惠豐變頻器軟起動(dòng)器在油田注水泵上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 10:15:29來(lái)源：
惠豐變頻器軟起動(dòng)器在油田注水泵上的應(yīng)用
| 一、前言 注水采油是很多油田保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的常用措施。原理就是把采油區(qū)地層中散布的油集中到油井附近，再提取上來(lái)。對(duì)于斷裂區(qū)塊油田，由于每個(gè)區(qū)塊注水范圍相對(duì)小，注水量隨開(kāi)采時(shí)間的延長(zhǎng)地下油層狀況的變化，要經(jīng)常調(diào)整。油田注水由于壓力高、水量大，注水電機(jī)大多是大功率電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于高耗能狀態(tài)運(yùn)行。而實(shí)際上注水泵站在建設(shè)時(shí)都存在額定流量與實(shí)際流量不相匹配的問(wèn)題。針對(duì)以上情況，我們認(rèn)為采用變頻調(diào)速裝置對(duì)油田注水泵用電動(dòng)機(jī)實(shí)行變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)注水泵變水量控制是一項(xiàng)非常有效的節(jié)能措施。 二、可行性分析 1、原注水泵站的工作方式 老油田在建廠時(shí)很多都建有注水泵站，采用高壓注水方式供水，流量的大小和壓力的高低采用閘板閥門(mén)實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)工藝要求，不允許長(zhǎng)時(shí)間小排量運(yùn)行，否則注水泵會(huì)因溫度升高造成汽蝕和機(jī)件燒毀等問(wèn)題，因此被迫采用大回流方法降低溫升，這樣就造成電力的大量消耗，給油田造成了大量的能源損失，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。 在原設(shè)計(jì)系統(tǒng)工況中，常采用兩臺(tái)注水泵進(jìn)行系統(tǒng)注水。該工況的注水系統(tǒng)能耗損失主要在控制閥節(jié)流上。通過(guò)我們的分析，只要通過(guò)結(jié)合采油工藝所須的配注量，降低水壓，減少各注水井的閥門(mén)控制壓差，應(yīng)該能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 2、變頻供水控制原理 由于注水泵的實(shí)際流量肯定小于或等于泵的額定流量，因此有一定的節(jié)電潛力。變頻供水系統(tǒng)注水泵的注水控制是由變頻器通過(guò)壓力變送器的回饋壓力值，與預(yù)設(shè)在變頻器中的壓力值進(jìn)行比較，通過(guò)變頻器中的pid調(diào)節(jié)器根據(jù)差值進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)，從而控制變頻器變頻調(diào)速運(yùn)行；同時(shí)，變頻器的運(yùn)行參數(shù)可以通過(guò)變頻器所帶的通訊接口和通訊協(xié)議傳輸至計(jì)算機(jī)工作站；在計(jì)算機(jī)上可以隨時(shí)檢測(cè)和控制系統(tǒng)運(yùn)行壓力、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流等參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行的目的。(歡迎來(lái)電咨詢(xún) 鄭州變頻器 網(wǎng)址：www.drtubing.com 電話：0371- 56700815 手機(jī)：15515598858 ) 3、變頻方案的選擇： 油田作業(yè)區(qū)供水泵站常共有三臺(tái)同一型號(hào)立式注水泵，二用一備。如勝利油田一個(gè)注水泵站：電動(dòng)機(jī)額定功率75kw，額定電壓380v，額定電流140a左右，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)備用的實(shí)際工況，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。下面我們針對(duì)使用一臺(tái)變頻器還是使用兩臺(tái)變頻器不同情況下的工作狀態(tài)進(jìn)行分析： 3.1使用一臺(tái)變頻器： 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)時(shí)，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，我們將將供水壓力設(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： 假設(shè)電機(jī)的空載損耗為：10% 泵的額定供水流量：qn 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為pm 每天的平均總供水流量為 160% qn 75kw的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為pmn=75kw, 1號(hào)泵為全速，其平均取用功率為pm1=75kw 2號(hào)泵的平均轉(zhuǎn)速的60%，其平均取用功率為pm2=(7.5+0.63*75)kw=23.7kw 兩臺(tái)泵取用的總平均功率為 75+23.7=98.7kw 3.2使用二臺(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160%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80％qn。 每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的取用電功率為pm1=(7.5+0.83*75)kw=45.9kw。 二臺(tái)水泵共用功率為2*45.9=91.8 kw 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)約電量6.9kw。 3.3如果假設(shè)每天的平均總供水流量為 140% qn，其他工況不變，我們?cè)贉y(cè)算此種情況的電耗量： 1號(hào)泵為全速，其平均取用功率為pm1= pm=75kw 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 3.4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 kw 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 由此可見(jiàn)： 只要總的供水流量不是總的額定流量，用兩臺(tái)變頻器節(jié)電效果比一拖二要好，而且總流量越小越明顯： 總流量140%時(shí)有20.84kwh； 160%時(shí)只有6.9kwh。 三、電氣方案的設(shè)計(jì)： 通過(guò)以上的分析，我們可以針對(duì)客戶的現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)設(shè)計(jì)，通常有以下兩種方案： 1、當(dāng)總流量為單泵流量的150% qn以下時(shí)，建議用戶采用兩臺(tái)變頻分別拖動(dòng)兩臺(tái)泵的方案： 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)器（采用hfr1075）控制起停，正常運(yùn)行的注水泵如遇故障或檢修，估計(jì)在短時(shí)間內(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電位器（an1 |