2017-12-25
一、高壓變頻器在注水系統中的應用
1、水泵調速運行的節能原理
水泵工頻定速運行時，為了保證管網壓力及流量，同時保證電機不過載，只能靠改變泵出口閥門來調節泵的運行。水泵經關閥調節后，在小流量、高揚程的工況下運行，泵管壓差增大，單耗增高。假設水泵原來在工況點B運行時，出口閥門處于全開狀態，出水流量為QB，揚程為HB，如果想減少注水量，下降為QA，水泵在沒有安裝任何調整裝置的情況下，只能通過關閥調節使出水量保持在QA，那么就有QA×（HA-HB）的功損失在出口閥門上，這樣，不僅浪費了大量電能，而且出口閥門長期在水流沖擊作用下故障增多，壽命縮短。
2、設備改造及運行情況
經過我方多次論證，根據采油作業二區注水系統運行及現場實際情況，決定在某注水站1800KW注水電機上采用泰州偉創高壓大功率變頻器，該設備具有如下優點：
全中文操作界面，彩色液晶觸摸屏；
輸入功率因數高，電流諧波少，無須功率因數補償/諧波抑制裝置；
輸出階梯正弦PWM波形，無須輸出濾波裝置，對電纜、電機絕緣無損害，電機諧波少，減少軸承、葉片的機械振動，輸出線可以長達1000米；
功率電路模塊化設計，維護簡單；
高壓主回路與控制器之間為光纖連接，安全可靠；
完整的故障監測電路、精確的故障報警保護；
內置PLC，易于改變控制邏輯關系，適應多變的現場需要；
可靈活選擇現場控制/遠程控制；
可接受和輸出0～10V/4～20mA工業標準信號；
可根據用戶需要內置PID調節器；
完整的通用變頻器參數設定功能；
高效率（>96%）
二、節能及經濟效益分析
我們對2016年8月份、9月份沈四注水站注水泵1800KW高壓電機每天運行的主要參數電量、注水量進行了認真的統計，并與2017年同期統計數據進行比較、分析，結論如下：
1、直接經濟效益
1）注水單耗由去年同期的7.87KWh/m3降低到目前的6.33KWh/m3；
2）按年注水量為150×104m3，電價按0.46元/KWh，年運行時間按7200小時計算，則年可節約電量為231×104KWh，節約電費為106.26萬元。
2、間接經濟效益
1）在工頻50Hz電網直接啟動時,對電網和電機的機械沖擊較大,聲響很大,估算其啟動一次的損耗為:Ws=0.5J（1+r1/r2）Tm /（Tm-TL）,離心泵負載的平方轉矩特性與異步電動機起動時的機械特性曲線部分相似,可以Tm/（Tm-TL）=1計.而變頻軟起動損耗很小,只有上述Ws十分之一,則每年的起動節能也是很可觀的。
2）當采用泰州偉創變頻器調速時，50Hz滿載時功率因數為接近l，工作電流比電機額定電流值要低許多,這是由于變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用,可以為電網節約容量。
3）采用變頻調速后，可以避免因通過閥門控制使泵過多偏離額定工作區而引起的振動，這種振動嚴重時會引起懸臂泵軸頭斷裂。由于啟動緩慢及轉速的降低，相應地延長了許多零部件如密封、軸承的壽命，特別是減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷，有效的延長了電機的使用壽命，減少了檢修維護開支，節約大量維護費用。
三、總結
1、根據高壓大功率變頻器在油田注水系統的運行情況以及實際節能效果來看，對注水泵采用變頻調速裝置的改造達到了預期的效果，實現了降低注水單耗及改善工藝的目的，由此證明該項目的改造是成功的。
2、通過運行實踐我們也發現，本系統中高壓變頻器的節能效果與系統管網的壓力及沈二注水站定速泵閥門的開度有著直接的關系，有必要逐步摸索運行規律，尋找一個最佳的運行工況點，以便充分發揮高壓變頻裝置的性能；挖掘更大的節能潛力。
3、如果將沈二注水站的定速泵改造成變速泵，二者同時進行變速調節，則綜合節能效果會更佳。
4、通過目前運行單耗對比分析，二年內即可收回高壓大功率變頻系統改造的全部投資。
公司為veichi偉創總代理、kinco步科核心代理，其他代理品牌有三菱、西門子、松下、歐姆龍、永宏、禾川、信捷、威綸、深圳顯控。
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