富士變頻器在油田的應用

摘要：本文介紹富士變頻器恒壓供水用系列變頻器在油田中的應用。
　　1、變頻器選型
　　 勝利油田位于山東省境內，由于闊別城市，輸電本錢(qián)較高，均勻每千瓦小時(shí)電價(jià)在1元以上，所以該油田節約電能以降低采油本錢(qián)顯得十分重要。
　　 在勝利油田作業(yè)區，原來(lái)注水泵電機采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)器控制，啟動(dòng)沖擊電流大，運轉穩定后，注水泵長(cháng)期逐日24小時(shí)工作在工頻下，壓力大小由閥門(mén)調節，浪費了大量的電能。為停止電能的浪費，在深進(jìn)了解變頻器節能特性的基礎上，油田作業(yè)區負責人決定為注水泵安裝變頗器。
　　通過(guò)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(zhuān)用型變頻器。變頻器在設計上吸取各種品牌變頻器的優(yōu)點(diǎn)，內部采用了世界上先進(jìn)的功率模塊，控制電路和整機運行可靠，輸進(jìn)電壓范圍容許額定電壓的20%上下波動(dòng)，適合類(lèi)似油田這種電壓有波動(dòng)的場(chǎng)所；變頻器帶內置PI調節器，使注水泵很輕易構成閉環(huán)系統；價(jià)格低于進(jìn)口品牌，性能卻不低于進(jìn)口品脾，性?xún)r(jià)比好。
　　2、方案的選擇
　　勝利油田作業(yè)區共有三臺同一型號立式注水泵，并列擺放，二用一備，電動(dòng)機額定功率75KW，額定電壓380V，額定電流138A，額定轉速2900轉／分鐘，額定頻率50HZ，盡緣等級F級。針對注水泵二臺工作一臺備用，有采用變頻器調速進(jìn)行恒壓供水時(shí)存在著(zhù)一個(gè)用一臺變頻器還是用二臺變頻器的題目：
　　2.1用一臺變頻調速器的節電效果
　　 這是應用得較為普遍的方案，其控制過(guò)程是：用水量少時(shí)由變頻器控制1號泵，進(jìn)行恒壓供水控制．當用水量逐漸增加1號泵的工作頻率達到接近50HZ時(shí)，將其電動(dòng)機切換成工頻電源供電．同時(shí)將變頻器切換到2號泵上，由2號泵進(jìn)行補充供水．反之，當用水量逐漸減少，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(shí)，則關(guān)掉1號泵，同時(shí)迅速升高2號泵的工作頻率．并進(jìn)行恒壓控制．此方案的主要特點(diǎn)是只用一臺變頻器，故設備投資少，但假如用水量恰巧在一臺泵全速供水量上下變動(dòng)是，將會(huì )出現供水系統往返切換的狀態(tài)。為了避免這種現象的發(fā)生，可將供水壓力設定一個(gè)范圍，此方法適用于控制精度要求不是很高的場(chǎng)合。此方案取用電功率的計算如下：
　　75KW的拖動(dòng)電動(dòng)機容量為Pmn=75KW,
　　全速時(shí)的供水量為Qn
　　泵的空載損耗為PO=0.1*75KW=7.5KW
　　天天的均勻總供水流量為140％.Qn
　　則1號泵為全速，其均勻取用功率為Pm2=PMn=75KW
　　而2號的均勻轉速的40%，其均勻取用功率為Pm2=(7.5+0.43*75)KW=12.3KW
　　兩臺泵取用的總均勻功率為 75+12.3=87.3
　　2.2用二臺變頻調速器的節電效果
　　用二臺變頻器分別控制二臺電動(dòng)機，一次設備投資用度較高，但運行時(shí)的節能效果如何？計算如下：天天的均勻總供水流量還為140%Qn,供水流量可由二臺水泵均勻分擔，則每臺的均勻供水流量為70％Qn。每臺電動(dòng)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
　　由以上數據可以看出來(lái)采用二臺變頻器方案比采用一臺變頻方案還節約屯量20.84KW，最后決定采用二臺變頻器的調速方案。
　　3、電氣設計
　　在變頻器的品牌和數目選定后，根據用戶(hù)要求設計出電路圖。用戶(hù)要求本系統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(dòng)控制起停，正常運行的注水泵如遇故障或檢驗，估計在一天之內即可排除故障或檢驗完畢，在這期間可啟用備用泵．在二次控制線(xiàn)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端輸進(jìn)。變頻器的啟動(dòng)和停止由FWD、X1、COM端子組成三線(xiàn)式運轉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(guān)察變頻器輸出頻率，A、C接進(jìn)閃光報警器，一旦變頻器出現故障及時(shí)報警。一次主線(xiàn)路380V電源經(jīng)過(guò)斷路器QF接進(jìn)變頻器R、S、T端子，U、V、W為變頻器輸出，接至注水泵電動(dòng)機，接的時(shí)候一定要留意進(jìn)出電源不能接反。
　　4、主要參數設定與調試
　　 H03=1 恢復出廠(chǎng)設定值
　　 F01=3 模擬電流／電壓端子（IS-GND）的電流輸進(jìn)設定，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
　　 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模擬電流輸進(jìn)4-20mA
　　 F88 比例
　　 F89 積分
　　 設置完畢后經(jīng)檢查確認無(wú)誤，再次檢查電機線(xiàn)及控制線(xiàn)連接是否正確，也確認無(wú)誤后通電運行。由于前期工作做的細致，試車(chē)一次成功。
　　5、結論
　　 該系統經(jīng)過(guò)半年運行，變頻器運行穩定，二臺注水泵一般在40HZ左右運行，節能效果非常明顯。一年內就收回了投資，設備機械磨損小，噪音明顯下降，自動(dòng)化程度進(jìn)步，勞動(dòng)強度減輕，電氣和機械維修量大大降低，用戶(hù)十分滿(mǎn)足。