Назначение
Блоки интеллектуализации нижнего уровня скважины БИНУС (далее - БИНУС) предназначены для измерений, преобразования сигналов от первичных преобразователей, контроля и хранения значений поступивших параметров и вычисления значений объёмного расхода, объема, массового расхода, массы жидкостей, добываемых установками электропривод-ных лопастных насосов УЭЛН по ГОСТ Р 56830-2015, установками электроприводных винтовых насосов УЭВН и любыми другими насосами по ГОСТ ISO 17769-1-2014 с электроприводом (далее установки).
Описание
Принцип работы БИНУС основан на вычислении объемного/массового расхода и объ-ёма/массы по значениям величин, поступающих в виде аналоговых сигналов от первичных измерителей (преобразователей давления, регистрационный 56246-14), входящих в состав БИНУС и цифровых сигналов, поступающих по протоколу MODBUS от первичных преобразователей не входящих в состав БИНУС (давления, температуры, силы электрического тока, частоты электрического тока, коэффициента загрузки электродвигателя (отношение потребляемой мощности к номинальной), мощности активной, плотности, обводнённости), пропорциональных вычисляемым величинам. Алгоритм вычислений объемного/массового расхода и объёма/массы основан на пересчёте потребляемой насосной установкой электрической мощности (ток по фазам, частота тока) и/или пересчёте давления создаваемого насосной установкой в объёмный/массовый расход, объём/массу перекачанной за определённое время жидко-сти/газожидкостной смеси по расходно-напорной характеристике (РНХ) насосной установки.
Значения параметров работы насосной установки передаются в БИНУС для расчёта расхода и количества продукции через сетевой интерфейс Ethernet (стандарт IEEE 802.3) по протоколу MODBUS, или последовательный интерфейс (RS232/RS422/RS485) по протоколу MODBUS, или канал сотовой радиосвязи стандарта не ниже GSM 900/1800 (передача данных с приёмного устройства в БИНУС происходит по протоколу MODBUS).
Компоненты БИНУС могут быть объединены конструктивно в различных сочетаниях или выполнены отдельными модулями.
В состав БИНУС входят:
- промышленный компьютер; панель оператора.
Станция управления насосной установкой должна иметь счётчик электроэнергии 3х фазный промышленный (или датчик тока, напряжения) класс точности не выше 0,5;
В процессе расчёта учитываются:
- исходные данные об условиях работы насосной установки;
- исходные данные о расходно-напорной характеристике (РНХ) насоса, нагрузочные характеристики электродвигателя, дополнительные и предвключенные устройства (например, гидрозащита, сепаратор/диспергатор);
- измеренные внешними приборами параметры потребляемой установкой, электрической мощности, давлении на приёме, выходе насоса, обводнённости продукции;
- измеренные БИНУС значения давлений на устье скважины (или на выходе из насоса).
Все начальные данные, измеряемые БИНУС и внешними приборами данные, и алгоритм расчёта хранятся в энергонезависимой памяти БИНУС, а также данные калибровки коэффициентов состояния насосной установки, которые получают при первом запуске насосной установки путём сравнения рассчитанного значения расхода со значением расхода, измеренного с помощью какого-либо иного соответствующего условиям применения измерителя расхода (или, в случае отсутствия соответствующего условиям применения измерителя расхода, вводят в БИНУС паспортную расходно-напорную характеристику насоса). Массовый расход вычисляется по данным измерений объемного расхода и исходных данных плотности нефти, воды, газа, газосодержания, обводнённости перекачиваемой продукции. Исходные данные о свойствах перекачиваемой продукции определяют путем отбора пробы и измерений соответствующих характеристик, численные значения которых вносят в БИНУС.
Составляющие узлы блоков БИНУС имеют маркировку в виде металлической таблички и наклейки, закрепленных на корпусе прибора. На металлической пластине наносится информация о названии прибора, модели, серийном номере, изготовителе, дате производства, способ нанесения данных - гравировка.
На наклейке указаны основные условиях эксплуатации, номер версии ПО. Номер версии ПО так же отображается в меню пользователя на главном экране.
Внешний вид БИНУС с маркировочной табличкой показан на рис. 1, схема маркировочной таблички- на рис. 2А, схема наклейки - на рис. 2Б, наклейка показана на рис. 2В, схема пломбирования показана на рис. 3, схема БИНУС приведена на рисунке 4.
Пломба устанавливается производителем или представителем производителя на контроллер в энергонезависимой памяти, которого хранится все начальные данные, измеряемые данные и алгоритм расчёта БИНУС (рис. 3).
Рисунок 1 - Внешний вид БИНУС
Маркировочная табличка
Рисунок 2А - Маркировочная табличка
| Параметры электрического питания: - питающее напряжение - переменное, однофазное, В - частота тока, Гц | 220+22 50/60 |
| Потребляемая мощность, кВт, не более | 0=5 |
| Степень защиты оболочки поГОСТ 14254-2015 {ТЕС 60529JOB) | №54 |
| Диапазон температур окружающей среды, °C | от -60 до +40 |
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Х.ХХ.ХХ |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | Х.ХХ.ХХ.ХХХ |
| Цифровой идентификатор ПО | ХХХХХ |
Рисунок 2Б - Наклейка
Наклейка
Рисунок 2 В- Маркировочная наклейка
Рисунок 3 - Пломба
Пломба
Условные обозначения
- Провод интерфейсный или защищённый канал радиосвязи для передачи данных - Провод интерфейсный или защищённый канал радиосвязи для передачи данных
- провод электрический силовой
- ввод начальных данных
1 - передача данных
Рисунок 4 - Схема структурная БИНУС с подключаемыми внешними источниками информации и управляемыми устройствами.
Передача данных
1. Поток 1 - Значения данных (ток по фазам, А; частота тока, Гц; загрузка погружного электродвигателя, Вт/Вт.; давление по ТМС, МПа; температура по ТМС, °С) в цифровом виде.
2. Поток 2 - данные, вводимые согласно Руководству по эксплуатации на БИНУС.
3. Поток 3 - сигнал управления внешними устройствами (например, станцией дозировки реагента).
4. Поток 4 - каналы передачи сигналов от первичных приборов БИНУС и внешних приборов.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) БИНУС по аппаратному обеспечению является встроенным. Преобразование измеряемых внешними приборами величин и обработка измерительных данных выполняется с использованием внутренних аппаратных и программных средств. ПО хранится в энергонезависимой памяти. Программная среда постоянна, отсутствуют средства для программирования или изменения ПО, пользовательская оболочка предназначена только для ввода исходных данных согласно руководству по эксплуатации.
Встроенное программное обеспечение разделено на:
- метрологически значимую часть;
- метрологически незначимую часть.
Номер версии ПО имеет структуру A.B.C.D (где A, B, C, D - десятичные числа):
A - номер версии метрологически значимой части ПО;
B - двухзначный номер месяца выхода ПО;
C - двухзначный номер года выхода ПО;
D- двухзначный номер расширения ПО.
Информация о версии ПО доступна через экранное меню.
Защита встроенного программного обеспечения от изменений посредством внешних интерфейсов или меню прибора (преднамеренных или непреднамеренных) обеспечивается защитой по средствам кодировки прошивки в программной среде её разработки и ввода кода доступа, требуемого для изменения внутреннего ПО. Конструкция СИ исключает возможность несанкционированного влияния на ПО СИ и измерительную информацию.
Идентификационные данные приведены в Таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | 1.06.20 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.06.20.DDD |
| Цифровой идентификатор ПО | Не индицируется |
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню "высокий" по Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемой относительной погрешности вычислений, без учета погрешности внешних приборов и измерительного канала, %: - объёмного, массового расхода (массы) жидкостной смеси (водонефтяная смесь) | ±0,03 |
| Диапазон измерений силы постоянного электрического тока, пропорционального давлению, мА, I | от 4 до 20 |
| Пределы допускаемой приведенной к диапазону измерений погрешности при измерении силы постоянного тока, %, Л | ±0,25 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон входных сигналов, поступающих от датчиков с преобразователем интерфейса с выходом сигнала по протоколу MODBUS, без учета погрешности первичных измерительных преобразователей (в зависимости от исполнения): - силы переменного тока, А - частоты тока, Гц - загрузки погружного электродвигателя, % - температуры и давления, определяемых блоком ТМС, °С - обводнённости, % - буферного избыточного давления, МПа - плотности воды/нефти, кг/м3 - давление пластовой жидкости, определяемое блоком ТМС, МПа | от 5 до 300 от 40 до 250 от 0,35 до 1,10 от 5 до 150 от 0 до 100 от 0,1 до 25 от 0,600 до 1,300 от 0,10 до 30,00 |
Таблица 3 - Технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Исполнение шкафа управления | Настенное |
| Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013) | IP 54 |
| Стандарт каналов поступления входных данных от внешних СИ. | протокол MODBUS |
| Параметры электрического питания: - питающее напряжение - переменное, однофазное, В - частота тока, Гц | 220±22 50/60 |
| Потребляемая мощность, кВт, не более | 0,5 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - высота - ширина - длина | 250 600 600 |
| Масса, кг, не более | 50 |
| Диапазон температур окружающей среды, °С | от -60 до +40 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 100000 |
| Средний срок службы, лет | 12 |
Знак утверждения типа
наносится на эксплуатационную документацию (руководство по эксплуатации, паспорт) типографским способом.
Комплектность
аблица 4
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Блок интеллектуализации нижнего уровня скважины | "БИНУС" | 1шт. | В соответствии с заказом |
| Паспорт | БИНУС 003-2017 ПС | 1 экз. | |
| Руководство по эксплуатации | СЛ.0313.00.000 РЭ | 1 экз. | |
| Комплект сопроводительной документации на составляющие элементы "БИНУС" | | 1 компл. | |
| Комплект разрешительной документации | | 1 компл. | |
Сведения о методах измерений
Руководство по эксплуатации СЛ.0313.00.000 РЭ Приложение 5 (МИ 3589-17 «Объемный дебит нефтяной скважины по жидкости. Методика определения по реальной напорно-расходной и энергетической характеристикам погружного электроприводного центробежного насоса и оценки погрешности»).
Нормативные документы
Приказ Росстандарта от 26 сентября 2022 г. № 2356 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений массы и объема жидкости в потоке, объема жидкости и вместимости при статистических измерениях, массового и объемного расходов жидкости»;
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов;
ТУ 421398-002-77956022-2020 Блоки интеллектуализации нижнего уровня скважины БИНУС.
