富士變頻器在油田恒壓供水的應(yīng)用

1、 選型

勝利油田位于山東省境內(nèi)，由于遠(yuǎn)離城市，輸電成本較高，平均每千瓦小時電價在1元以上，所以該油田節(jié)約電能以降低采油成本顯得十分重要。在勝利油田作業(yè)區(qū)，原來注水泵電機采用自耦降壓啟動器控制，啟動沖擊電流大，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，注水泵長期每日24小時工作在工頻下，壓力大小由閥門調(diào)節(jié)，浪費了大量的電能。為停止電能的浪費，在深入了解變頻器節(jié)能特性的基礎(chǔ)上，油田作業(yè)區(qū)負(fù)責(zé)人決定為注水泵安裝變頗器。通過大量的比較和篩選，最后該油田選用了富士p11系列恒壓供水專用型變頻器。變頻器在設(shè)計上吸取各種品牌變頻器的優(yōu)點，內(nèi)部采用了世界上先進的功率模塊，控制電路和整機運行可靠，輸入電壓范圍容許額定電壓的20%上下波動，適合類似油田這種電壓有波動的場所；變頻器帶內(nèi)置pi調(diào)節(jié)器，使注水泵很容易構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)；價格低于進口品牌，性能卻不低于進口品脾，性價比好。

2、 方案的選擇

勝利油田作業(yè)區(qū)共有三臺同一型號立式注水泵，并列擺放，二用一備，電動機額定功率75kw，額定電壓380v，額定電流138a，額定轉(zhuǎn)速2900轉(zhuǎn)／分鐘，額定頻率50hz，絕緣等級f級。針對注水泵二臺工作一臺備用，有采用變頻器調(diào)速進行恒壓供水時存在著一個用一臺變頻器還是用二臺變頻器的問題：2.1用一臺變頻調(diào)速器的節(jié)電效果 這是應(yīng)用得較為普遍的方案，其控制過程是：用水量少時由變頻器控制1號泵，進行恒壓供水控制．當(dāng)用水量逐漸增加1號泵的工作頻率達(dá)到接近50hz時，將其電動機切換成工頻電源供電．同時將變頻器切換到2號泵上，由2號泵進行補充供水．反之，當(dāng)用水量逐漸減少，即使2號泵的工作頻率已降為下限頻率，而供水壓力仍偏大時，則關(guān)掉1號泵，同時迅速升高2號泵的工作頻率．并進行恒壓控制．此方案的主要特點是只用一臺變頻器，故設(shè)備投資少，但如果用水量恰巧在一臺泵全速供水量上下變動是，將會出現(xiàn)供水系統(tǒng)來回切換的狀態(tài)。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可將供水壓力設(shè)定一個范圍，此方法適用于控制精度要求不是很高的場合。

此方案取用電功率的計算如下：

　　75kw的拖動電動機容量為pmn=75kw，
　　全速時的供水量為qn
　　泵的空載損耗為po=0.1×75kw=7.5kw
　　每天的平均總供水流量為140％.qn
　　則1號泵為全速，其平均取用功率為pm2=pmn=75kw
　　而2號的平均轉(zhuǎn)速的40%，其平均取用功率為pm2=(7.5+0.43×75)kw=12.3kw
　　兩臺泵取用的總平均功率為 75+12.3=87.3

2.2用二臺變頻調(diào)速器的節(jié)電效果用二臺變頻器分別控制二臺電動機，一次設(shè)備投資費用較高，但運行時的節(jié)能效果如何？計算如下：

每天的平均總供水流量還為140%qn，

供水流量可由二臺水泵平均分擔(dān)，

則每臺的平均供水流量為70％qn。

每臺電動機的取用電功率為pm1=(7.5+0.73×75)kw=33.23kw。

二臺水泵共用功率為2×33.23=66.46
　由以上數(shù)據(jù)可以看出來采用二臺變頻器方案比采用一臺變頻方案還節(jié)約屯量20.84kw，最后決定采用二臺變頻器的調(diào)速方案。

在變頻器的品牌和數(shù)量選定后，根據(jù)用戶要求設(shè)計出電路圖。用戶要求本系統(tǒng)兩臺變頻器分別閉環(huán)控制1號和2號注水泵、3號注水泵為備用泵、用軟啟動控制起停，正常運行的注水泵如遇故障或檢修，估計在一天之內(nèi)即可排除故障或檢修完畢，在這期間可啟用備用泵．在二次控制線路上注水泵壓力給定量由1-3k電位給定，而壓力反饋值由壓力變送器以4-20ma電流形成從is端輸入。變頻器的啟動和停止由fwd、x1、com端子組成三線式運轉(zhuǎn)模式且為雙工控制的邏輯啟停。pm和gnd接出0-10v直流電壓表以觀察變頻器輸出頻率，a、c接入閃光報警器，一旦變頻器出現(xiàn)故障及時報警。一次主線路380v電源經(jīng)過斷路器qf接入變頻器r、s、t端子，u、v、w為變頻器輸出，接至注水泵電動機，接的時候一定要注意進出電源不能接反。4、主要參數(shù)設(shè)定與調(diào)試

h03=1 恢復(fù)出廠設(shè)定值
　　 f01=3 模擬電流／電壓端子（is-gnd）的電流輸入設(shè)定，范圍：dco-20ma
　　 f02=2 控制端子控制
　　 f12 下限率
　　 p1 上限率
　　 f93=1 禁止變頻器反向運轉(zhuǎn)
　　 f11=4 選擇模擬反饋的閉環(huán)控制功能
　　 f90=2 由vci模擬電壓給定
　　 f91=3 由cci模擬電流輸入4-20ma
　　 f88 比例
　　 f89 積分

設(shè)置完畢后經(jīng)檢查確認(rèn)無誤，再次檢查電機線及控制線連接是否正確，也確認(rèn)無誤后通電運行。由

于前期工作做的細(xì)致，試車一次成功。

5、 該系統(tǒng)經(jīng)過半年運行，變頻器運行穩(wěn)定，二臺注水泵一般在40hz左右運行，節(jié)能效果非常明顯。一年內(nèi)就收回了投資，設(shè)備機械磨損小，噪音明顯下降，自動化程度提高，勞動強度減輕，電氣和機械維修量大大降低，用戶十分滿意。