一、前言
一般油田注水站注水泵流程大多采用传统的水源井深井泵,将水供到储水大罐,再由喂水泵将水从储水罐供给注水泵,后由注水泵将水注入地层。注水泵电动机大多为大功率电动机(110、185kW),注水泵出口压力通常是通过调节阀门来实现的,操作人员靠随时观察压力表的压力来调节阀门,而水泵电动机的额定转速基本保持不变,这样,对电动机而言,大马拉小车的现象十分严重,管网水泵较多,流程复杂,既浪费电能,又增加了操作人员的劳动强度。利用变频器恒压供水控制系统实现对水泵电动机的无级调速,依据注水压力的要求自动调节系统的运行参数,在用水量变化时保持管网水压恒定,以满足注水要求。变频调速控制系统是先进合理的节能型供水系统,实际应用中得到了很大发展,随着电力电子技术的飞速发展,变频器的功能也越来越强,充分利用变频器的各种功能,对应用恒压变频供水系统有着重要的意义。
过去注水泵流程一般为:水源井-储水罐-喂水泵-注水泵。安装变频调速控制系统,通过恒压供水控制可使流程简化为:水源井-注水泵。这一技术革新简化了工艺流程,减少了操作步骤和水源井的频繁起停,实现了自动化供水,能有效抑制机泵运行中存在的大马拉小车现象,既减轻了操作者的劳动强度,也能节省电能。
2、变频调速控制系统示意图
整套设备控制系统的工作原理为:
供水管网的压力通过压力变送器采集反馈信号,再通过变频器的A/D转换模块将设定值及采集偏差信号值同时经过PID控制进行比较,PID根据变频器的参数设置,进行数据处理,将处理结果以运行频率的形式进行输出。PID控制模块具有比较和差分的功能,供水管网的压力低于设定压力,变频器就会将运行频率升高,反则将降低。
并根据压力变化的快慢进行差分调节,以负作用为例:如果压力在上升接近设定值的过程中,上升速度过快,PID运算也会减少执行量,从而稳定压力。在PID控制下,使用一个4mA对应0MPa,20mA对应1MPa的压力变送器调节水源井深井泵的供水压力,另使用一个4mA对应0MPa,20mA对应25MPa的压力变送器调节注水泵的注水压力,设定值通过变频器端子(0~10V)给定。整个系统在运行中,当出现缺相、欠压、变频器故障、压力下限超压等情况时,系统皆能发出声响报警信号,特别是当出现缺相、变频器故障、超压时,系统会自动停机,并发出报警信号,维修人员及时维护处理,使其恢复正常。此外,变频器故障时,系统可切换至手动方式,用备用工频方式运行,保证注水生产。变频器的软起功能还减少了设备电动机启动时的冲击电流,从而有效保护设备、电网等,延长设备的使用寿命。
3、可推广范围:所有泵类负载,如注水泵、输油泵、热水泵、深井泵、风机等。
三、结束语
综上所述QD800变频器在油田注水泵中的应用中,是根据实际情况设定管网水压自动调节水泵电动机的转速,使注水管网中的压力保持在给定值,以求大限度的节约电能,并且系统能处于可靠运行状态,实现恒压供水、注水,系统水压、水量的任何变化均能使管网中的压力保持恒定,大大提高了注水质量,同时也解决了电动机大马拉小车、操作员工操作复杂、工作强度大等问题,变频器故障维修期间,仍能使用工频拖动,保证注水工作的进行,具有一定的先进性,目前此系统运行稳定,效果明显。