一、概述 油田注水站在使用變頻調速裝置之前，都是用工頻啟動設備，機泵在恒速下運行。在實際生產中，由于注水系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，使得泵站壓力經常發(fā)生變化，當壓力超過或低于規(guī)定值時，只能靠人為的啟停泵或打回流（注水泵以一定的壓力、排量運行時，為滿足注水井計劃注水量的要求，在注水泵出口處把一部分水回流到貯水罐）來調節(jié)壓力，此種調節(jié)方法很難達到注水要求，既影響穩(wěn)壓注水又浪費電能。應用變頻調速器閉環(huán)控制技術，通過改變注水泵電機轉速來調節(jié)注水泵排量，不僅可減少回流量，實現(xiàn)了穩(wěn)壓注水，還可以提高管網效率，減少電耗，達到了節(jié)能的目的。從根本上解決了這一影響注水質量及注水效率的難題。 二、系統(tǒng)設計 由異步電動機轉速與頻率的關系n=60f/N（1-s）可知，對于已選定好的電機，因極對數N不變，轉差率s變化范圍有限，所以轉速n主要決定于頻率f，變頻調速就是通過改變定子電源頻率來實現(xiàn)電動機調速的。因電機消耗的功率與電機轉速的立方成正比，轉速改變后相對應的電機功率也就發(fā)生變化，達到節(jié)電的目的。變頻調速閉環(huán)控制系統(tǒng)是在配水網處安裝壓力傳感器，壓力傳感器輸出隨配水網壓力變化的4～20mA的信號，送至變頻器，變頻器內置有PI調節(jié)器，設定好PI調節(jié)器的比例值、積分值和設定值，變頻器便能按設定的壓力在偏差范圍內不斷調節(jié)電機的轉速，從而實現(xiàn)注水系統(tǒng)的壓力閉環(huán)控制。其系統(tǒng)工作框圖如圖1。 [align=center] 變頻調速器閉環(huán)控制系統(tǒng)工作框圖 [/align] 三、變頻調速器容量的選擇 變頻器的容量選擇是非常重要的，因為合理的容量確定的本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據現(xiàn)有的資料和經驗，確定變頻器的容量以達到最佳匹配，其主要方法有: a） 電機實際功率確定法 按接近電機實際功率選擇變頻器容量。 b）公式法 設安全系數為1。05，則變頻器的容量Pb為 Pb=1。05PeηecosΦ，kW 式中 Pe——電機的負載，kW ηe——電機效率 c）電機額定電流法 變頻器的輸出電流大于電機額定電流的10%即可。 四、運行情況及效益分析 長慶石油勘探局第二采油廠注水站為5ZB 37/170型往復注水泵，注水泵的配備功率為185kW，每日開2臺泵注水，供水量為1500m3/d左右，計劃配注量約1000m3/d左右，回流約500m3/d。改造前，該站兩臺泵均在工頻狀態(tài)下運行，該站改造后安裝了1臺變頻調速閉環(huán)控制系統(tǒng)后，1臺泵在50Hz工頻下運行，另1臺泵在31Hz變頻下運行，經過1個多月的試運行后，對改造前后泵的運行工況進行了現(xiàn)場測試對比，測試情況如表1。 1． 經濟效益可觀，從表1可知，當電源頻率由50Hz調整到31Hz時，回流量減少了207m3/d，節(jié)約電能1224kW•h/d，年創(chuàng)經濟效益 26萬元，投資回收期為1。15a。 2． 實現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)自動控制后，操作簡便，減少了現(xiàn)場閥門的頻繁調節(jié)，確保了生產平穩(wěn)，減輕了工人的勞動強度。 3． 由于電機頻率下降，大大降低了噪聲及振動，改善了現(xiàn)場工作環(huán)境，同時避免了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。 4． 由于設備轉速降低，設備工作平穩(wěn)，磨損減少，延長了設備的使用壽命和檢修周期。 5． 用了變頻調速系統(tǒng)后，由于注水壓力始終保持恒定，一方面保持了地下壓力的平衡，取得了良好的驅油效果使產量穩(wěn)產、高產；另一方面對油井及含油層有一定的保護作用，能夠做到文明開采，延長油井壽命。 6． 采用軟啟動方式，大大減少了因電機啟動電流過大對電網的沖擊，保證了電網的正常運行。 五、使用注意事項 a） 一旦發(fā)生故障報警，，要首先觀察變頻器鍵盤上所顯示的故障代碼并將其記錄下來，待排除故障后方可通電運行。 b） 變頻器與電機之間不應有減壓啟動裝置和功率因數補償用的電容器。 c） 變頻器在給電機供電時，在輕載或低速運轉過程中，有時變頻器交流輸入電流很不平衡，嚴重時只有一相有電流，其他相無電流。這并不是異?，F(xiàn)象。當負載增加或電機進入高速區(qū)時輸入電流增加，電流就平穩(wěn)了。 d） 由于變頻器在工作時產生一定的高次諧波，為了防止污染電源，可在電源旁邊裝設絕緣變壓器進行衰減。 e） 采用變頻器調速的電機，由于電機電流含有高次諧波成分，損耗增大，溫升增高，而且在低轉速下運轉，冷卻效果變壞，會導致溫度升高。為解決溫度升高可適當增加變頻器容量或采取風扇進行強制致冷。 六．結論 1）節(jié)能效果顯著。電動機采用變頻調速，可以使電動機和驅動的傳動機械變速運行，對于相同負荷定速運行的耗電量明顯降低，速度越低越省電。同樣也降低了變電、輸電的有功和無功負荷。 2）使用變頻調速閉環(huán)控制系統(tǒng)，減輕了由于調節(jié)閥節(jié)流形成的對泵的旋渦沖擊，同時也減輕了注水泵的振動和噪聲，改善了工作環(huán)境，延長設備使用壽命，具有明顯的經濟效益和社會效益。