科姆龍KV2000系列變頻器在油田注水泵上的應用

                     

      一．現有控制流量方式
      
      常規情況下油田高壓注水采用閘板閥門控制來調節流量和壓力。根據工藝要求，不允許長時間小排量運行，否則泵內溫度升高造成汽蝕和機件燒毀等問題，過去被迫采用大回流方法降低溫升，造成電力的大量消耗，給油田造成了大量的能源損失。
      
      在原設計系統工況中，用兩臺注水泵進行系統注水。在未進行變頻調速改造中，該工況的注水系統能耗損失主要在控制閥節流上。通過分析，只有通過結合配注量，降低水壓，減少各注水井的閥門控制壓差，才能達到節能降耗的目的。

 
      二．變頻系統原理說明    
  
      由于注水泵的實際流量比泵的額定流量小，因此節電潛力較大。系統中注水泵的注水控制是由變頻器通過變送器的回饋壓力值，與事先預設在變頻器中的壓力值進行比較，變頻器中的PID調節器自動根據差值進行運算調節控制變頻器變頻調速運行；同時，變頻器的運行參數通過內部計算機接口和通訊協議傳輸至計算機工作站；在計算機上可以隨時檢測和控制系統運行壓力、電動機轉速、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流等參數，達到系統自動節能運行的目的。

      基本原理圖如下：
                       

三、變頻器系統與原有控制系統的比較

      1） 采用變頻控制方式，其操作方便，無須手動調節進水閥門，極大的減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率。 

      2） 啟動噪音低，在啟動過程中電機從低頻開始緩慢加速，經20秒后達到設定頻率，由于啟動電流很小，減小了對電網的沖擊，保護了用電設備，延長了電動機的使用壽命，提高了電機的效率，節約維修成本。

      3） 系統采用一拖二控制方式，采用壓力變送器反饋電流信號（4—20mA）至變頻器中央處理器(CPU),經PID控制組成閉環控制系統。其輸出頻率的大小由作用處理器控制，使電機的轉速自動增加或降低；當壓力超過設定的目標值時即（＞5％）其中第一臺電機轉為工頻運行，變頻器啟動第二臺電機變頻運行，保持水壓恒定。這樣不但減小了電動機的無功功率，而且提高了水泵的工作效率，節約了能源。

      4） 普通的工頻控制方式（原有的控制方式）則不能實現這樣的目的，其啟動和停止需要人操作，還需要調節進水的閥門開關來滿足工況要求，即費時又費力，且容易出現操作失誤，造成不必要的損失。工頻運行控制方式的電機的轉速是不可調節的，并且啟動電流大，當供水壓力超過所需的壓力值時需人工調節進水閥門的大小來滿足供水壓力。這時電機仍以滿負荷運行，多余的功率就消耗在閥門上，能源浪費很大。

      從以上實際工況中分析，采用變頻調速的方式來滿足生產的需要，使得注水泵既可大流量，也可小流量，既可高壓力，也可低壓力運行。可以用壓力閉環或流量閉環控制注水的壓力或流量，在注入站工況改變時，變頻器可以使注水泵自動調節注水壓力或流量。此時，泵的出口閥門全開，使泵的壓差減至為零。這樣，既節約了電能，又減少了閥門的維護量。還提高了系統的自動化水平，降低了系統的噪音，改善了工作的環境，減輕了工人的勞動強度。采用變頻調速來獲得實際需要的水流量，不但節約了電能，提高系統自動化運行程度；變頻器自動根據需求量調節轉速，而且平滑穩定，減少了人員的勞動強度；水泵的運行參數得以改進，系統效率大為提高。