油田注水泵新控制方法

　　一、前言

　　我公司業(yè)內(nèi)高級工程師根據(jù)多年的工作經(jīng)驗和油田的工藝過程，以及油田注水的特別要求精心研制出了油田注水專用全自動化全數(shù)字式變頻無級調(diào)速器。通過改變頻率,控制電動機轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)不同的注水量.

　　二、技術(shù)特點

　　本產(chǎn)品為全自動化運行，操作簡便。

　　全數(shù)字式變頻無級調(diào)速器。0—--50Hz 為恒轉(zhuǎn)距輸出,

　　50Hz以上 為恒功率輸出

　　采用世界先進的IGBT功率模塊，輸入電壓范圍容許額定電壓的20%上下波動，適合油田這種電壓波動大的場所。變頻器內(nèi)置PI調(diào)節(jié)器和PLC，使注水泵很容易形成開環(huán)系統(tǒng)便于控制和維護。

　　三、節(jié)能特性

　　由于水泵系統(tǒng)設(shè)計的裕度系數(shù)過大，同時單機造型向上靠檔，寧大勿小，最終造成系統(tǒng)負荷轉(zhuǎn)輕，多數(shù)水泵都要靠閘閥來節(jié)流，人為地增加管網(wǎng)阻力以減少流量，因此阻力損失相當增加，而此時水泵的特性曲線不變，葉片轉(zhuǎn)速不變，系統(tǒng)輸入功率并無多大減少，所以當流量變化時，會浪費大量的電能，另外，在節(jié)流調(diào)節(jié)方式中，電動機、水泵等長期處于高速、大負載下運行，造成維護工作量大、設(shè)備壽命低，并且運行現(xiàn)場噪聲大，影響環(huán)境，采用變頻器通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，其功率(耗電量)與轉(zhuǎn)速3次方成正比，節(jié)能效果非常明顯。

　　四、實施方案

　　1、框圖

　　2、柜體面板說明

　　采用一臺變頻器控制1臺電動機，最大電動機的功率為變頻器功率93KW

　　3、控制過程：

　　利用變頻器的多段速度功能來是實現(xiàn)井口不同壓力的情況，控制電動機轉(zhuǎn)速注入所要求不同的水量。

　　通過出口壓力變送器采集到的壓力信號轉(zhuǎn)化為4-20mA電流信號 , 送到PLC微處理器,經(jīng)過計算,轉(zhuǎn)換,比較.在0-25Mpa,25-30Mpa,30-35Mpa,35-42Mpa,42Mpa- +∞ ,5段不同壓力值分別對應(yīng)發(fā)出5個開關(guān)信號(0001，0010，0011，0100，0101，0110)給變頻器,按在不同開關(guān)信號下設(shè)定的不同頻率，使電動機在工作在不同轉(zhuǎn)速.此而保證在不同壓力下完成不同的供水量.

　　針對不同的油井，我們最多能實現(xiàn)16種不同的速度。具有強大的實用性。

　　4、工作原理：

　　在二次控制線路上,由壓力變送器,PLC,以開關(guān)信號形式從變頻器的S1,S2,S3,S4多端速度端子輸入，實行閉環(huán)控制。變頻器的啟動和停止由FUN、FWD、COM端子組成三線式運轉(zhuǎn)模式且為雙工控的邏輯啟停。FM和GND接出0-10V直流電壓表以觀察變頻器的輸出頻率。A，C接入閃光報警器，一旦變頻器出現(xiàn)故障及時報警。

　　五、EX系列標準規(guī)范

　　六、操作說明

　　A、啟動

　　1. 合上控制柜內(nèi)的空氣開關(guān)，點亮變頻器的LED，此時系統(tǒng)處于待操作狀態(tài)。

　　2. 按下控制柜門上的綠色啟動按鈕，系統(tǒng)開始自動工作。

　　B、停機

　　1. 按下控制柜門上的紅色停止按鈕，系統(tǒng)停止工作此時變頻器自動記憶并保持設(shè)定的運行參數(shù)。

　　2. 關(guān)閉控制柜內(nèi)的空氣開關(guān)。

　　C、參數(shù)設(shè)定

　　1. 將井口壓力分為要求的若干不同的壓力段。

　　2. 將PLC的內(nèi)置地址也分為相應(yīng)多的段.并對應(yīng)設(shè)定一個開關(guān)信號。

　　3. 將PLC接收到的4—20mA連續(xù)電流信號和內(nèi)置地址中的A/D進行比較, 判斷對應(yīng)后并從該地址中

　　發(fā)出開關(guān)信號。

　　4. 將變頻器的多段速度端子進行設(shè)定

　　開關(guān)信號 地址 頻率/轉(zhuǎn)速

　　0001 35 0Hz

　　0010 36 10Hz

　　0011 37 20Hz

　　0100 38 30Hz

　　0101 39 40Hz

　　0110 40 50Hz

　　0111 41 Hz

　　1000

　　1001

　　……

　　七、運行監(jiān)控

　　LED依次顯示：

　　八、鍵盤顯示與管理功能表

　　A、功能代碼

　　B、變頻器鍵盤的布局

　　C、鍵盤功能說明

　　當功能代碼10的值為0時，變頻器的運行/停車由鍵盤控制。在按下該鍵并釋放時，發(fā)出運行指令，變頻器按設(shè)定的加速時間加速運行。

　　用鍵盤運行時，按下該鍵，變頻器立即發(fā)出停機指令，變頻器按設(shè)定的減速時間減速停機。

　　在故障狀態(tài)，用該鍵進行故障復位(也可用端子RST進行故障復位)。按下該鍵即可退出故障狀態(tài)(若故障未排除，則不能退出)。

　　在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，該鍵尚可為參數(shù)設(shè)定提供方便，當FUN指示燈點亮時，按該鍵可以實現(xiàn)當前功能代碼與功能代碼F10之間相互轉(zhuǎn)換。例如：當前功能代碼為71，按一次該鍵，則功能代碼變?yōu)?0，再按一次該鍵，則功能代碼以變?yōu)?1。

　　當FUN指示燈熄滅時，按該鍵，放棄當前修改的參數(shù)，恢復修改前的數(shù)值，同時將FUN指示燈點亮。

　　在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，根據(jù)FUN指示燈狀態(tài)，對功能代碼或功能內(nèi)容進行加減操作。此二鍵具有積分功能。即按鍵之初響應(yīng)較慢，然后才變快，便于數(shù)值定位。

　　在頻率給定方式不是模擬設(shè)定時，不管當前監(jiān)視功能代碼是什么，按此二鍵之一將直接把監(jiān)視功能代碼修改為01，并修改當前的頻率給定值(模擬給定時無效)，釋放該按鍵后，將修改后的頻率給定值保存(即使斷電仍不丟失)，同時恢復原監(jiān)視功能代碼。

　　在故障狀態(tài)，該二鍵用于查詢故障

　　在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，該鍵用于改FUN指示燈的狀態(tài)，從而改變▲▼兩鍵的操作對象。

　　在運行狀態(tài)，該鍵用于改變當彰監(jiān)視功能代碼，相當于▲鍵。

　　在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，F(xiàn)UN指示燈點亮時無效。FUN指示燈熄滅時，該鍵用于保存當前修改過的參數(shù)。

　　在運行狀態(tài)，該鍵用于改變當前監(jiān)視功能代碼，相當于▼鍵。

　　D、多段速度

　　多段速度由外部端子的狀態(tài)決定。由功能代碼72――77定義任意端子為多段速度控制端子51、52、53、54，可重復定義，也可部分定義(未定義時視為OFF狀態(tài))。最大可實現(xiàn)15段外部速度。

　　在多段速度運行時，用戶可以用鍵盤▲▼鍵對當前運行的頻率進行調(diào)整，但調(diào)整后的頻率，在停機或斷電后不保存。

　　多段速度優(yōu)先級高于鍵盤給定或模擬給定。故當S1=S2=S3=S4=OFF時，頻率緞帶定方式由功能代碼11選擇，運行頻率由鍵盤給定或模擬給定，因而，實際最多可選擇16段速度運行。

　　多段速度運行時的起動/停機由控制方式選擇功能代碼10決定，可選擇鍵盤或端子指令。

　　只有在變頻器接通電后，系統(tǒng)處于待工作狀態(tài)時，才能修改變頻器的內(nèi)部參數(shù)

　　E、參數(shù)修改步驟

　　5. 指示燈閃爍三下表示修改完畢。

　　九、保護功能

　　1、 故障顯示及其內(nèi)容

　　在運行過程中，如果發(fā)生異常，則變頻器立即封鎖PWM輸出，進入故障保護狀態(tài)。由閃爍顯示的功能代碼F0，及故障代碼參數(shù)，指示當前故障信息。故障指示燈TRIP閃爍。

　　故障發(fā)生的工況(如輸出頻率、設(shè)定頻率、輸出電流、運行方向、運行狀態(tài)等)，以及最近發(fā)生的三次故障內(nèi)容，分別由功能代碼F1―F9指示，可通過▲ ▼鍵進行查詢，如下圖所示。

　　2、 故障發(fā)生后的故障查詢

　　不論是否發(fā)生故障，只要變頻器工作在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，就可通過功能代碼71設(shè)定4，進入故障查詢狀態(tài)，其全部內(nèi)容見上表。

　　在此狀態(tài)下所查詢的當前故障F0及其故障信息F1～F6，實際就是最后一次故障的診斷結(jié)果。

　　3、 保護功能動作時的退出

　　在故障查詢狀態(tài)下，下列任何一種操作均可使保護功能復原：

　　1.按鍵盤STOP/RESET鍵。

　　2.將端子RST與端子COM接通后再釋放。

　　3.關(guān)閉電源。

　　4、故障內(nèi)容及保護措施

　　4、 常見異?，F(xiàn)象及對策

　　常見異常現(xiàn)象的分析判斷和對策參考下表：