一、前言
一般油田注水站注水泵流程大多采用傳統(tǒng)的水源井深井泵，將水供到儲水大罐，再由喂水泵將水從儲水罐供給注水泵，最后由注水泵將水注入地層。 注水泵電動機大多為大功率電動機（110、185kW），注水泵出口壓力通常是通過調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)的，操作人員靠隨時觀察壓力表的壓力來調(diào)節(jié)閥門，而水泵 電動機的額定轉(zhuǎn)速基本保持不變，這樣，對電動機而言，大馬拉小車的現(xiàn)象十分嚴重，管網(wǎng)水泵較多，流程復雜，既浪費電能，又增加了操作人員的勞動強度。利用 變頻器恒壓供水控制系統(tǒng)實現(xiàn)對水泵電動機的無級調(diào)速，依據(jù)注水壓力的要求自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量變化時保持管網(wǎng)水壓恒定，以滿足注水要求。變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)是先進合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)，實際應用中得到了很大發(fā)展，隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強，充分利用變頻器的各種功能， 對應用恒壓變頻供水系統(tǒng)有著重要的意義。
二、500系列變頻器的應用
1、該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)裝置采用的是500系列變頻器為主要控制器件，通過壓力變送器采集4～20mA信號傳輸給變頻器PID控制器，以監(jiān)測供水和注水管網(wǎng)的 壓力變化，控制變頻器輸出頻率，調(diào)節(jié)水泵的工作狀態(tài)，使管網(wǎng)壓力保持在一個恒定的壓力范圍。水源井深井泵電動機功率為5.5kW，用7.5kW變頻器驅(qū)動 控制；注水泵電動機功率為110kW（或185kW），用132kW(或200kW)變頻器驅(qū)動控制，根據(jù)不同水量及壓力要求，實行變頻運行、工頻備用等 來實現(xiàn)恒定水壓，系統(tǒng)通過PID控制器設定參數(shù)，根據(jù)變頻顯示、壓力顯示、欠壓超時、水壓報警指示及上、下限保持壓力等來控制系統(tǒng)的運行。在注水泵進口前 端管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來控制深井泵變頻器的運行；在注水泵出口管網(wǎng)上安裝一只壓力變送器來控制注水泵變頻器的運行，控制變頻器輸出頻率的大小，從而 改變水泵的轉(zhuǎn)速，達到控制管網(wǎng)壓力恒定的目的。當實際管網(wǎng)壓力小于給定壓力值時，變頻器輸出頻率上升，電動機轉(zhuǎn)速加快，管網(wǎng)壓力開始升高；反之，變頻器輸 出頻率降低，電動機轉(zhuǎn)速下降，管網(wǎng)壓力降低，系統(tǒng)通過自動調(diào)節(jié)，使實際壓力圍繞設定壓力保持管網(wǎng)壓力恒定。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在水泵運行過程中形成可控參數(shù) 閉環(huán)控制，實行恒壓供水，保持注水系統(tǒng)和用量處于平衡狀態(tài)，實現(xiàn)自動控制。
過去注水泵流程一般為：水源井-儲水罐-喂水泵-注水泵。安裝變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，通過恒壓供水控制可使流程簡化為：水源井-注水泵。這一技術革新簡化了工 藝流程，減少了操作步驟和水源井的頻繁起停，實現(xiàn)了自動化供水，能有效抑制機泵運行中存在的大馬拉小車現(xiàn)象，既減輕了操作者的勞動強度，也能節(jié)省電能。
2、變頻調(diào)速控制系統(tǒng)示意圖
整套設備控制系統(tǒng)的工作原理為：
供水管網(wǎng)的壓力通過壓力變送器采集反饋信號，再通過變頻器的A/D轉(zhuǎn)換模塊將設定值及采集偏差信號值同時經(jīng)過PID控制進行比較，PID根據(jù)變頻器的參數(shù) 設置，進行數(shù)據(jù)處理，將處理結果以運行頻率的形式進行輸出。PID控制模塊具有比較和差分的功能，供水管網(wǎng)的壓力低于設定壓力，變頻器就會將運行頻率升 高，反則將降低。
并根據(jù)壓力變化的快慢進行差分調(diào)節(jié)，以負作用為例：如果壓力在上升接近設定值的過程中，上升速度過快，PID運算也會減少執(zhí)行量，從而穩(wěn)定壓力。 在PID控制下，使用一個4mA對應0MPa，20mA對應1MPa的壓力變送器調(diào)節(jié)水源井深井泵的供水壓力，另使用一個4mA對應0MPa，20mA對 應25MPa的壓力變送器調(diào)節(jié)注水泵的注水壓力，設定值通過變頻器端子（0～10V）給定。整個系統(tǒng)在運行中，當出現(xiàn)缺相、欠壓、變頻器故障、壓力下限超 壓等情況時，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報警信號，特別是當出現(xiàn)缺相、變頻器故障、超壓時，系統(tǒng)會自動停機，并發(fā)出報警信號，維修人員及時維護處理，使其恢復正常。 此外，變頻器故障時，系統(tǒng)可切換至手動方式，用備用工頻方式運行，保證注水生產(chǎn)。變頻器的軟起功能還減少了設備電動機啟動時的沖擊電流，從而有效保護設 備、電網(wǎng)等，延長設備的使用壽命。
3、可推廣范圍：所有泵類負載，如注水泵、輸油泵、熱水泵、深井泵、風機等。
三、結束語
綜上所述500變頻器在油田注水泵中的應用中，是根據(jù)實際情況設定管網(wǎng)水壓自動調(diào)節(jié)水泵電動機的轉(zhuǎn)速，使注水管網(wǎng)中的壓力保持在給定值，以 求******限度的節(jié)約電能，并且系統(tǒng)能處于可靠運行狀態(tài)，實現(xiàn)恒壓供水、注水，系統(tǒng)水壓、水量的任何變化均能使管網(wǎng)中的壓力保持恒定，大大提高了注水質(zhì)量，同 時也解決了電動機大馬拉小車、操作員工操作復雜、工作強度大等問題，變頻器故障維修期間，仍能使用工頻拖動，保證注水工作的進行，具有一定的先進性，目前 此系統(tǒng)運行穩(wěn)定，效果明顯。
