高壓變頻器在油田注水泵上的應(yīng)用

1、高壓變頻器在油田注水泵上的應(yīng)用摘要：隨著電氣技術(shù)的進(jìn)步，油田的注水泵也開始應(yīng)用高壓變頻器來進(jìn)行一系 列的注水工作。利用高壓變頻器可以減少油田注水時(shí)大量電能的浪費(fèi)，減少電費(fèi) 的使用，從而大量的節(jié)省了用電成本。本文主要講述了高壓變頻器的原理，從原 理理論分析出現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案，講述節(jié)能的效果并說明使用高圧變頻器可以大量減 少油田注水泵上的浪費(fèi)。關(guān)鍵詞：注水泵；高壓變頻器；油田引言在詁田注水泵的應(yīng)用中采用高壓變頻器上的高壓注水系統(tǒng)，使得大馬拉小馬 在電動(dòng)機(jī)中使用的現(xiàn)象非常普遍。山于注水泵與注水管之間存在較大的壓差，因 此需要嚴(yán)格控制注水泵的輸出口，利用的回流閥門來控制壓力，卻因此造成了大 量電能的消耗。

2、與此同時(shí)，泵壓較高時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響到注水泵的運(yùn)行，而安裝高壓 變頻器調(diào)速器并且設(shè)定電網(wǎng)需要的壓力參數(shù)，就可以自動(dòng)控制調(diào)節(jié)注水量，節(jié)約 電能的同時(shí)乂降低了注水泵的消耗，從而達(dá)到降低成本的LI的。U前，注水站大 多采用多泵注水，當(dāng)水管壓力升高并且大于實(shí)際注水壓力時(shí)，將無(wú)法滿足油田的 需求，從而減少了高壓注水量，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的污水造成水污染。因此，要 想維持高壓注水平衡，就必須調(diào)節(jié)離心泵出口的回流閥門來控制水管的壓力，而 這時(shí)壓力與管壓相差4MPa以上，也會(huì)浪費(fèi)大量的電能。高壓變頻器的原理高壓變頻器中需要的電壓為電網(wǎng)電壓，電網(wǎng)電壓經(jīng)過高壓斷路器后在逆變器 輸出才能被高壓電動(dòng)機(jī)接收，最后直接進(jìn)入變頻器

3、中。高壓變頻器有著山功能單 元、控制器和移相變壓器三大部分組成的調(diào)速系統(tǒng)，而它的次變壓系統(tǒng)則山18 個(gè)功率單元組成，分為三組，一組六個(gè)功率單元串聯(lián)在一起組成一相。1.1功率單元電路高壓變頻器山內(nèi)部結(jié)構(gòu)都相同的功率單元構(gòu)成，并且每個(gè)功率單元相互之間 可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，既方便了設(shè)備的調(diào)試與維修，還可以備份數(shù)據(jù)，十分經(jīng)濟(jì)。當(dāng)其 中某一單元出現(xiàn)問題時(shí)，輸出端可以自動(dòng)調(diào)整為降額工作，慢慢地停止運(yùn)行，保 護(hù)高壓變頻器。1.2輸入側(cè)結(jié)構(gòu)輸入側(cè)的供電設(shè)備是移相變壓器，且每個(gè)單元所要承受的電流都來自于電動(dòng) 機(jī)。功率單元與變壓器之間需要進(jìn)行絕緣操作，利用二次繞組來完成。變壓器的 繞組具有獨(dú)立性，當(dāng)一個(gè)功率單元出現(xiàn)故障

4、時(shí)，則不影響其他功率單元的正常工 作。13控制器高圧變頻器的控制器山單片機(jī)組成且連接工控PC機(jī)，利用一些算法程序來工 作，可以保證系統(tǒng)的的最優(yōu)運(yùn)行。利用多通道光纖通信技術(shù)將控制器與功率單元 連接起來，隔離出高壓低壓，保證系統(tǒng)安全進(jìn)行工作，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠 性。14控制電源控制電源是高圧變頻器的供電設(shè)備，可獨(dú)立供電。在不加高圧時(shí)，可通過設(shè) 置波形實(shí)現(xiàn)高壓操作，給系統(tǒng)工作帶來了很大的方便性。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案2.1變頻器調(diào)速的實(shí)施方案首先在注水泵和電柜之間放入高壓變頻器,使用電流變送器來接收傳送過來 的信號(hào)，使變頻器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能。接著檢測(cè)和轉(zhuǎn)換內(nèi)部電流，并用電流來 控制變頻器，實(shí)現(xiàn)工藝要求。

5、然后利用軟起動(dòng)技術(shù)降低保護(hù)定值，使用普通的高 壓電纜完成連接工作。與此同時(shí)，應(yīng)注意好室內(nèi)變頻器的通風(fēng)情況，防止事故的 發(fā)生。2.2變頻節(jié)能系統(tǒng)的原理說明注水泵是變換矩負(fù)載應(yīng)用的典型，負(fù)載會(huì)隨著注水泵速度的提升而增大。用 P=(TH來表示他們之間的關(guān)系。其中，H為電動(dòng)機(jī)的揚(yáng)程，Q則為通過的流量。 而當(dāng)Q發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之發(fā)生變化。當(dāng)Q1變化到Q2時(shí)，轉(zhuǎn)速 也會(huì)從N1變化到N2,關(guān)系式則變?yōu)椋?1)(2)(3)由式可得，轉(zhuǎn)矩以及軸功率都與轉(zhuǎn)速成正比例，轉(zhuǎn)速要調(diào)整在額定轉(zhuǎn)速以下 才能正常工作。當(dāng)注水泵工作效率沒有達(dá)到要求時(shí)，會(huì)出現(xiàn)山于機(jī)械磨損而損壞 電機(jī)的現(xiàn)象。在理論上，轉(zhuǎn)速下降10%,

6、功率也會(huì)隨之下降30%,當(dāng)功率下降明 顯時(shí)，會(huì)伴隨著明顯的節(jié)能效果。2.3節(jié)能效益分析當(dāng)系統(tǒng)效率提高時(shí)，單耗會(huì)隨之降低，在高壓變頻器改造系統(tǒng)后，各泵 區(qū)的注水量得到滿足，使注水泵高效運(yùn)行起來，提高系統(tǒng)效率。單耗降低，在一 定程度上可以節(jié)約用戶的電費(fèi)。例如一年節(jié)約電費(fèi)為4200承365*03憶.5=229950 元，其中按每日的注水量為4200m3/d,每度電以0.5元計(jì)算。調(diào)整水量可以減少多余電能的浪費(fèi)。例如一個(gè)注水站日平均注水 4200m3/d,而注水量會(huì)隨每日的需求而變換，時(shí)則多一些，時(shí)則少一些，在注水 量每日的變換能夠滿足泵的能力的條件下，當(dāng)每日要求3400m3/d注水量則需多 加130

7、0m3/d保持平衡；要求5600m3/d時(shí)，則需2320m3/d,這樣既浪費(fèi)了水資 源乂浪費(fèi)了電能。因此，利用高壓變頻器調(diào)整多余用水量需要對(duì)注水站進(jìn)行改造, 改變高壓變換頻率，滿足泵外的注水需求。并且對(duì)站內(nèi)注水泵進(jìn)行也要調(diào)整注水 量，滿足系統(tǒng)的壓力的同時(shí)，需與之前要求的注水量保持一致，既節(jié)省了注水泵 的用水量，乂在一定程度上乂減少了不必要的電能浪費(fèi)，還可以節(jié)省電費(fèi)。例如: 日平均注入1600m3/d,單位消耗7.1 (kwh) /m3,每度電按0.5元計(jì)算,每年有 150天沒有達(dá)到注水的原來要求，可節(jié)約電費(fèi)160050*7：1憶5=852000元。結(jié)束語(yǔ)隨著電氣技術(shù)的進(jìn)步，油田的注水泵也開始應(yīng)

8、用高壓變頻器來進(jìn)行一系列的 注水工作。利用高壓變頻器可以減少油田注水時(shí)大量電能的浪費(fèi)，減少電費(fèi)的使 用，從而大量的節(jié)省了用電成本。在油田注水泵的應(yīng)用中釆用高壓變頻器上的高 壓注水系統(tǒng)，使得大馬拉小馬在電動(dòng)機(jī)中使用的現(xiàn)象非常普遍。山于注水泵與注 水管之間存在較大的壓差，因此需要嚴(yán)格控制注水泵的輸出口，利用的回流閥門 來控制壓力，卻因此造成了大量電能的消耗。與此同時(shí)，泵壓較高時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響 到注水泵的運(yùn)行，而安裝高壓變頻器調(diào)速并且設(shè)定電網(wǎng)需要的壓力參數(shù)，就可以 自動(dòng)控制調(diào)節(jié)注水量，節(jié)約電能的同時(shí)乂降低了注水泵的消耗，從而達(dá)到降低成 本的的。本文主要從功率單元電路，輸入側(cè)結(jié)構(gòu)，控制器，控制電源四個(gè)內(nèi)部 結(jié)構(gòu)講述高壓變頻器工作的原理，從變頻器調(diào)速的實(shí)施方案，變頻節(jié)能系統(tǒng)的原 理說明分析出現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方案，最后講述節(jié)能的效果并說明使用高壓變頻器可以大 量減少油田注水泵上的浪費(fèi)。參考文獻(xiàn)：1姚琦，張希茂，張衛(wèi).高壓變頻器在油田