一、概述 油田注水站在使用變頻調(diào)速裝置之前，都是用工頻啟動(dòng)設(shè)備，機(jī)泵在恒速下運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于注水系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，使得泵站壓力經(jīng)常發(fā)生變化，當(dāng)壓力超過(guò)或低于規(guī)定值時(shí)，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(yùn)行時(shí)，為滿足注水井計(jì)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(lái)調(diào)節(jié)壓力，此種調(diào)節(jié)方法很難達(dá)到注水要求，既影響穩(wěn)壓注水又浪費(fèi)電能。應(yīng)用變頻調(diào)速器閉環(huán)控制技術(shù)，通過(guò)改變注水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)注水泵排量，不僅可減少回流量，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓注水，還可以提高管網(wǎng)效率，減少電耗，達(dá)到了節(jié)能的目的。從根本上解決了這一影響注水質(zhì)量及注水效率的難題。 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率的關(guān)系n=60f/N（1-s）可知，對(duì)于已選定好的電機(jī)，因極對(duì)數(shù)N不變，轉(zhuǎn)差率s變化范圍有限，所以轉(zhuǎn)速n主要決定于頻率f，變頻調(diào)速就是通過(guò)改變定子電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的。因電機(jī)消耗的功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的立方成正比，轉(zhuǎn)速改變后相對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率也就發(fā)生變化，達(dá)到節(jié)電的目的。變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)是在配水網(wǎng)處安裝壓力傳感器，壓力傳感器輸出隨配水網(wǎng)壓力變化的4～20mA的信號(hào)，送至變頻器，變頻器內(nèi)置有PI調(diào)節(jié)器，設(shè)定好PI調(diào)節(jié)器的比例值、積分值和設(shè)定值，變頻器便能按設(shè)定的壓力在偏差范圍內(nèi)不斷調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)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(diào)速器閉環(huán)控制系統(tǒng)工作框圖 [/align] 三、變頻調(diào)速器容量的選擇 變頻器的容量選擇是非常重要的，因?yàn)楹侠淼娜萘看_定的本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有的資料和經(jīng)驗(yàn)，確定變頻器的容量以達(dá)到最佳匹配，其主要方法有: a） 電機(jī)實(shí)際功率確定法 按接近電機(jī)實(shí)際功率選擇變頻器容量。 b）公式法 設(shè)安全系數(shù)為1。05，則變頻器的容量Pb為 Pb=1。05PeηecosΦ，kW 式中 Pe——電機(jī)的負(fù)載，kW ηe——電機(jī)效率 c）電機(jī)額定電流法 變頻器的輸出電流大于電機(jī)額定電流的10%即可。 四、運(yùn)行情況及效益分析 長(zhǎng)慶石油勘探局第二采油廠注水站為5ZB 37/170型往復(fù)注水泵，注水泵的配備功率為185kW，每日開2臺(tái)泵注水，供水量為1500m3/d左右，計(jì)劃配注量約1000m3/d左右，回流約500m3/d。改造前，該站兩臺(tái)泵均在工頻狀態(tài)下運(yùn)行，該站改造后安裝了1臺(tái)變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)后，1臺(tái)泵在50Hz工頻下運(yùn)行，另1臺(tái)泵在31Hz變頻下運(yùn)行，經(jīng)過(guò)1個(gè)多月的試運(yùn)行后，對(duì)改造前后泵的運(yùn)行工況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)比，測(cè)試情況如表1。 1． 經(jīng)濟(jì)效益可觀，從表1可知，當(dāng)電源頻率由50Hz調(diào)整到31Hz時(shí)，回流量減少了207m3/d，節(jié)約電能1224kW•h/d，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益 26萬(wàn)元，投資回收期為1。15a。 2． 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)控制后，操作簡(jiǎn)便，減少了現(xiàn)場(chǎng)閥門的頻繁調(diào)節(jié)，確保了生產(chǎn)平穩(wěn)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 3． 由于電機(jī)頻率下降，大大降低了噪聲及振動(dòng)，改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，同時(shí)避免了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。 4． 由于設(shè)備轉(zhuǎn)速降低，設(shè)備工作平穩(wěn)，磨損減少，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命和檢修周期。 5． 用了變頻調(diào)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(qū)油效果使產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；另一方面對(duì)油井及含油層有一定的保護(hù)作用，能夠做到文明開采，延長(zhǎng)油井壽命。 6． 采用軟啟動(dòng)方式，大大減少了因電機(jī)啟動(dòng)電流過(guò)大對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。 五、使用注意事項(xiàng) a） 一旦發(fā)生故障報(bào)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(lái)，待排除故障后方可通電運(yùn)行。 b） 變頻器與電機(jī)之間不應(yīng)有減壓?jiǎn)?dòng)裝置和功率因數(shù)補(bǔ)償用的電容器。 c） 變頻器在給電機(jī)供電時(shí)，在輕載或低速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，有時(shí)變頻器交流輸入電流很不平衡，嚴(yán)重時(shí)只有一相有電流，其他相無(wú)電流。這并不是異?，F(xiàn)象。當(dāng)負(fù)載增加或電機(jī)進(jìn)入高速區(qū)時(shí)輸入電流增加，電流就平穩(wěn)了。 d） 由于變頻器在工作時(shí)產(chǎn)生一定的高次諧波，為了防止污染電源，可在電源旁邊裝設(shè)絕緣變壓器進(jìn)行衰減。 e） 采用變頻器調(diào)速的電機(jī)，由于電機(jī)電流含有高次諧波成分，損耗增大，溫升增高，而且在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，冷卻效果變壞，會(huì)導(dǎo)致溫度升高。為解決溫度升高可適當(dāng)增加變頻器容量或采取風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制致冷。 六．結(jié)論 1）節(jié)能效果顯著。電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速，可以使電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)械變速運(yùn)行，對(duì)于相同負(fù)荷定速運(yùn)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(wú)功負(fù)荷。 2）使用變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，減輕了由于調(diào)節(jié)閥節(jié)流形成的對(duì)泵的旋渦沖擊，同時(shí)也減輕了注水泵的振動(dòng)和噪聲，改善了工作環(huán)境，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。