油田注水泵新控制方法

　　一、前言

　　我公司業(yè)內(nèi)高級(jí)工程師根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)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(dòng)化全數(shù)字式變頻無級(jí)調(diào)速器。通過改變頻率,控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)不同的注水量.

　　二、技術(shù)特點(diǎn)

　　本產(chǎn)品為全自動(dòng)化運(yùn)行，操作簡(jiǎn)便。

　　全數(shù)字式變頻無級(jí)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(jìn)的IGBT功率模塊，輸入電壓范圍容許額定電壓的20%上下波動(dòng)，適合油田這種電壓波動(dòng)大的場(chǎng)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(hù)。

　　三、節(jié)能特性

　　由于水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的裕度系數(shù)過大，同時(shí)單機(jī)造型向上靠檔，寧大勿小，最終造成系統(tǒng)負(fù)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(dāng)增加，而此時(shí)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(dāng)流量變化時(shí)，會(huì)浪費(fèi)大量的電能，另外，在節(jié)流調(diào)節(jié)方式中，電動(dòng)機(jī)、水泵等長(zhǎng)期處于高速、大負(fù)載下運(yùn)行，造成維護(hù)工作量大、設(shè)備壽命低，并且運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)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(shí)施方案

　　1、框圖

　　2、柜體面板說明

　　采用一臺(tái)變頻器控制1臺(tái)電動(dòng)機(jī)，最大電動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)井口不同壓力的情況，控制電動(dòng)機(jī)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(hào)轉(zhuǎn)化為4-20mA電流信號(hào) , 送到PLC微處理器,經(jīng)過計(jì)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(duì)應(yīng)發(fā)出5個(gè)開關(guān)信號(hào)(0001，0010，0011，0100，0101，0110)給變頻器,按在不同開關(guān)信號(hào)下設(shè)定的不同頻率，使電動(dòng)機(jī)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(duì)不同的油井，我們最多能實(shí)現(xiàn)16種不同的速度。具有強(qiáng)大的實(shí)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(hào)形式從變頻器的S1,S2,S3,S4多端速度端子輸入，實(shí)行閉環(huán)控制。變頻器的啟動(dòng)和停止由FUN、FWD、COM端子組成三線式運(yùn)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(bào)警器，一旦變頻器出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警。

　　五、EX系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

　　六、操作說明

　　A、啟動(dòng)

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

　　2. 按下控制柜門上的綠色啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始自動(dòng)工作。

　　B、停機(jī)

　　1. 按下控制柜門上的紅色停止按鈕，系統(tǒng)停止工作此時(shí)變頻器自動(dòng)記憶并保持設(shè)定的運(yùn)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(duì)應(yīng)設(shè)定一個(gè)開關(guān)信號(hào)。

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

　　發(fā)出開關(guān)信號(hào)。

　　4. 將變頻器的多段速度端子進(jìn)行設(shè)定

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

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

　　在故障狀態(tài)，用該鍵進(jìn)行故障復(fù)位(也可用端子RST進(jìn)行故障復(fù)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(dāng)FUN指示燈點(diǎn)亮?xí)r，按該鍵可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前功能代碼與功能代碼F10之間相互轉(zhuǎn)換。例如：當(dāng)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(dāng)FUN指示燈熄滅時(shí)，按該鍵，放棄當(dāng)前修改的參數(shù)，恢復(fù)修改前的數(shù)值，同時(shí)將FUN指示燈點(diǎn)亮。

　　在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，根據(jù)FUN指示燈狀態(tài)，對(duì)功能代碼或功能內(nèi)容進(jìn)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(shí)，不管當(dāng)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(dāng)前的頻率給定值(模擬給定時(shí)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(shí)恢復(fù)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(duì)象。

　　在運(yùn)行狀態(tài)，該鍵用于改變當(dāng)彰監(jiān)視功能代碼，相當(dāng)于▲鍵。

　　在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，F(xiàn)UN指示燈點(diǎn)亮?xí)r無效。FUN指示燈熄滅時(shí)，該鍵用于保存當(dāng)前修改過的參數(shù)。

　　在運(yùn)行狀態(tài)，該鍵用于改變當(dāng)前監(jiān)視功能代碼，相當(dāng)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(fù)定義，也可部分定義(未定義時(shí)視為OFF狀態(tài))。最大可實(shí)現(xiàn)15段外部速度。

　　在多段速度運(yùn)行時(shí)，用戶可以用鍵盤▲▼鍵對(duì)當(dāng)前運(yùn)行的頻率進(jìn)行調(diào)整，但調(diào)整后的頻率，在停機(jī)或斷電后不保存。

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

　　多段速度運(yùn)行時(shí)的起動(dòng)/停機(jī)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(shí)，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(hù)功能

　　1、 故障顯示及其內(nèi)容

　　在運(yùn)行過程中，如果發(fā)生異常，則變頻器立即封鎖PWM輸出，進(jìn)入故障保護(hù)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(dāng)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(yùn)行方向、運(yùn)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(jìn)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(jìn)入故障查詢狀態(tài)，其全部?jī)?nèi)容見上表。

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

　　3、 保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)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(hù)功能復(fù)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(hù)措施

　　4、 常見異?，F(xiàn)象及對(duì)策

　　常見異?，F(xiàn)象的分析判斷和對(duì)策參考下表：