淺析變頻調速技術在注水系統的應用

　　油田注水是采油生產中最重要的工作之一。油田的注東元變頻器水開發在油田的開發中具有極其重要的意義。隨著油田的開發，油田含水不斷增加，產液量也迅速上升。為了繼續實現油田穩產，油田能耗將急劇升高。因此，進一步控制並降低注水損耗，將成為今後油田生產建設中的重要任務。本文就變頻調速裝置的特性、節能效果及所產生的經濟效益進行了淺顯的分析。

　　目前根據采油一廠尕斯油田地層開發的要求，對注水壓力的要求也很高。對於尕斯油田而言，深層要求地層壓力在26Mpa，中淺層要求的壓力在24Mpa，所以在注水泵的選擇方面就需要輸出壓力較高的柱塞式注水泵。為了保證注水壓力要求，以計注九站為例：目前每天啟泵台數為4台，電機電壓與功率為380V 185KW和380V 315KW三項異步電動機，每天的注水量在2000m3左右，平均每天耗電量在15000kw•h，平均一年耗電量為5475000kw•h，因此注水大隊是一個耗電大戶。鑒於此，建議使用變頻調速裝置，旨在節能降耗並且確保注水系統平穩運行。

　　1。變頻技術介紹

　　1。1變頻調速裝置簡介及性能對比

　　變頻調速技術是現代電力傳動技術的一個主要發展方向，具有顯著地節能效果和優異的調速性能。特別是近幾年來隨著電子元器件和變頻器工業控制技術的迅速發展，變頻器的容量越來越大、價格越來越低、性能越來越好，應用的領域不斷擴大，已經遍及各行各業。首先，變頻調速裝置具有顯著地節能效果據統計，石油化工企業90%以上的電力消耗在交流電動機上。因此，如何節能降耗運行，以實現裝置效益的最大化就成為一個重要的問題。一般情況下，裝置在設計時為了滿足最大最理想的處理能力，機泵就必須留有一定的余量。而在實際生產中，處理量保持一直不變不可能的，所以流量壓力等參數就要隨工藝的需求不斷調整。以注水大隊計注九站為例：注水泵壓為26mpa，采用調節回流閥開度來平衡注水泵壓的要求，實際上就是通過增加系統管網阻力來達到調整的目的，這樣不可避免的就有一部分回流能量白白消耗，事實上整個系統不是運行在最佳的節能狀態，而通過對機泵轉速的調整是解決這個問題的最佳節能方案。

　　自動調節過程是系統從平衡到平衡的過程，假定流量、壓力為定值的情況下。正常注水狀態下注水末端的信息將會反饋回處理器進行處理，當反饋值與給定值不一致時，控制器會重新調整數據，並將新數據電信號送到變頻器從而控制電機的轉速，達到調節泵壓的目的，從而避免因調節回流控制閥和系統波動造成的功率損耗。

　　1。2變頻調速系統的使用

　　變頻器的正常使用伺服馬達受到周圍環境的限制包括溫度濕度海拔以及振動等等。一般來說變頻器正常運行要求環境溫度保持在0-40℃最低不超過-10℃最高不超過50℃若超出此範圍變頻器中的功率器件會因為散熱不及時而導致器件溫度過高無法正常工作甚至損壞，其次要保證CPU及各種芯片正常工作就要有適宜的溫度。由於青海油田冬天較冷夏天較熱溫差較大應考慮加裝加熱器和換氣裝置以利於加溫和散熱。變頻器周圍運行的濕度推薦為40%-90%，青海油田氣候較干燥容易產生絕緣破壞需增加變頻器室內空氣濕度。由於所處環境海拔較高故在設計選型時需特別注意。總之，正確使用變頻器將會提高注水系統效率，會大大減少故障，減少維修費用，確保系統安全運行。

　　2。變頻調速技術優勢分析

　　本文前面提到計注九站實際操作中為保證注水壓力就必須依靠調整回流閥開度來實現，將有一部分能量從回流白白損耗掉，還有一部分能量在啟、停設備等操作中損耗。而采用變頻調速裝置後，回流閥可以完可程式控制器全關閉，系統可以將現場檢測到的控制對像參數反饋給控制器，經過比較計算後輸出一安川變頻器個控制的電信號送到變送器，從而控制並調整電機轉速，達到調整壓力的目的。這樣可以使目前損耗掉的那一部分電能節省下來，數量較為可觀。由下圖可見，通過打回流的方式調節流量，功率消耗不降低，即完全不節能。而變頻調速方式效果最佳，當流量調節為80%時，功率約下降為額定功率的50%。以上可以充分說明變頻調速具有明顯的節能優勢。

　　在安全方面：目前所采取的操作方式需要頻繁地調整回流閘門的開度來控制泵壓，而機泵處於高壓運行狀態，不僅對設備管網的安全帶來考驗，而且對崗位操作人員造成安全隱患。在節能方面：固定一台變頻調速電機進行控制，就會減少其他正常泵因回流閥門未完全打死而造成對泵效的影響，這樣就可以最大限度的將泵效發揮到極點，而減少高壓水的浪費現像。將回流閘門全部打死，有效的防止了高壓水對管網與注水閥芯的衝擊，提高了注水系統效率。

　　3。變頻調速技術改造應注意的問題

　　在確定注水電機要進行變頻調速改造後，就要正確的選擇變頻器。第一、根據電機的容量、過載倍數選擇合適的變頻器容量，變頻器的容量要比電機容量略大既可。第二、選擇變頻器的主回路形式，主要考慮：最好是沒有升壓變壓器的高壓直接變頻，盡量不采用高低高方案；變頻器效率越高越好；損耗越低越好；電網側功率因數盡量要高，而且隨負載和轉速下降不要太多；電網側諧波電流一定要滿足國標要求，越小越好；電機側電壓諧波和電流諧波盡量小，dv/dt盡量小，電壓電流波形越接近正弦越好。第三、選擇變頻裝置的功率器件要先進、成熟、可靠性高、控制簡單；安川伺服馬達主回路結構簡單、易於更換；裝置體積盡量小。第四、選擇變頻器的控制形式，對注水泵變頻，采用壓頻比控制就能滿足要求，如果是矢量控制或直接轉矩控制就更好；另外還要考慮變頻器必須要有網絡連接功能，以便於與自動化系統的連接。