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(shí)電價(jià)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(lái)注水泵電機(jī)采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)器控制，啟動(dòng)沖擊電流大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，注水泵長(zhǎng)期每日24小時(shí)工作在工頻下，壓力大小由閥門調(diào)節(jié)，浪費(fèi)了大量的電能。為停止電能的浪費(fèi)，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(guò)大量的比較和篩選，最后該油田選用了富士p11系列恒壓供水專用型變頻器。變頻器在設(shè)計(jì)上吸取各種品牌變頻器的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部采用了世界上先進(jìn)的功率模塊，控制電路和整機(jī)運(yùn)行可靠，輸入電壓范圍容許額定電壓的20%上下波動(dòng)，適合類似油田這種電壓有波動(dòng)的場(chǎng)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(jià)格低于進(jìn)口品牌，性能卻不低于進(jìn)口品脾，性價(jià)比好。

2、 方案的選擇

勝利油田作業(yè)區(qū)共有三臺(tái)同一型號(hào)立式注水泵，并列擺放，二用一備，電動(dòng)機(jī)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(jí)f級(jí)。針對(duì)注水泵二臺(tái)工作一臺(tái)備用，有采用變頻器調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時(shí)存在著一個(gè)用一臺(tái)變頻器還是用二臺(tái)變頻器的問(wèn)題：2.1用一臺(tái)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(guò)程是：用水量少時(shí)由變頻器控制1號(hào)泵，進(jìn)行恒壓供水控制．當(dāng)用水量逐漸增加1號(hào)泵的工作頻率達(dá)到接近50hz時(shí)，將其電動(dòng)機(jī)切換成工頻電源供電．同時(shí)將變頻器切換到2號(hào)泵上，由2號(hào)泵進(jìn)行補(bǔ)充供水．反之，當(dāng)用水量逐漸減少，即使2號(hào)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(hào)泵，同時(shí)迅速升高2號(hào)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(tái)變頻器，故設(shè)備投資少，但如果用水量恰巧在一臺(tái)泵全速供水量上下變動(dòng)是，將會(huì)出現(xiàn)供水系統(tǒng)來(lái)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(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(jì)算如下：

　　75kw的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)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
　　每天的平均總供水流量為140％.qn
　　則1號(hào)泵為全速，其平均取用功率為pm2=pmn=75kw
　　而2號(hào)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(tái)泵取用的總平均功率為 75+12.3=87.3

2.2用二臺(tái)變頻調(diào)速器的節(jié)電效果用二臺(tái)變頻器分別控制二臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一次設(shè)備投資費(fèi)用較高，但運(yùn)行時(shí)的節(jié)能效果如何？計(jì)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(tái)水泵平均分擔(dān)，

則每臺(tái)的平均供水流量為70％qn。

每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的取用電功率為pm1=(7.5+0.73×75)kw=33.23kw。

二臺(tái)水泵共用功率為2×33.23=66.46
　由以上數(shù)據(jù)可以看出來(lái)采用二臺(tái)變頻器方案比采用一臺(tái)變頻方案還節(jié)約屯量20.84kw，最后決定采用二臺(tái)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(jì)出電路圖。用戶要求本系統(tǒng)兩臺(tái)變頻器分別閉環(huán)控制1號(hào)和2號(hào)注水泵、3號(hào)注水泵為備用泵、用軟啟動(dòng)控制起停，正常運(yùn)行的注水泵如遇故障或檢修，估計(jì)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(dòng)和停止由fwd、x1、com端子組成三線式運(yùn)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(bào)警器，一旦變頻器出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警。一次主線路380v電源經(jīng)過(guò)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(dòng)機(jī)，接的時(shí)候一定要注意進(jìn)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(yùn)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(wú)誤，再次檢查電機(jī)線及控制線連接是否正確，也確認(rèn)無(wú)誤后通電運(yùn)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(guò)半年運(yùn)行，變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，二臺(tái)注水泵一般在40hz左右運(yùn)行，節(jié)能效果非常明顯。一年內(nèi)就收回了投資，設(shè)備機(jī)械磨損小，噪音明顯下降，自動(dòng)化程度提高，勞動(dòng)強(qiáng)度減輕，電氣和機(jī)械維修量大大降低，用戶十分滿意。