油田注水系統(tǒng)中TD2000變頻器的應(yīng)用研究

油田注水普遍采用柱塞泵，在工頻條件下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，柱塞往復(fù)頻率是恒定的，因此，排量也是恒定的。另一方面，注水泵電機(jī)一般配置功率都較大，啟動(dòng)沖擊電流大，對(duì)附近的設(shè)備有影響，而且能耗也大。

　　1 變頻調(diào)速應(yīng)用于注水泵的意義

　　異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其電源頻率成正比，即：

　　n=60f(1一s) ， (1)

　　式中 n—— 電機(jī)轉(zhuǎn)速，rpm;

　　f——電源頻率，Hz;

　　s——異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，% ;

　　p—— 電機(jī)極對(duì)數(shù)。

　　變頻調(diào)速就是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率(f)來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的，其基本原理是通過整流一穩(wěn)壓一逆變，把50 Hz的工頻電源轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的電源，應(yīng)用于電機(jī)，從而達(dá)到調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

　　在注水泵上使用變頻技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵的排量的控制。這樣，在一定范圍內(nèi)，實(shí)際配注需要多少量，注水泵就排出多少量，消除泵的無(wú)效回流，改善泵的運(yùn)行工況，降低對(duì)設(shè)備的磨損。而且，通過使用變頻器，可使電機(jī)平滑啟動(dòng)，方便的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，在輕載、低頻的情況下，還具有很好的節(jié)能效果。

　　2 電氣設(shè)計(jì)

　　由于注水泵屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因此，通過選用艾默生TD20OOG型變頻器作為變頻控制的主體，利用變頻器自帶的控制調(diào)節(jié)功能，結(jié)合注水泵及電機(jī)所需的保護(hù)以及注水工藝要求，完成了變頻控制柜的設(shè)計(jì)。

　　2.1 變頻柜設(shè)計(jì)

　　(1)變頻柜要實(shí)現(xiàn)一柜兩泵的控制功能，既控制柜中通過手動(dòng)切換、選擇，可以使一臺(tái)變頻器分別應(yīng)用于相鄰的兩臺(tái)注水泵，這樣，在一臺(tái)泵有故障時(shí)，可以通過電氣切換使另一臺(tái)泵使用變頻，提高變頻器的利用率。

　　(2)注水泵自帶的保護(hù)(進(jìn)出口壓力、機(jī)油壓力、電機(jī)溫度等)信號(hào)進(jìn)變頻柜，實(shí)現(xiàn)連鎖保護(hù)。

　　(3)利用變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)模塊，設(shè)計(jì)閉環(huán)控制功能，通過檢測(cè)泵出口匯管壓力，與設(shè)定壓力進(jìn)行PI運(yùn)算，自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率。

　　(4)旁路功能：即變頻柜的電源接人考慮兩個(gè)回路，分別引自兩臺(tái)原注水泵啟動(dòng)柜電源，人口、出口設(shè)切換開關(guān)，這樣，在變頻柜有故障時(shí)，可以使用原啟動(dòng)柜控制注水泵。

　　2.2 主電路設(shè)計(jì)

　　為了實(shí)現(xiàn)一柜兩泵的功能，在主電路設(shè)計(jì)中，考慮了變頻器的雙入雙出回路，通過交流接觸器1KM、2KM選擇變頻器的電源;通過交流接觸器KM1、KM2控制變頻器輸出到兩臺(tái)泵(圖1)。