device from the first to Q are connected to the corresponding the first by M digital outputs of one or more digital vibration sensors, it contains a block of current sources, a galvanic cell, the second output of which is connected to a common wire, and the first output is connected to the power inputs of digital vibration sensors and a microprocessor device, the first output of each analog temperature sensor and each analog pressure sensor is connected to the corresponding current sources from the first K outputs, also the first output of each analog temperature sensor and the first, third and fourth conclusions each analog pressure sensor connected to the corresponding from the first to N analog inputs of a microprocessor device.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве погружной телеметрии, содержащем соединенные последовательно полупроводниковый диод и нагрузочный резистор, вывод которого соединен с выходом коммутирующего элемента, один или несколько аналоговых датчиков температуры, выполненные в виде двухполюсников, один или несколько аналоговых датчиков давления, выполненные в виде четырехполюсников, второй вывод каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика температуры соединен с общим проводом, микропроцессорное устройство, подключенное управляющим выходом к первому входу коммутирующего элемента, а вторым входом к общему проводу, причем полупроводниковый диод присоединен одним выводом к входной клемме, а вторым - к первому выводу нагрузочного резистора, оно содержит один или несколько аналоговых датчиков вибрации, выполненных в виде четырехполюсников, второй вывод которых соединен с общим проводом, блок источников тока, гальванический элемент, второй вывод которого присоединен к общему проводу, а первый вывод соединен с входом питания микропроцессорного устройства, первый вывод каждого аналогового датчика температуры, вывод каждого аналогового датчика вибрации и каждого аналогового датчика давления присоединены к соответствующим с первого по К выходам блока источников тока, также первый вывод каждого аналогового датчика температуры и первый, третий и четвертый выводы каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика вибрации присоединены к соответствующим с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства.The indicated technical result is also achieved by the fact that in the immersion telemetry device comprising a semiconductor diode and a load resistor connected in series, the output of which is connected to the output of the switching element, one or more analog temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more analog pressure sensors made in the form of quadripoles, the second output of each analog pressure sensor and each analog temperature sensor is connected to a common wire, mic a multiprocessor device connected by a control output to the first input of the switching element and the second input to a common wire, the semiconductor diode connected with one output to the input terminal and the second to the first output of the load resistor, it contains one or more analog vibration sensors made in the form four-terminal devices, the second terminal of which is connected to a common wire, a block of current sources, a galvanic cell, the second terminal of which is connected to a common wire, and the first terminal is connected to the input microprocessor device, the first output of each analog temperature sensor, the output of each analog vibration sensor and each analog pressure sensor are connected to the corresponding current sources from the first to K outputs, also the first output of each analog temperature sensor and the first, third and fourth outputs of each analog sensor pressure and each analog vibration sensor connected to the corresponding from the first to N analog inputs of a microprocessor device.

Указанный технический результат достигается также тем, что микропроцессорное устройство может содержать в своем составе блок источников тока.The specified technical result is also achieved by the fact that the microprocessor device may contain a block of current sources.

Устройство погружной телеметрии является частью телеметрической системы, содержащей блок наземный, осуществляющий регистрацию параметров, измеренных устройством погружной телеметрии. Устройство погружной телеметрии подключается к блоку наземной телеметрии по линии связи «общая точка статорной обмотки погружного электродвигателя, соединенной в звезду - жилы погружного кабеля - общая точка повышающей обмотки высоковольтного трансформатора, соединенной в звезду».The immersion telemetry device is part of a telemetry system containing a ground unit, recording the parameters measured by the immersion telemetry device. The submersible telemetry device is connected to the ground telemetry unit via the communication line “common point of the stator winding of a submersible electric motor connected to a star - submersible cable cores - common point of a boost winding of a high voltage transformer connected to a star”.

Устройство погружной телеметрии подключается своим входом (выходом) к общей точке статорной обмотки погружного электродвигателя и своим общим проводом - к заземленной броне погружного кабеля, питающего погружной электродвигатель.The submersible telemetry device is connected by its input (output) to the common point of the stator winding of the submersible electric motor and by its common wire to the grounded armor of the submersible cable supplying the submersible electric motor.

Выполнение устройства погружной телеметрии, содержащего соединенные последовательно полупроводниковый диод и нагрузочный резистор, вывод которого соединен с выходом коммутирующего элемента, один или несколько аналоговых датчиков температуры, выполненные в виде двухполюсников, один или несколько аналоговых датчиков давления, выполненные в виде четырехполюсников, второй вывод каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика температуры соединен с общим проводом, микропроцессорное устройство, подключенное управляющим выходом к первому входу коммутирующего элемента, а вторым входом - к общему проводу, причем полупроводниковый диод присоединен одним выводом к входной клемме, а вторым - к первому выводу нагрузочного резистора, цифровые входы микропроцессорного устройства с первого по Q соединены с соответствующими с первого по М цифровыми выходами одного или нескольких цифровых датчиков вибрации, оно содержит блок источников тока, гальванический элемент, второй вывод которого присоединен к общему проводу, а первый вывод соединен с входами питания цифровых датчиков вибрации, блока источников тока и микропроцессорного устройства, первый вывод каждого аналогового датчика температуры и каждого аналогового датчика давления присоединены к соответствующим с первого по К выходам блока источников тока, также первый вывод каждого аналогового датчика температуры и первый, третий и четвертый выводы каждого аналогового датчика давления присоединены к соответствующим с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства, также выполнение устройства погружной телеметрии, содержащего соединенные последовательно полупроводниковый диод и нагрузочный резистор, вывод которого соединен с выходом коммутирующего элемента, один или несколько аналоговых датчиков температуры, выполненные в виде двухполюсников, один или несколько аналоговых датчиков давления, выполненные в виде четырехполюсников, второй вывод каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика температуры соединен с общим проводом, микропроцессорное устройство, подключенное управляющим выходом к первому входу коммутирующего элемента, а вторым входом к общему проводу, причем полупроводниковый диод присоединен одним выводом к входной клемме, а вторым - к первому выводу нагрузочного резистора, оно содержит один или несколько аналоговых датчиков вибрации, выполненных в виде четырехполюсников, второй вывод которых соединен с общим проводом, блок источников тока, гальванический элемент, второй вывод которого присоединен к общему проводу, а первый вывод соединен с входом питания микропроцессорного устройства, первый вывод каждого аналогового датчика температуры, вывод каждого аналогового датчика вибрации и каждого аналогового датчика давления присоединены к соответствующим с первого по К выходам блока источников тока, также первый вывод каждого аналогового датчика температуры и первый, третий и четвертый выводы каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика вибрации присоединены к соответствующим с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства, расширяет функциональные возможности устройства погружной телеметрии за счет обеспечения возможности работы в составе погружных установок, содержащих в качестве привода вентильные погружные электродвигатели, а также за счет обеспечения возможности работы в установке с погружными асинхронными электродвигателями с линейным напряжением до 4000 В в режиме с однофазным коротким замыканием на землю и со станциями управления с частотным регулированием без Sin-фильтра на выходе, повышает помехоустойчивость и повышает надежность устройства в целом.An immersion telemetry device comprising a semiconductor diode and a load resistor connected in series, the output of which is connected to the output of a switching element, one or more analog temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more analog pressure sensors made in the form of four-terminal devices, and the second output of each analog pressure sensor and each analog temperature sensor connected to a common wire, microprocessor device, connected control the output to the first input of the switching element, and the second input to the common wire, and the semiconductor diode is connected with one output to the input terminal, and the second to the first output of the load resistor, the digital inputs of the microprocessor device from the first to Q are connected to the corresponding from the first to M digital outputs of one or more digital vibration sensors, it contains a block of current sources, a galvanic cell, the second output of which is connected to a common wire, and the first output is connected to the power inputs of digital vibration sensors, a block of current sources and a microprocessor device, the first output of each analog temperature sensor and each analog pressure sensor is connected to the corresponding outputs from the first K block of current sources, also the first output of each analog temperature sensor and the first, third and fourth conclusions of each analog the pressure sensor is connected to the corresponding from the first to N analog inputs of the microprocessor device, also the implementation of the submersible telemetry device, containing its semiconductor diode and a load resistor connected in series, the output of which is connected to the output of the switching element, one or more analog temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more analog pressure sensors made in the form of four-terminal devices, the second output of each analog pressure sensor and each analog temperature sensor connected to a common wire, a microprocessor device connected by a control output to the first input of the switching element and the second input to the common wire, and the semiconductor diode connected with one output to the input terminal, and the second to the first output of the load resistor, it contains one or more analog vibration sensors made in the form of four-terminal devices, the second output of which is connected to the common wire, block current sources, a galvanic cell, the second output of which is connected to a common wire, and the first output is connected to the power input of the microprocessor device, the first output of each analog temperature sensor, output each analog vibration sensor and each analog pressure sensor are connected to the corresponding from the first to K outputs of the current source block, also the first output of each analog temperature sensor and the first, third and fourth conclusions of each analog pressure sensor and each analog vibration sensor are connected to the corresponding from the first N analog inputs of a microprocessor device, extends the functionality of a submersible telemetry device by providing the ability to work as part of submersible installations containing submersible valve motors as a drive, as well as by providing the possibility of operating in a installation with submersible asynchronous electric motors with a linear voltage of up to 4000 V in a mode with a single-phase short circuit to ground and with control stations with frequency regulation without a Sin filter on output, increases noise immunity and increases the reliability of the device as a whole.

Выполнение в устройстве погружной телеметрии микропроцессорного устройства, содержащего в своем составе блок источников тока, повышает надежность устройства в целом.Performing a microprocessor device in a submersible telemetry device containing a block of current sources increases the reliability of the device as a whole.

На Фиг. 1 приведена схема электрическая функциональная устройства погружной телеметрии, содержащего цифровые датчики вибрации.In FIG. 1 is an electrical functional diagram of a submersible telemetry device containing digital vibration sensors.

На Фиг. 2 приведена схема электрическая функциональная устройства погружной телеметрии, содержащего аналоговые датчики вибрации.In FIG. Figure 2 shows an electrical functional diagram of a submersible telemetry device containing analog vibration sensors.

На Фиг. 3 приведена схема электрическая функциональная устройства погружной телеметрии, содержащего аналоговые датчики вибрации и микропроцессорное устройство, в составе которого включен блок источников тока.In FIG. Figure 3 shows an electric functional diagram of a submersible telemetry device containing analog vibration sensors and a microprocessor device, which includes a block of current sources.

На Фиг. 4 приведена временная диаграмма напряжения на выходе (входе) устройства погружной телеметрии.In FIG. Figure 4 shows a timing diagram of the voltage at the output (input) of a submersible telemetry device.

Устройство погружной телеметрии (см. Фиг. 1) содержит гальванический элемент 1, полупроводниковый диод 2, нагрузочный резистор 3, коммутирующий элемент 4, три аналоговых датчика температуры 5…7, выполненные в виде двухполюсников, два аналоговых датчика давления 8 и 9, выполненные в виде четырехполюсников, два цифровых датчика вибрации 10 и 11, микропроцессорное устройство 12, блок источников тока 13.The immersion telemetry device (see Fig. 1) contains a galvanic cell 1, a semiconductor diode 2, a load resistor 3, a switching element 4, three analog temperature sensors 5 ... 7, made in the form of two-terminal, two analog pressure sensors 8 and 9, made in in the form of quadripoles, two digital vibration sensors 10 and 11, a microprocessor device 12, a block of current sources 13.

Устройство погружной телеметрии (см. Фиг. 2) может вместо цифровых датчиков вибрации содержать аналоговые датчики вибрации 14 и 15.The immersion telemetry device (see Fig. 2) may instead of digital vibration sensors contain analog vibration sensors 14 and 15.

Устройство погружной телеметрии (см. Фиг. 3) может иметь микропроцессорное устройство 16, в составе которого включен блок источников тока.The submersible telemetry device (see Fig. 3) may have a microprocessor device 16, which includes a block of current sources.

Гальванический элемент 1 (см. Фиг. 1) подключен к первым входам питания цифровых датчика вибрации 10 и 11, микропроцессорного устройства 12 и блока источников тока 13. Для исполнения устройства погружной телеметрии с аналоговыми датчиками вибрации 14 и 15 (см. Фиг. 2) гальванический элемент 1 подключен к первым входам питания микропроцессорного устройства 12 и блока источников тока 13. В том случае, если используется микропроцессорное устройство 16, в состав которого входит блок источников тока (см. Фиг. 3), гальванический элемент 1 подключен к первому входу питания микропроцессорного устройства 16.The galvanic cell 1 (see Fig. 1) is connected to the first power inputs of digital vibration sensors 10 and 11, a microprocessor device 12 and a block of current sources 13. To implement a submersible telemetry device with analog vibration sensors 14 and 15 (see Fig. 2) a galvanic cell 1 is connected to the first power inputs of a microprocessor device 12 and a block of current sources 13. In the event that a microprocessor device 16 is used, which includes a block of current sources (see Fig. 3), the galvanic cell 1 is connected to the first input Microprocessor power supply ode 16.

Полупроводниковый диод 2 присоединен первым выводом к входной клемме устройства, а вторым - к первому выводу нагрузочного резистора 3. Второй вывод нагрузочного резистора 3 соединен с выходом коммутирующего элемента 4. Аналоговые датчики температуры 5…7, выполнены в виде двухполюсников. Аналоговые датчики давления 8 и 9 выполнены в виде четырехполюсников. Второй вывод каждого аналогового датчика давления и каждого аналогового датчика температуры соединен с общим проводом. Коммутирующий элемент 4, цифровые датчики вибрации 10 и 11, микропроцессорное устройство 12 присоединены вторыми выводами к общему проводу. Микропроцессорное устройство 12 подключено управляющим третьим выходом к первому входу коммутирующего элемента 4. Цифровые входы микропроцессорного устройства 12 с первого по М соединены с соответствующими с первого по М цифровыми выходами первого цифрового датчика вибрации 10, цифровые входы микропроцессорного устройства 12 с М+1 по Q соединены с соответствующими с первого по М цифровыми выходами второго цифрового датчика вибрации 11. Первый, третий и четвертый выводы датчиков давления 8 и 9 и первый вывод каждого датчика температуры 5...7 подключены к соответствующим с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства 12 и к соответствующим с первого по К выходам блока источников тока 13.Semiconductor diode 2 is connected by the first output to the input terminal of the device, and the second to the first output of the load resistor 3. The second output of the load resistor 3 is connected to the output of the switching element 4. The analog temperature sensors 5 ... 7 are made in the form of two-terminal devices. Analog pressure sensors 8 and 9 are made in the form of four-terminal devices. The second output of each analog pressure sensor and each analog temperature sensor is connected to a common wire. The switching element 4, the digital vibration sensors 10 and 11, the microprocessor device 12 are connected by second leads to a common wire. The microprocessor device 12 is connected by a controlling third output to the first input of the switching element 4. The digital inputs of the microprocessor device 12 from the first to M are connected to the digital outputs of the first digital vibration sensor 10 corresponding to the first to M, the digital inputs of the microprocessor device 12 from M + 1 to Q are connected with the corresponding digital outputs of the second digital vibration sensor 11 from the first through M 11. The first, third and fourth conclusions of pressure sensors 8 and 9 and the first output of each temperature sensor 5 ... 7 under lyucheny corresponding to the first through N analog inputs of the microprocessor unit 12 and to respective first through to the outputs of current sources 13 block.

Для исполнения устройства погружной телеметрии с аналоговыми датчиками вибрации 14 и 15 (см. Фиг. 2) первый, третий и четвертый выводы аналоговых датчиков давления 8 и 9, аналоговых датчиков вибрации 14 и 15 и первый вывод каждого аналогового датчика температуры 5…7 подключены к соответствующим с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства 12 и к соответствующим с первого по К выходам блока источников тока 13, второй вывод каждого аналогового датчика вибрации 14 и 15 присоединен к общему проводу. Для исполнения устройства погружной телеметрии (см. Фиг. 3), содержащего аналоговые датчики вибрации 14 и 15 и микропроцессорное устройство 16, в составе которого включен блок источников тока, первый, третий и четвертый выводы аналоговых датчиков давления 8 и 9, аналоговых датчиков вибрации 14 и 15 и первый вывод каждого аналогового датчика температуры 5…7 подключены к соответствующим с первого по К токовым выходам и с первого по N аналоговым входам микропроцессорного устройства 12.To implement a submersible telemetry device with analog vibration sensors 14 and 15 (see Fig. 2), the first, third and fourth outputs of analog pressure sensors 8 and 9, analog vibration sensors 14 and 15 and the first output of each analog temperature sensor 5 ... 7 are connected to corresponding from the first to N analog inputs of the microprocessor device 12 and to the corresponding from the first to K outputs of the block of current sources 13, the second output of each analog vibration sensor 14 and 15 is connected to a common wire. To implement a submersible telemetry device (see Fig. 3), containing analog vibration sensors 14 and 15 and a microprocessor device 16, which includes a block of current sources, the first, third and fourth outputs of analog pressure sensors 8 and 9, analog vibration sensors 14 and 15 and the first output of each analog temperature sensor 5 ... 7 are connected to the corresponding current outputs from the first to K and from the first to N analog inputs of the microprocessor device 12.

Заявляемое техническое решение устройства погружной телеметрии может быть изготовлено в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования и технологий.The claimed technical solution of the device submersible telemetry can be made in mass production using standard equipment and technologies.

В соответствии с изобретением разработана конструкторская документация на устройство погружной телеметрии.In accordance with the invention, design documentation for a submersible telemetry device is developed.

Устройство погружной телеметрии может быть выполнено на стандартных элементах, включенных в соответствии со стандартными схемами подключения, которые приведены в технической документации. В качестве аналоговых датчиков температуры 5…7 можно использовать платиновые датчики температуры 700-102-ААС-ВОО фирмы Honeywell. В качестве аналоговых датчиков давления 8 и 9 можно использовать датчик давления НР40-30-С-М фирмы ООО «ПромА». Цифровые датчики вибрации 10 и 11 могут быть выполнены на микросхемах ADISS 16006 фирмы AD Analog Devices. Микропроцессорное устройство 12 может быть выполнено на микроконтроллере ADUCM360 фирмы AD Analog Devices. В качестве коммутирующего элемента 4 может быть применен транзистор RF-830A фирмы VISHAY FORMERLI.Submersible telemetry device can be performed on standard elements included in accordance with standard connection schemes, which are given in the technical documentation. As analog temperature sensors 5 ... 7, you can use platinum temperature sensors 700-102-AAC-BOO company Honeywell. As analogue pressure sensors 8 and 9, you can use the pressure sensor НР40-30-С-М from PromA LLC. Digital vibration sensors 10 and 11 can be performed on ADISS 16006 microchips from AD Analog Devices. Microprocessor device 12 may be implemented on an ADUCM360 microcontroller from AD Analog Devices. As the switching element 4 can be used transistor RF-830A firm VISHAY FORMERLI.

Гальванический элемент 1 предназначен для питания элементов устройства погружной телеметрии, что позволяет защитить устройство от повышенных входных напряжений, возникающих при недопустимом перекосе фазных напряжений погружного электродвигателя и при однофазном коротком замыкании на землю в погружном электродвигателе или в погружном кабеле. Диод 2 также обеспечивает защиту устройства погружной телеметрии от повышенного напряжения при измерении сопротивления изоляции погружного электродвигателя постоянным напряжением до 7,5 кВ при регламентных работах и штатном измерении сопротивления изоляции цепи «общая точка статорной обмотки погружного электродвигателя, соединенной в звезду - жилы погружного кабеля - общая точка высоковольтного трансформатора, повышающая обмотка которого соединена в звезду», постоянным напряжением свыше 1000 В, например, напряжением 2,5 кВ.The galvanic cell 1 is designed to power the elements of a submersible telemetry device, which allows you to protect the device from increased input voltages that occur during unacceptable phase imbalance of a submersible electric motor and during a single-phase short circuit to ground in a submersible motor or in a submersible cable. Diode 2 also provides protection of the submersible telemetry device from increased voltage when measuring the insulation resistance of the submersible motor with a constant voltage of up to 7.5 kV during routine maintenance and regular measurement of the insulation resistance of the circuit "common point of the stator winding of the submersible motor connected to the star - submersible cable cores - common point of a high-voltage transformer, the boost winding of which is connected to a star ", with a constant voltage of more than 1000 V, for example, a voltage of 2.5 kV.

Устройство погружной телеметрии работает следующим образом. Аналоговые сигналы с датчиков температуры 5…7, представляющих собой высоколинейные термозависимые резисторы и датчиков давления 8, 9, представляющих собой высоколинейные мостовые резистивные преобразователи избыточного давления, поступают на аналоговые входы с первого по N микропроцессорного устройства 12.A submersible telemetry device operates as follows. Analog signals from temperature sensors 5 ... 7, which are highly linear thermally dependent resistors and pressure sensors 8, 9, which are highly linear bridge resistive transducers of excess pressure, are fed to the analog inputs from the first to N microprocessor devices 12.

Сигналы с цифровых датчиков вибрации 10 и 11, предназначенных для преобразования амплитуд вибрации по трем координатным осям X, Y, Z в цифровой код, поступают на цифровые входы с первого по Q микропроцессорного устройства 12.The signals from the digital vibration sensors 10 and 11, designed to convert vibration amplitudes along the three coordinate axes X, Y, Z into a digital code, are fed to the digital inputs from the first to Q microprocessor devices 12.

Для исполнения устройства погружной телеметрии с аналоговыми датчиками вибрации 14 и 15 (см. Фиг. 2) и для исполнения устройства погружной телеметрии (см. Фиг. 3), содержащего аналоговые датчики вибрации 14 и 15 и микропроцессорное устройство 16, в составе которого включен блок источников тока, аналоговые сигналы с первого, третьего и четвертого выводов аналоговых датчиков давления 8 и 9, аналоговых датчиков вибрации 14 и 15 и первого вывода каждого аналогового датчика температуры 5…7 поступают на соответствующие с первого по N аналоговые входы микропроцессорного устройства 12.To implement a submersible telemetry device with analog vibration sensors 14 and 15 (see Fig. 2) and to implement a submersible telemetry device (see Fig. 3), containing analog vibration sensors 14 and 15 and a microprocessor device 16, which includes a unit current sources, analog signals from the first, third and fourth outputs of analog pressure sensors 8 and 9, analog vibration sensors 14 and 15 and the first output of each analog temperature sensor 5 ... 7 are fed to the analog micro inputs from the first to N processor device 12.

Микропроцессорное устройство 12 преобразует в цифровой код аналоговые сигналы, поступающие с датчиков температуры 5…7, датчиков давления 8 и 9, аналоговых датчиков вибрации 14 и 15 (при их наличии) и вырабатывает кодовые посылки, замыкающие с помощью коммутирующего элемента 4 через нагрузочный резистор 3 и полупроводниковый диод 2 вход (выход) устройства погружной телеметрии на общий провод, таким образом формируется последовательность импульсов напряжения (см. Фиг. 4), которая преобразуется в последовательность переменного во времени тока потребления устройства погружной телеметрии от источника постоянного напряжения блока наземного телеметрической системы, соответствующего цифровым кодам всех текущих значений измеренных параметров, при этом в моменты передачи сигналов ток потребления возрастает, что повышает надежность и точность передачи измеренных параметров.The microprocessor device 12 converts the digital signals from the temperature sensors 5 ... 7, pressure sensors 8 and 9, analog vibration sensors 14 and 15 (if any) into a digital code and generates code packets closing with the help of a switching element 4 through a load resistor 3 and a semiconductor diode 2 input (output) of the immersion telemetry device to the common wire, thus a sequence of voltage pulses is formed (see Fig. 4), which is converted into a sequence of sweat-variable current submersible telemetry device from a constant voltage source of a terrestrial telemetry system unit corresponding to digital codes of all current values of the measured parameters, while the consumption current increases at the moment of signal transmission, which increases the reliability and accuracy of the transmission of measured parameters.

Функционирование устройства погружной телеметрии возможно как при включенном, так и при отключенном состоянии погружного электродвигателя.The operation of a submersible telemetry device is possible both when the submersible motor is on and off.

Использование гальванического элемента 1 позволяет осуществлять автономное питание устройства погружной телеметрии, что обеспечивает защиту устройства от повышенного постоянного напряжения (до минус 7,5 кВ), прикладываемого к устройству от мегаомметра, или от напряжения промышленной частоты амплитудой до 4000 В, прикладываемого к входу устройства погружной телеметрии при различных нештатных режимах работы: отсутствии Sin-фильтра на выходе станции управления с частотным регулированием, либо в режиме с однофазным коротким замыканием на землю, что позволяет расширить функциональные возможности, а также повысить надежность.The use of a galvanic cell 1 allows the autonomous power supply of a submersible telemetry device, which protects the device from increased direct voltage (up to minus 7.5 kV) applied to the device from a megohmmeter, or from a voltage of industrial frequency with an amplitude of up to 4000 V applied to the input of the submersible device telemetry for various abnormal operating modes: the absence of a Sin filter at the output of the control station with frequency regulation, or in the mode with a single-phase short circuit on Liu that allows you to extend the functionality and increase the reliability.

Использование коммутирующего элемента 4, присоединенного своим первым вводом к выходу микропроцессорного устройства 12, а выходом к нагрузочному резистору 3, образующему с полупроводниковым диодом 2 последовательную цепь нагрузки по постоянному напряжению для наземного блока системы телеметрической, позволяет обеспечить возможность передачи кодовой информации за счет модуляции во времени среднего тока потребления устройства, что увеличивает надежность передачи измеренных параметров и увеличивает помехозащищенность канала передачи информации.The use of a switching element 4, connected by its first input to the output of the microprocessor device 12, and by the output to the load resistor 3, forming with the semiconductor diode 2 a serial DC load circuit for the ground block of the telemetry system, allows the transmission of code information due to time modulation the average current consumption of the device, which increases the reliability of the transmission of the measured parameters and increases the noise immunity of the transmission channel information.

Claims

1. An immersion telemetry device comprising a semiconductor diode and a load resistor connected in series, the output of which is connected to the output of a switching element, one or more analog temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more analog pressure sensors made in the form of four-terminal devices, the second output of each an analog pressure sensor and each analog temperature sensor is connected to a common wire, a microprocessor device connected to a control output m to the first input of the switching element, and the second input to the common wire, and the semiconductor diode is connected with one output to the input terminal, and the second to the first output of the load resistor, the digital inputs of the microprocessor device from the first to Q are connected to the corresponding digital from the first to M digital the outputs of one or more digital vibration sensors, characterized in that it contains a block of current sources, a galvanic cell, the second terminal of which is connected to a common wire, and the first terminal is connected to the inputs and power supply of digital vibration sensors, a block of current sources and a microprocessor device, the first output of each analog temperature sensor and each analog pressure sensor is connected to the corresponding outputs of the block of current sources from the first to K, also the first output of each analog temperature sensor and the first, third and fourth conclusions each analog pressure sensor connected to the corresponding from the first to N analog inputs of a microprocessor device.

2. The submersible telemetry device according to claim 1, characterized in that the block of current sources is part of the microprocessor device.

3. An immersion telemetry device comprising a semiconductor diode and a load resistor connected in series, the output of which is connected to the output of a switching element, one or more analog temperature sensors made in the form of two-terminal devices, one or more analog pressure sensors made in the form of four-terminal devices, the second output of each an analog pressure sensor and each analog temperature sensor is connected to a common wire, a microprocessor device connected to a control output m to the first input of the switching element, and the second input to the common wire, and the semiconductor diode is connected with one output to the input terminal, and the second to the first output of the load resistor, characterized in that it contains one or more analog vibration sensors, made in the form four-terminal devices, the second terminal of which is connected to a common wire, a block of current sources, a galvanic cell, the second terminal of which is connected to a common wire, and the first terminal is connected to the power input of microprocessor devices a, the first output of each analog temperature sensor, the output of each analog vibration sensor and each analog pressure sensor are connected to the corresponding outputs of the current source block from the first To, also the first output of each analog temperature sensor and the first, third and fourth outputs of each analog pressure sensor and each analog vibration sensor is connected to the corresponding from the first to N analog inputs of a microprocessor device.

4. The submersible telemetry device according to p. 3, characterized in that the block of current sources is part of a microprocessor device.