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核心提示：ABB變頻器在油田注水泵上的應(yīng)用
現(xiàn)有控制流量方式
常規(guī)情況下油田高壓注水采用閘板閥門控制來調(diào)節(jié)流量和壓力。
現(xiàn)有控制流量方式
常規(guī)情況下油田高壓注水采用閘板閥門控制來調(diào)節(jié)流量和壓力。根據(jù)工藝要求，不允許長(zhǎng)時(shí)間小排量運(yùn)行，否則泵內(nèi)溫度升高造成汽蝕和機(jī)件燒毀等問題，過去被迫采用大回流方法降低溫升，造成電力的大量消耗，給油田造成了大量的能源損失。
在原設(shè)計(jì)系統(tǒng)工況中，用兩臺(tái)注水泵進(jìn)行系統(tǒng)注水。在未進(jìn)行變頻調(diào)速改造中，該工況的注水系統(tǒng)能耗損失主要在控制閥節(jié)流上。通過分析，只有通過結(jié)合配注量，降低水壓，減少各注水井的閥門控制壓差，才能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
變頻系統(tǒng)原理說明
由于注水泵的實(shí)際流量比泵的額定流量小，因此節(jié)電潛力較大。系統(tǒng)中注水泵的注水控制是由變頻器通過變送器的回饋壓力值，與事先預(yù)設(shè)在變頻器中的壓力值進(jìn)行比較，變頻器中的PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)根據(jù)差值進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)控制變頻器變頻調(diào)速運(yùn)行；同時(shí)，變頻器的運(yùn)行參數(shù)通過內(nèi)部計(jì)算機(jī)接口和通訊協(xié)議傳輸至計(jì)算機(jī)工作站；在計(jì)算機(jī)上可以隨時(shí)檢測(cè)和控制系統(tǒng)運(yùn)行壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流等參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行的目的。
變頻器系統(tǒng)與原有控制系統(tǒng)的比較
1）采用變頻控制方式，其操作方便，無須手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，極大的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。
2）啟動(dòng)噪音低，在啟動(dòng)過程中電機(jī)從低頻開始緩慢加速，經(jīng)20秒后達(dá)到設(shè)定頻率，由于啟動(dòng)電流很小，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保護(hù)了用電設(shè)備，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，提高了電機(jī)的效率，節(jié)約維修成本。
3）系統(tǒng)采用一拖二控制方式，采用壓力變送器反饋電流信號(hào)（4—20mA）至變頻器中央處理器（CPU）,經(jīng)PID控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其輸出頻率的大小由作用處理器控制，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)增加或降低；當(dāng)壓力超過設(shè)定的目標(biāo)值時(shí)即（＞5％）其中第一臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)第二臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行，保持水壓恒定。這樣不但減小了電動(dòng)機(jī)的無功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。
4）普通的工頻控制方式（原有的控制方式）則不能實(shí)現(xiàn)這樣的目的，其啟動(dòng)和停止需要人操作，還需要調(diào)節(jié)進(jìn)水的閥門開關(guān)來滿足工況要求，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，且容易出現(xiàn)操作失誤，造成不必要的損失。工頻運(yùn)行控制方式的電機(jī)的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，并且啟動(dòng)電流大，當(dāng)供水壓力超過所需的壓力值時(shí)需人工調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門的大小來滿足供水壓力。這時(shí)電機(jī)仍以滿負(fù)荷運(yùn)行，多余的功率就消耗在閥門上，能源浪費(fèi)很大。
從以上實(shí)際工況中分析，采用變頻調(diào)速的方式來滿足生產(chǎn)的需要，使得注水泵既可大流量，也可小流量，既可高壓力，也可低壓力運(yùn)行�？梢杂脡毫﹂]環(huán)或流量閉環(huán)控制注水的壓力或流量，在注入站工況改變時(shí)，變頻器可以使注水泵自動(dòng)調(diào)節(jié)注水壓力或流量。此時(shí)，泵的出口閥門全開，使泵的壓差減至為零。這樣，既節(jié)約了電能，又減少了閥門的維護(hù)量。還提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，降低了系統(tǒng)的噪音，改善了工作的環(huán)境，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用變頻調(diào)速來獲得實(shí)際需要的水流量，不但節(jié)約了電能，提高系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行程度；變頻器自動(dòng)根據(jù)需求量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而且平滑穩(wěn)定，減少了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；水泵的運(yùn)行參數(shù)得以改進(jìn)，系統(tǒng)效率大為提高。
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常規(guī)情況下油田高壓注水采用閘板閥門控制來調(diào)節(jié)流量和壓力。根據(jù)工藝要求，不允許長(zhǎng)時(shí)間小排量運(yùn)行，否則泵內(nèi)溫度升高造成汽蝕和機(jī)件燒毀等問題，過去被迫采用大回流方法降低溫升，造成電力的大量消耗，給油田造成了大量的能源損失。
在原設(shè)計(jì)系統(tǒng)工況中，用兩臺(tái)注水泵進(jìn)行系統(tǒng)注水。在未進(jìn)行變頻調(diào)速改造中，該工況的注水系統(tǒng)能耗損失主要在控制閥節(jié)流上。通過分析，只有通過結(jié)合配注量，降低水壓，減少各注水井的閥門控制壓差，才能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
變頻系統(tǒng)原理說明
由于注水泵的實(shí)際流量比泵的額定流量小，因此節(jié)電潛力較大。系統(tǒng)中注水泵的注水控制是由變頻器通過變送器的回饋壓力值，與事先預(yù)設(shè)在變頻器中的壓力值進(jìn)行比較，變頻器中的PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)根據(jù)差值進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)控制變頻器變頻調(diào)速運(yùn)行；同時(shí)，變頻器的運(yùn)行參數(shù)通過內(nèi)部計(jì)算機(jī)接口和通訊協(xié)議傳輸至計(jì)算機(jī)工作站；在計(jì)算機(jī)上可以隨時(shí)檢測(cè)和控制系統(tǒng)運(yùn)行壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流等參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行的目的。
變頻器系統(tǒng)與原有控制系統(tǒng)的比較
1）采用變頻控制方式，其操作方便，無須手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，極大的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。
2）啟動(dòng)噪音低，在啟動(dòng)過程中電機(jī)從低頻開始緩慢加速，經(jīng)20秒后達(dá)到設(shè)定頻率，由于啟動(dòng)電流很小，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保護(hù)了用電設(shè)備，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，提高了電機(jī)的效率，節(jié)約維修成本。
3）系統(tǒng)采用一拖二控制方式，采用壓力變送器反饋電流信號(hào)（4—20mA）至變頻器中央處理器（CPU）,經(jīng)PID控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其輸出頻率的大小由作用處理器控制，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)增加或降低；當(dāng)壓力超過設(shè)定的目標(biāo)值時(shí)即（＞5％）其中第一臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)第二臺(tái)電機(jī)變頻運(yùn)行，保持水壓恒定。這樣不但減小了電動(dòng)機(jī)的無功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。
4）普通的工頻控制方式（原有的控制方式）則不能實(shí)現(xiàn)這樣的目的，其啟動(dòng)和停止需要人操作，還需要調(diào)節(jié)進(jìn)水的閥門開關(guān)來滿足工況要求，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，且容易出現(xiàn)操作失誤，造成不必要的損失。工頻運(yùn)行控制方式的電機(jī)的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，并且啟動(dòng)電流大，當(dāng)供水壓力超過所需的壓力值時(shí)需人工調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門的大小來滿足供水壓力。這時(shí)電機(jī)仍以滿負(fù)荷運(yùn)行，多余的功率就消耗在閥門上，能源浪費(fèi)很大。
從以上實(shí)際工況中分析，采用變頻調(diào)速的方式來滿足生產(chǎn)的需要，使得注水泵既可大流量，也可小流量，既可高壓力，也可低壓力運(yùn)行�？梢杂脡毫﹂]環(huán)或流量閉環(huán)控制注水的壓力或流量，在注入站工況改變時(shí)，變頻器可以使注水泵自動(dòng)調(diào)節(jié)注水壓力或流量。此時(shí)，泵的出口閥門全開，使泵的壓差減至為零。這樣，既節(jié)約了電能，又減少了閥門的維護(hù)量。還提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，降低了系統(tǒng)的噪音，改善了工作的環(huán)境，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用變頻調(diào)速來獲得實(shí)際需要的水流量，不但節(jié)約了電能，提高系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行程度；變頻器自動(dòng)根據(jù)需求量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而且平滑穩(wěn)定，減少了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；水泵的運(yùn)行參數(shù)得以改進(jìn)，系統(tǒng)效率大為提高。
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