?偉創(chuàng)AC60變頻器在油田注水泵上的節(jié)能與應(yīng)用
發(fā)表時(shí)間：2015-06-24
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一、前言
一般油田注水站注水泵流程大多采用傳統(tǒng)的水源井深井泵，將水供到儲(chǔ)水大罐，再由喂水泵將水從儲(chǔ)水罐供給注水泵，最后由注水泵將水注入地層。注水泵電動(dòng)機(jī)大多為大功率電動(dòng)機(jī)（110、185kW），注水泵出口壓力通常是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，操作人員靠隨時(shí)觀察壓力表的壓力來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)，而水泵電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速基本保持不變，這樣，對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，管網(wǎng)水泵較多，流程復(fù)雜，既浪費(fèi)電能，又增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。利用變頻器恒壓供水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)注水壓力的要求自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量變化時(shí)保持管網(wǎng)水壓恒定，以滿足注水要求。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是先進(jìn)合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中得到了很大發(fā)展，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來(lái)越強(qiáng)，充分利用變頻器的各種功能，對(duì)應(yīng)用恒壓變頻供水系統(tǒng)有著重要的意義。
二、AC60的應(yīng)用
1、該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)裝置采用的是偉創(chuàng)變頻器為主要控制器件，通過(guò)壓力變送器采集4～20mA信號(hào)傳輸給變頻器PID控制器，以監(jiān)測(cè)供水和注水管網(wǎng)的壓力變化，控制變頻器輸出頻率，調(diào)節(jié)水泵的工作狀態(tài)，使管網(wǎng)壓力保持在一個(gè)恒定的壓力范圍。水源井深井泵電動(dòng)機(jī)功率為5.5kW，用7.5kW變頻器驅(qū)動(dòng)控制；注水泵電動(dòng)機(jī)功率為110kW（或185kW），用132kW(或200kW)變頻器驅(qū)動(dòng)控制，根據(jù)不同水量及壓力要求，實(shí)行變頻運(yùn)行、工頻備用等來(lái)實(shí)現(xiàn)恒定水壓，系統(tǒng)通過(guò)PID控制器設(shè)定參數(shù)，根據(jù)變頻顯示、壓力顯示、欠壓超時(shí)、水壓報(bào)警指示及上、下限保持壓力等來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。在注水泵進(jìn)口前端管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來(lái)控制深井泵變頻器的運(yùn)行；在注水泵出口管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來(lái)控制注水泵變頻器的運(yùn)行，控制變頻器輸出頻率的大小，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制管網(wǎng)壓力恒定的目的。當(dāng)實(shí)際管網(wǎng)壓力小于給定壓力值時(shí)，變頻器輸出頻率上升，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快，管網(wǎng)壓力開(kāi)始升高；反之，變頻器輸出頻率降低，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，管網(wǎng)壓力降低，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使實(shí)際壓力圍繞設(shè)定壓力保持管網(wǎng)壓力恒定。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在水泵運(yùn)行過(guò)程中形成可控參數(shù)閉環(huán)控制，實(shí)行恒壓供水，保持注水系統(tǒng)和用量處于平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
過(guò)去注水泵流程一般為：水源井-儲(chǔ)水罐-喂水泵-注水泵。安裝變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，通過(guò)恒壓供水控制可使流程簡(jiǎn)化為：水源井-注水泵。這一技術(shù)革新簡(jiǎn)化了工藝流程，減少了操作步驟和水源井的頻繁起停，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化供水，能有效抑制機(jī)泵運(yùn)行中存在的大馬拉小車(chē)現(xiàn)象，既減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，也能節(jié)省電能。
2、變頻調(diào)速控制系統(tǒng)示意圖
整套設(shè)備控制系統(tǒng)的工作原理為：
供水管網(wǎng)的壓力通過(guò)壓力變送器采集反饋信號(hào)，再通過(guò)變頻器的A/D轉(zhuǎn)換模塊將設(shè)定值及采集偏差信號(hào)值同時(shí)經(jīng)過(guò)PID控制進(jìn)行比較，PID根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)果以運(yùn)行頻率的形式進(jìn)行輸出。PID控制模塊具有比較和差分的功能，供水管網(wǎng)的壓力低于設(shè)定壓力，變頻器就會(huì)將運(yùn)行頻率升高，反則將降低。
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并根據(jù)壓力變化的快慢進(jìn)行差分調(diào)節(jié)，以負(fù)作用為例：如果壓力在上升接近設(shè)定值的過(guò)程中，上升速度過(guò)快，PID運(yùn)算也會(huì)減少執(zhí)行量，從而穩(wěn)定壓力。在PID控制下，使用一個(gè)4mA對(duì)應(yīng)0MPa，20mA對(duì)應(yīng)1MPa的壓力變送器調(diào)節(jié)水源井深井泵的供水壓力，另使用一個(gè)4mA對(duì)應(yīng)0MPa，20mA對(duì)應(yīng)25MPa的壓力變送器調(diào)節(jié)注水泵的注水壓力，設(shè)定值通過(guò)變頻器端子（0～10V）給定。整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行中，當(dāng)出現(xiàn)缺相、欠壓、變頻器故障、壓力下限超壓等情況時(shí)，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)，特別是當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、超壓時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，維修人員及時(shí)維護(hù)處理，使其恢復(fù)正常。此外，變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)可切換至手動(dòng)方式，用備用工頻方式運(yùn)行，保證注水生產(chǎn)。變頻器的軟起功能還減少了設(shè)備電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，從而有效保護(hù)設(shè)備、電網(wǎng)等，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
3、可推廣范圍：所有泵類(lèi)負(fù)載，如注水泵、輸油泵、熱水泵、深井泵、風(fēng)機(jī)等。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述AC60變頻器在油田注水泵中的應(yīng)用中，是根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定管網(wǎng)水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使注水管網(wǎng)中的壓力保持在給定值，以求最大限度的節(jié)約電能，并且系統(tǒng)能處于可靠運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水、注水，系統(tǒng)水壓、水量的任何變化均能使管網(wǎng)中的壓力保持恒定，大大提高了注水質(zhì)量，同時(shí)也解決了電動(dòng)機(jī)大馬拉小車(chē)、操作員工操作復(fù)雜、工作強(qiáng)度大等問(wèn)題，變頻器故障維修期間，仍能使用工頻拖動(dòng)，保證注水工作的進(jìn)行，具有一定的先進(jìn)性，目前此系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯。
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