油田注水系統中TD2000變頻器的應用研究

油田注水普遍采用柱塞泵，在工頻條件下，由于電機轉速恒定，柱塞往復頻率是恒定的，因此，排量也是恒定的。另一方面，注水泵電機一般配置功率都較大，啟動(dòng)沖擊電流大，對附近的設備有影響，而且能耗也大。

　　1 變頻調速應用于注水泵的意義

　　異步電機的轉速與其電源頻率成正比，即：

　　n=60f(1一s) ， (1)

　　式中 n—— 電機轉速，rpm;

　　f——電源頻率，Hz;

　　s——異步電機的轉差率，% ;

　　p—— 電機極對數。

　　變頻調速就是通過(guò)改變電機定子繞組供電的頻率(f)來(lái)達到調速的目的，其基本原理是通過(guò)整流一穩壓一逆變，把50 Hz的工頻電源轉換為頻率可調的電源，應用于電機，從而達到調整電機轉速的目的。

　　在注水泵上使用變頻技術(shù)，就可以實(shí)現對泵的排量的控制。這樣，在一定范圍內，實(shí)際配注需要多少量，注水泵就排出多少量，消除泵的無(wú)效回流，改善泵的運行工況，降低對設備的磨損。而且，通過(guò)使用變頻器，可使電機平滑啟動(dòng)，方便的調節轉速，在輕載、低頻的情況下，還具有很好的節能效果。

　　2 電氣設計

　　由于注水泵屬平方轉矩負載，因此，通過(guò)選用艾默生TD20OOG型變頻器作為變頻控制的主體，利用變頻器自帶的控制調節功能，結合注水泵及電機所需的保護以及注水工藝要求，完成了變頻控制柜的設計。

　　2.1 變頻柜設計

　　(1)變頻柜要實(shí)現一柜兩泵的控制功能，既控制柜中通過(guò)手動(dòng)切換、選擇，可以使一臺變頻器分別應用于相鄰的兩臺注水泵，這樣，在一臺泵有故障時(shí)，可以通過(guò)電氣切換使另一臺泵使用變頻，提高變頻器的利用率。

　　(2)注水泵自帶的保護(進(jìn)出口壓力、機油壓力、電機溫度等)信號進(jìn)變頻柜，實(shí)現連鎖保護。

　　(3)利用變頻器自帶的PID調節模塊，設計閉環(huán)控制功能，通過(guò)檢測泵出口匯管壓力，與設定壓力進(jìn)行PI運算，自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率。

　　(4)旁路功能：即變頻柜的電源接人考慮兩個(gè)回路，分別引自?xún)膳_原注水泵啟動(dòng)柜電源，人口、出口設切換開(kāi)關(guān)，這樣，在變頻柜有故障時(shí)，可以使用原啟動(dòng)柜控制注水泵。

　　2.2 主電路設計

　　為了實(shí)現一柜兩泵的功能，在主電路設計中，考慮了變頻器的雙入雙出回路，通過(guò)交流接觸器1KM、2KM選擇變頻器的電源;通過(guò)交流接觸器KM1、KM2控制變頻器輸出到兩臺泵(圖1)。