Underload / lost-flow protection on an ESP VSD

Production engineering and artificial-lift methods around ESP wells: field practices and process questions.
ALEngineer
Site Admin
User avatar
Posts: 703
Joined: Wed Mar 18, 2026 2:51 pm

Underload / lost-flow protection on an ESP VSD

Post by ALEngineer »

Underload / lost-flow protection.

Underload / lost-flow protection (CIS lost-flow trip) is there to stop so-called dry running of the ESP pump.

On VSD for ESP systems you set underload by:

- a current value at which the trip fires;
- a percent of running current of the ESP motor;
- a load setpoint at which the pump is shut down;
- a combination of the setpoints above.

Underload trip time is usually set to 120 seconds.

Startup bypass time is set longer than the VSD accel time to the target frequency. For this protection, startup time is usually 60 s.

The setpoint is running load (or current, depending on the parameter type) times 0.85. If load is 40% or less, multiply by 0.9.

Warning:

the underload (lost-flow) setpoint must not be below ESP-motor no-load.

Why does underload have to be set correctly on the VSD? Without enough fluid, the ESP string: the complete electric submersible pump installation impellers put extra thrust on the phenolic (textolite) washers, which can wear through. You can then get overload (stall) and a broken shaft. If the motor or the ESP shafts are strong enough, you instead overheat the pump sections and melt the Motor Lead Extension (MLE) from that heat. Not the ESP motor: the ESP pump sections.

Compression-type ESPs only partly fix this. Then the extra load sits on the protector thrust bearing, and its life drops noticeably.
Original topic (RU)
Защита от срыва подачи (ЗСП) служит для предотвращения так называемого "сухого хода" насоса ЭЦН.

В станциях управления (СУ УЭЦН) предусмотрена настройка по защите от недогруза:

- установкой значения тока при котором сработает эта защита;
- в процентах от рабочего тока ПЭД;
- уставка загрузки при которой произойдет отключение насоса;
- комбинации выше перечисленных уставок.
Время срабатывания защиты по недогрузке, обычно устанавливается равным 120 секундам.

Пусковое время устанавливается более уставки времени разгона СУ до заданной частоты, обычно пусковое время по данной защите устанавливают равным 60 сек.

Уставка рассчитывается как рабочая загрузка (либо ток, зависит от типа параметра) умноженные на 0,85, если загрузка 40% и менее процентов, умножают на 0,9.
Внимание! Уставка по недогрузке (ЗСП) не должна быть ниже холостого хода ПЭД.
Почему необходимо корректно настраивать ЗСП на СУ? Потому что без достаточного количества жидкости, рабочие колеса УЭЦН оказывают повышенное давление на текстолитовые шайбы, которые в свою очередь могут полностью истереться. В результате можем получить перегруз (клин) и слом вала, если двигатель или валы УЭЦН достаточно мощные, то получим перегрев по секциям и оплавление удлинителя, как следствие перегрева насосных секций ЭЦН. Не ПЭД, а именно ЭЦН!

Частично, но не полностью, эту проблему решают УЭЦН компрессионного типа, в этом случае получаем повышенную нагрузку на узел пяты гидрозащиты, ресурс которой заметно снижается.