深圳市英捷思技術有限公司

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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,最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節閥門來實現的,操作人員靠隨時觀察壓力表的壓力來調節閥門,而水泵 電動機的額定轉速基本保持不變,這樣,對電動機而言,大馬拉小車的現象十分嚴重,管網水泵較多,流程復雜,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實現對水泵電動機的無級調速,依據注水壓力的要求自動調節系統的運行參數,在用水量變化時保持管網水壓恒定,以滿足注水要求。變頻 調速控制系統是先進合理的節能型供水系統,實際應用中得到了很大發展,隨著電力電子技術的飛速發展,變頻器的功能也越來越強,充分利用變頻器的各種功能, 對應用恒壓變頻供水系統有著重要的意義。


二、英捷思500系列變頻器的應用

1、該變頻調速控制系統裝置采用的是英捷思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,以監測供水和注水管網的 壓力變化,控制變頻器輸出頻率,調節水泵的工作狀態,使管網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變頻器驅動 控制;注水泵電動機功率為110kW(或185kW),用132kW(或200kW)變頻器驅動控制,根據不同水量及壓力要求,實行變頻運行、工頻備用等 來實現恒定水壓,系統通過PID控制器設定參數,根據變頻顯示、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的運行。在注水泵進口前 端管網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 改變水泵的轉速,達到控制管網壓力恒定的目的。當實際管網壓力小于給定壓力值時,變頻器輸出頻率上升,電動機轉速加快,管網壓力開始升高;反之,變頻器輸 出頻率降低,電動機轉速下降,管網壓力降低,系統通過自動調節,使實際壓力圍繞設定壓力保持管網壓力恒定。變頻調速控制系統在水泵運行過程中形成可控參數 閉環控制,實行恒壓供水,保持注水系統和用量處于平衡狀態,實現自動控制。
過去注水泵流程一般為:水源井-儲水罐-喂水泵-注水泵。安裝變頻調速控制系統,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象,既減輕了操作者的勞動強度,也能節省電能。

2、變頻調速控制系統示意圖
整套設備控制系統的工作原理為:
供水管網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轉換模塊將設定值及采集偏差信號值同時經過PID控制進行比較,PID根據變頻器的參數 設置,進行數據處理,將處理結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,供水管網的壓力低于設定壓力,變頻器就會將運行頻率升 高,反則將降低。



并根據壓力變化的快慢進行差分調節,以負作用為例:如果壓力在上升接近設定值的過程中,上升速度過快,PID運算也會減少執行量,從而穩定壓力。 在PID控制下,使用一個4mA對應0MPa,20mA對應1MPa的壓力變送器調節水源井深井泵的供水壓力,另使用一個4mA對應0MPa,20mA對 應25MPa的壓力變送器調節注水泵的注水壓力,設定值通過變頻器端子(0~10V)給定。整個系統在運行中,當出現缺相、欠壓、變頻器故障、壓力下限超 壓等情況時,系統皆能發出聲響報警信號,特別是當出現缺相、變頻器故障、超壓時,系統會自動停機,并發出報警信號,維修人員及時維護處理,使其恢復正常。 此外,變頻器故障時,系統可切換至手動方式,用備用工頻方式運行,保證注水生產。變頻器的軟起功能還減少了設備電動機啟動時的沖擊電流,從而有效保護設 備、電網等,延長設備的使用壽命。
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、風機等。

三、結束語

綜上所述英捷思500變頻器在油田注水泵中的應用中,是根據實際情況設定管網水壓自動調節水泵電動機的轉速,使注水管網中的壓力保持在給定值,以 求最大限度的節約電能,并且系統能處于可靠運行狀態,實現恒壓供水、注水,系統水壓、水量的任何變化均能使管網中的壓力保持恒定,大大提高了注水質量,同 時也解決了電動機大馬拉小車、操作員工操作復雜、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 此系統運行穩定,效果明顯。
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