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解決方案 產(chǎn)品調(diào)試
奧卓爾變頻器在石油注水泵上的節(jié)能與應(yīng)用
發(fā)布時間:2018-07-03


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,將水供到儲水大罐,再由喂水泵將水從儲水罐供給注水泵,后由注水泵將水注入地層。注水泵電動機大多為大功率電動機(110、185kW),注水泵出口壓力通常是通過調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)的,操作人員靠隨時觀察壓力表的壓力來調(diào)節(jié)閥門,而水泵電動機的額定轉(zhuǎn)速基本保持不變,這樣,對電動機而言,大馬拉小車的現(xiàn)象十分嚴(yán)重,管網(wǎng)水泵較多,流程復(fù)雜,既浪費電能,又增加了操作人員的勞動強度。利用變頻器恒壓供水控制系統(tǒng)實現(xiàn)對水泵電動機的無級調(diào)速,依據(jù)注水壓力的要求自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù),在用水量變化時保持管網(wǎng)水壓恒定,以滿足注水要求。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是先進合理的節(jié)能型供水系統(tǒng),實際應(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越強,充分利用變頻器的各種功能,對應(yīng)用恒壓變頻供水系統(tǒng)有著重要的意義。 


二、QD800的應(yīng)用 
1、該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)裝置采用的是奧卓變頻器為主要控制器件,通過壓力變送器采集4~20mA信號傳輸給變頻器PID控制器,以監(jiān)測供水和注水管網(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)壓力保持在一個恒定的壓力范圍。水源井深井泵電動機功率為5.5kW,用7.5kW變頻器驅(qū)動控制;注水泵電動機功率為110kW(或185kW),用132kW(或200kW)變頻器驅(qū)動控制,根據(jù)不同水量及壓力要求,實行變頻運行、工頻備用等來實現(xiàn)恒定水壓,系統(tǒng)通過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、水壓報警指示及上、下限保持壓力等來控制系統(tǒng)的運行。在注水泵進口前端管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來控制深井泵變頻器的運行;在注水泵出口管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來控制注水泵變頻器的運行,控制變頻器輸出頻率的大小,從而改變水泵的轉(zhuǎn)速,達到控制管網(wǎng)壓力恒定的目的。當(dāng)實際管網(wǎng)壓力小于給定壓力值時,變頻器輸出頻率上升,電動機轉(zhuǎn)速加快,管網(wǎng)壓力開始升高;反之,變頻器輸出頻率降低,電動機轉(zhuǎn)速下降,管網(wǎng)壓力降低,系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié),使實際壓力圍繞設(shè)定壓力保持管網(wǎng)壓力恒定。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在水泵運行過程中形成可控參數(shù)閉環(huán)控制,實行恒壓供水,保持注水系統(tǒng)和用量處于平衡狀態(tài),實現(xiàn)自動控制。

       過去注水泵流程一般為:水源井-儲水罐-喂水泵-注水泵。安裝變頻調(diào)速控制系統(tǒng),通過恒壓供水控制可使流程簡化為:水源井-注水泵。這一技術(shù)革新簡化了工藝流程,減少了操作步驟和水源井的頻繁起停,實現(xiàn)了自動化供水,能有效抑制機泵運行中存在的大馬拉小車現(xiàn)象,既減輕了操作者的勞動強度,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)的壓力通過壓力變送器采集反饋信號,再通過變頻器的A/D轉(zhuǎn)換模塊將設(shè)定值及采集偏差信號值同時經(jīng)過PID控制進行比較,PID根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置,進行數(shù)據(jù)處理,將處理結(jié)果以運行頻率的形式進行輸出。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,變頻器就會將運行頻率升高,反則將降低。

    

      并根據(jù)壓力變化的快慢進行差分調(diào)節(jié),以負作用為例:如果壓力在上升接近設(shè)定值的過程中,上升速度過快,PID運算也會減少執(zhí)行量,從而穩(wěn)定壓力。在PID控制下,使用一個4mA對應(yīng)0MPa,20mA對應(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4mA對應(yīng)0MPa,20mA對應(yīng)25MPa的壓力變送器調(diào)節(jié)注水泵的注水壓力,設(shè)定值通過變頻器端子(0~10V)給定。整個系統(tǒng)在運行中,當(dāng)出現(xiàn)缺相、欠壓、變頻器故障、壓力下限超壓等情況時,系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報警信號,特別是當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、超壓時,系統(tǒng)會自動停機,并發(fā)出報警信號,維修人員及時維護處理,使其恢復(fù)正常。此外,變頻器故障時,系統(tǒng)可切換至手動方式,用備用工頻方式運行,保證注水生產(chǎn)。變頻器的軟起功能還減少了設(shè)備電動機啟動時的沖擊電流,從而有效保護設(shè)備、電網(wǎng)等,延長設(shè)備的使用壽命。

3、可推廣范圍:所有泵類負載,如注水泵、輸油泵、熱水泵、深井泵、風(fēng)機等。 



三、結(jié)束語 

      綜上所述QD800變頻器在油田注水泵中的應(yīng)用中,是根據(jù)實際情況設(shè)定管網(wǎng)水壓自動調(diào)節(jié)水泵電動機的轉(zhuǎn)速,使注水管網(wǎng)中的壓力保持在給定值,以求大限度的節(jié)約電能,并且系統(tǒng)能處于可靠運行狀態(tài),實現(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,同時也解決了電動機大馬拉小車、操作員工操作復(fù)雜、工作強度大等問題,變頻器故障維修期間,仍能使用工頻拖動,保證注水工作的進行,具有一定的先進性,目前此系統(tǒng)運行穩(wěn)定,效果明顯。 


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