SY6000变频器在油田注水中的应用
一、概述
油田注水站在使用变频调速装置之前，都是用工频启动设备，机泵在恒速下运行。在实际生产中，由于注水系统的不稳定性，使得泵站压力经常发生变化，当压力超过或低于规定值时，只能靠人为的启停泵或打回流(注水泵以一定的压力、排量运行时，为满足注水井计划注水量的要求，在注水泵出口处把一部分水回流到贮水罐)来调节压力，此种调节方法很难达到注水要求，既影响稳压注水又浪费电能。应用变频调速器闭环控制技术，通过改变注水泵电机转速来调节注水泵排量，不仅可减少回流量，实现了稳压注水，还可以提高管网效率，减少电耗，达到了节能的目的。从根本上解决了这一影响注水质量及注水效率的难题。
二、系统设计
由异步电动机转速与频率的关系n=60f/N(1-s)可知，对于已选定好的电机，因极对数N不变，转差率s变化范围有限，所以转速n主要决定于频率f，变频调速就是通过改变定子电源频率来实现电动机调速的。因电机消耗的功率与电机转速的立方成正比，转速改变后相对应的电机功率也就发生变化，达到节电的目的。变频调速闭环控制系统是在配水网处安装压力传感器，压力传感器输出随配水网压力变化的4～20mA的信号，送至变频器，变频器内置有PI调节器，设定好PI调节器的比例值、积分值和设定值，变频器便能按设定的压力在偏差范围内不断调节电机的转速，从而实现注水系统的压力闭环控制。其系统工作框图如图1
变频调速器闭环控制系统工作框图
三、变频调速器容量的选择
变频器的容量选择是非常重要的，因为合理的容量确定的本身就是一种节能降耗措施。根据现有的资料和经验，确定变频器的容量以达到最佳匹配，其主要方法有:
a) 电机实际功率确定法
按接近电机实际功率选择变频器容量。
b)公式法
设安全系数为1。05，则变频器的容量Pb为
Pb=1。05PeηecosΦ，kW 式中 Pe——电机的负载，kW ηe——电机效率
c)电机额定电流法
变频器的输出电流大于电机额定电流的10%即可。
四、运行情况及效益分析
长庆石油勘探局第二采油厂注水站为5ZB 37/170型往复注水泵，注水泵的配备功率为185kW，每日开2台泵注水，供水量为1500m3/d左右，计划配注量约1000m3/d左右，回流约500m3/d。改造前，该站两台泵均在工频状态下运行，该站改造后安装了1台变频调速闭环控制系统后，1台泵在50Hz工频下运行，另1台泵在31Hz变频下运行，经过1个多月的试运行后，对改造前后泵的运行工况进行了现场测试对比，测试情况如表1。
2． 实现闭环系统自动控制后，操作简便，减少了现场阀门的频繁调节，确保了生产平稳，减轻了工人的劳动强度。
3． 由于电机频率下降，大大降低了噪声及振动，改善了现场工作环境，同时避免了“大马拉小车”的现象。
4． 由于设备转速降低，设备工作平稳，磨损减少，延长了设备的使用寿命和检修周期。
5． 用了变频调速系统后，由于注水压力始终保持恒定，一方面保持了地下压力的平衡，取得了良好的驱油效果使产量稳产、高产；另一方面对油井及含油层有一定的保护作用，能够做到文明开采，延长油井寿命。
6． 采用软启动方式，大大减少了因电机启动电流过大对电网的冲击，保证了电网的正常运行。
a) 一旦发生故障报警，，要首先观察变频器键盘上所显示的故障代码并将其记录下来，待排除故障后方可通电运行。
b) 变频器与电机之间不应有减压启动装置和功率因数补偿用的电容器。
c) 变频器在给电机供电时，在轻载或低速运转过程中，有时变频器交流输入电流很不平衡，严重时只有一相有电流，其他相无电流。这并不是异常现象。当负载增加或电机进入高速区时输入电流增加，电流就平稳了。
d) 由于变频器在工作时产生一定的高次谐波，为了防止污染电源，可在电源旁边装设绝缘变压器进行衰减。
e) 采用变频器调速的电机，由于电机电流含有高次谐波成分，损耗增大，温升增高，而且在低转速下运转，冷却效果变坏，会导致温度升高。为解决温度升高可适当增加变频器容量或采取风扇进行强制致冷。
1)节能效果显著。电动机采用变频调速，可以使电动机和驱动的传动机械变速运行，对于相同负荷定速运行的耗电量明显降低，速度越低越省电。同样也降低了变电、输电的有功和无功负荷。
2)使用变频调速闭环控制系统，减轻了由于调节阀节流形成的对泵的旋涡冲击，同时也减轻了注水泵的振动和噪声，改善了工作环境，延长设备使用寿命，具有明显的经济效益和社会效益。
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