油田注水泵的变频控制方法

　　油田的油井注水是油田生产的关键环节。在一些供液不足的油井，需要先向井内注进一定量的水，将油稀释，并将液面提升到一定高度，才易于开采。为了节能降耗，往往几口井集中起来，用一台泵集中注水，这就是计注站的作用。

 

　　青海油田采油二厂跃西采油区计23站，就是一个集中注水站，分别向YX—52、YX—47、YX—35井注水，采用活塞式注水泵，排量为23m3/h,压力为12MPa,电机为中压1140V/132kW的电机。

 

　　为了实现恒压注水，以对管道实施有效的保护，油田公司在综合考虑各方面因素后，决定采用变频控制，通过压力传感器的变化自行调整电机的转速，压力低时转速升高，压力高时转速降低，使管道压力保持恒定，并设置压力报警，进口低压报警，超低压停机;出口高压报警，超高压停机功能，满足注水泵工况的需求。

 

　　2　对变频控制柜的要求

 

　　根据以上情况，油田公司提出了对变频控制柜的要求如下:

 

　　2.1　1.14kV恒压注水变频柜的技术招标

 

　　（1） 变频柜的变频器功率:160kW（2台）;

 

　　（2） 输进电压:1140V±15%,50Hz;

 

　　（3） 注水工作压力:0-25Mpa;

 

　　（4） 变频柜具有手动调频和PID自动调节模式。

 

　　2.2　变频柜具有的功能

 

　　（1）注水泵超压报警，超高压停机功能（其值可设定）;

 

　　（2）进口低压报警，超低压停机功能（其值可设定）;

 

　　（3）润滑油高温报警停机（其值可设定）;

 

　　（4）故障停机报警（声音有时间设定，光有复位按钮）;

 

　　（5）具有数据储存功能:电压，电流，输出功率，故障记录;

 

　　（6）具有完善的电气保护功能:过压，低压，过流，欠载，输进输有缺相，保护值及时限可设定;

 

　　（7）具有RS-485数据通讯接口;

 

　　（8）柜体冷却风扇温控设定功能;

 

　　（9）变频柜面板显示:电压，电流，运行频率，注水压力;

 

　　（10）设现场主控操纵转换开关;

 

　　（11） 配压力变送器4只（具有数值显示）

 

　　0-25MPa:2只;　0-2.5MPa:2只;

 

　　（12） 设工频启动;

 

　　（13）　设现场控制箱，显示频率，注水压力，具有:启动，停止，频率调节按钮。

 

　　3　中压变频器的原理

 

　　该系统的关键技术是中压变频器。经油田考察，我们公司生产的中压变频器技术及应用都已很成熟，无论是在潜油电泵，还是在抽油机上，应用都比较多，而且很稳定，因此采用笔者的技术，并责成制作控制柜。

 

　　3.1　变频器的原理

 

　　三相异步电动机的转速公式:

 

　　n=60f（1—s）/p

 

　　式中: n——电动机转速;

 

　　f——供电频率;

 

　　s——电机的转差率;

 

　　p——电机的极对数。

 

　　在该式中，若保持p（极对数）、S（转差率）不变，平滑的改变电机的供电频率，则电机转速n=Kf（k为比例系数），即可得到平滑的改变，这就是变频调速的原理。

 

　　3.2　中压三电平电路

 

　　由于现场工作电压比较高，为1140V，采用普通的变频器显然分歧适，而采用高压模块，代价又较高，且对于高压电机而言，良好的波形对其尽缘及耐压都是必须的，普通的两电平电路显然不能适应这一要求。

 

　　为了适应电压等级及负载的要求，采用了三电平电路（亦称中点箝位电路）