變頻調速控制系統在油田注水泵上的節能探討

在油田注水站上一般使用較多的是水源井深井泵，這種方式操作比較復雜，而且效率低，增加了工作人員的勞動量?，F在研制的新型的變頻器恒壓供水系統能夠滿足水泵電動機無極變速的需求，在運行中可以根據水壓的大小，自動調節運行參數。變頻調速控制系統是一種先進的節能供水系統，不僅提升了系統的運行效率，而且給企業帶來更多的經濟效益。隨著科技的快速發展，變頻器的功能會逐漸完善，在實際的應用中充分應用變頻器，對恒壓變頻供水系統起到很重要的作用。

一、變頻調速控制系統概述

1、變頻調速控制系統的實現過程

通過使用變頻調速控制系統，對恒壓供水的控制流程為：水源井—注水泵。可見這種控制比傳統的注水泵更加的簡單，簡化了操作流程，實現了系統的自動控制，不僅節約了電能，而且降低了企業的投資成本，同時降低了工作人員的工作強度。變頻調度控制系統在水泵運行中實現了恒壓供水，對參數實行閉環的控制，這樣就能在注水的過程始終保持平穩的狀態。當官網的壓力小于系統的額定壓力時，變頻器的頻率就會上升，使電機的功率提升;反之，電機的功率下降。

當管網的壓力降低時，系統能夠夠自動調節，使管網的壓力與額定的壓力值保持平衡。所以變頻調速技術是通過改變電動機的速度實現對水流量的調節，能夠有效的降低了設備的損耗，延長了設備的使用壽命。

2、系統特點

變頻調速控制系統的主要特點為：①占地面積小、重量輕。由于整個系統的設計中沒有輸入和輸出的變壓器，這樣就減輕了系統的重量，提升了系統運行效率。而且在系統的實際運行中出現故障的次數也少。②系統穩定性高。系統采用了正弦波PWM技術，操作人員可以有效的觀察到波形的圖像，輸出的du/dt滿足IEEE標準，所以電機就會平穩的運行，不會出現振動和噪聲的現象，而且也不需要降低電機的容量。③系統操作簡單。系統采用了先進的自動化設備，在參數的設定、功能的選擇以及系統的檢測等方面都能夠實現自動化，以簡單的操作形式提高了工作的運行效率。

泵類設備在生產領域同樣有著廣闊的應用空間，提水泵站、水池儲罐給排系統、工業水(油)循環系統、熱交換系統均使用離心泵、軸流泵、齒輪泵、柱塞泵等設備。而且，根據不同的生產需求往往采用調整閥、回流閥、截止閥等節流設備進行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞;還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴重時損壞設備、影響生產、危及產品質量。風機、泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象。近年來，出于節能的迫切需要和對產品質量不斷提高的要求，加之采用變頻調速器(簡稱變頻器)易操作、免維護、控制精度高，并可以實現高功能化等特點;因而采用變頻器驅動的方案開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。

二、變頻調速控制系統的工作原理

整套設備的工作原理為：在壓力變送器的作用下能夠采集供水管網的反饋信號，在變頻器的轉換模塊的作用下，將采集的反饋信號與設定的數值進行比較，通過對數據的處理分析，將最后的結果以運行頻率的形式輸出。在PID模塊上通過自身具備的差分和比較的功能，對變頻器起到了控制作用。當供水管網的壓力比設定的壓力值低，就會提升變頻器的運行頻率，然后根據壓力的變化情況進行差分的調控，比如當壓力不斷上升，快要達到設定的值時，PID的運算就會減少，執行速度減慢，就會穩定壓力。在整個系統的運行中，出現的變頻器的故障、缺相等，系統都能夠自動的發出報警信號，然后工作人員就能夠及時的處理，保證系統運行的可靠性。當變頻器發生故障時，在系統中有手動控制的方式，使用工頻的運行，能夠繼續保證注水過程的順利進行。在變頻器的設計上使用了軟起功能，當系統在啟動時，減少了沖擊電流的產生，很大程度上延長了系統的使用效率。

三、節能原理與效果分析

在一般的情況下，油田高壓注水的過程中采用了人工調節閥門的方式，實現對流量和壓力的控制。但是要滿足工藝上的要求，不能長時間的保持小流量的運行狀態，會造成泵內溫度的升高，對設備的損耗非常的大，所以就采用大回流的方法降低問題，這樣就造成了電能浪費，降低了設備的使用效率。在注水泵的設計中規定的最大值是大流量和壓力作為選擇的依據，但是在實際當中都是采用的小流量的方式，所以設備沒有充分發揮自身的價值，浪費了設備能源。

采用變頻調速控制系統以后，可以根據實際的需求，對水流量和壓力進行控制，提升電動機的使用效率。電機轉速的控制還要根據自身兩端的電壓以及頻率進行調節，保證電機的轉速能夠滿足系統的運行需求，從而實現對注水量和壓力的條調節。通過理論上的計算，并結合管網損阻力損失等因素，在油田注水泵上使用變頻調速控制系統平均的節能效率可以達到30%以上。

總而言之，在油田注水泵上使用變頻調控系統，能夠對調節管網的水壓和電機的轉速，保持注水管網的壓力恒定，在實際的使用中節約了電能，提高了設備的運行效率，同時改善了注水過程中存在的問題。該系統具備一定的先進性，運行穩定，而且節能效果明顯，值得大力推廣。