变频调速控制系统在油田注水泵上的节能探讨

在油田注水站上一般使用较多的是水源井深井泵，这种方式操作比较复杂，而且效率低，增加了工作人员的劳动量。现在研制的新型的变频器恒压供水系统能够满足水泵电动机无极变速的需求，在运行中可以根据水压的大小，自动调节运行参数。变频调速控制系统是一种先进的节能供水系统，不仅提升了系统的运行效率，而且给企业带来更多的经济效益。随着科技的快速发展，变频器的功能会逐渐完善，在实际的应用中充分应用变频器，对恒压变频供水系统起到很重要的作用。

一、变频调速控制系统概述

1、变频调速控制系统的实现过程

通过使用变频调速控制系统，对恒压供水的控制流程为：水源井—注水泵。可见这种控制比传统的注水泵更加的简单，简化了操作流程，实现了系统的自动控制，不仅节约了电能，而且降低了企业的投资成本，同时降低了工作人员的工作强度。变频调度控制系统在水泵运行中实现了恒压供水，对参数实行闭环的控制，这样就能在注水的过程始终保持平稳的状态。当官网的压力小于系统的额定压力时，变频器的频率就会上升，使电机的功率提升;反之，电机的功率下降。

当管网的压力降低时，系统能够够自动调节，使管网的压力与额定的压力值保持平衡。所以变频调速技术是通过改变电动机的速度实现对水流量的调节，能够有效的降低了设备的损耗，延长了设备的使用寿命。

2、系统特点

变频调速控制系统的主要特点为：①占地面积小、重量轻。由于整个系统的设计中没有输入和输出的变压器，这样就减轻了系统的重量，提升了系统运行效率。而且在系统的实际运行中出现故障的次数也少。②系统稳定性高。系统采用了正弦波PWM技术，操作人员可以有效的观察到波形的图像，输出的du/dt满足IEEE标准，所以电机就会平稳的运行，不会出现振动和噪声的现象，而且也不需要降低电机的容量。③系统操作简单。系统采用了先进的自动化设备，在参数的设定、功能的选择以及系统的检测等方面都能够实现自动化，以简单的操作形式提高了工作的运行效率。

泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水(油)循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏;还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器(简称变频器)易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点;因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。

二、变频调速控制系统的工作原理

整套设备的工作原理为：在压力变送器的作用下能够采集供水管网的反馈信号，在变频器的转换模块的作用下，将采集的反馈信号与设定的数值进行比较，通过对数据的处理分析，将最后的结果以运行频率的形式输出。在PID模块上通过自身具备的差分和比较的功能，对变频器起到了控制作用。当供水管网的压力比设定的压力值低，就会提升变频器的运行频率，然后根据压力的变化情况进行差分的调控，比如当压力不断上升，快要达到设定的值时，PID的运算就会减少，执行速度减慢，就会稳定压力。在整个系统的运行中，出现的变频器的故障、缺相等，系统都能够自动的发出报警信号，然后工作人员就能够及时的处理，保证系统运行的可靠性。当变频器发生故障时，在系统中有手动控制的方式，使用工频的运行，能够继续保证注水过程的顺利进行。在变频器的设计上使用了软起功能，当系统在启动时，减少了冲击电流的产生，很大程度上延长了系统的使用效率。

三、节能原理与效果分析

在一般的情况下，油田高压注水的过程中采用了人工调节阀门的方式，实现对流量和压力的控制。但是要满足工艺上的要求，不能长时间的保持小流量的运行状态，会造成泵内温度的升高，对设备的损耗非常的大，所以就采用大回流的方法降低问题，这样就造成了电能浪费，降低了设备的使用效率。在注水泵的设计中规定的最大值是大流量和压力作为选择的依据，但是在实际当中都是采用的小流量的方式，所以设备没有充分发挥自身的价值，浪费了设备能源。

采用变频调速控制系统以后，可以根据实际的需求，对水流量和压力进行控制，提升电动机的使用效率。电机转速的控制还要根据自身两端的电压以及频率进行调节，保证电机的转速能够满足系统的运行需求，从而实现对注水量和压力的条调节。通过理论上的计算，并结合管网损阻力损失等因素，在油田注水泵上使用变频调速控制系统平均的节能效率可以达到30%以上。

总而言之，在油田注水泵上使用变频调控系统，能够对调节管网的水压和电机的转速，保持注水管网的压力恒定，在实际的使用中节约了电能，提高了设备的运行效率，同时改善了注水过程中存在的问题。该系统具备一定的先进性，运行稳定，而且节能效果明显，值得大力推广。