ALPHA2000变频器在油田的应用

阿尔法变频技术有限公司技术部
摘要：本文介绍了阿尔法恒压供水专用系列变频器在油田中的应用。
关键词：恒压供水专用变频器、节能
1、变频器选型
    胜利油田位于山东省境内，由于远离城市，输电成本较高平均每千瓦小时电价在1元以上，所以该油田节约电能以降低采油成本显得十分重要。
   在胜利油田作业区，原来注水泵电机采用自耦降压启动器控制，启动冲击电流大，运转稳定后，注水泵长期每日24小时工作在工频下，压力大小由阀门调节，浪费了大量的电能。为停止电能的浪费，在深入了解变频器节能特性的基础上，油田作业区负责人决定为注水泵安装变颇器。
   通过大量的比较和筛选，最后该油田选用了ALPHA2000系列恒压供水专用型变频器。ALPHA2000系列变频器在设计上吸取各种进口品牌变频器的优点，内部采用了世界上先进的功率模块，控制电路和整机运行可靠，输入电压范围容许额定电压的20%上下波动，适合类似油田这种电压有波动的场所；变频器带内置PI调节器，使注水泵很容易构成闭环系统；价格低于进口品牌，性能却不低于进口品脾，性价比好。
2、方案的选择    
   胜利油田作业区共有三台同一型号立式注水泵，并列摆放，二用一备，电动机额定功率75KW，额定电压380V，额定电流138A，额定转速2900转／分钟，额定频率50HZ，绝缘等级F级。针对注水泵二台工作一台备用，有采用变频器调速进行恒压供水时存在着一个用一台变频器还是用二台变频器的问题：
2.1用一台变频调速器的节电效果    
    这是应用得较为普遍的方案，其控制过程是：用水量少时由变频器控制1号泵，进行恒压供水控制．当用水量逐渐增加1号泵的工作频率达到接近50HZ时，将其电动机切换成工频电源供电．同时将变频器切换到2号泵上，由2号泵进行补充供水．反之，当用水量逐渐减少，即使2号泵的工作频率已降为下限频率，而供水压力仍偏大时，则关掉1号泵，同时迅速升高2号泵的工作频率．并进行恒压控制．此方案的主要特点是只用一台变频器，故设备投资少，但如果用水量恰巧在一台泵全速供水量上下变动是，将会出现供水系统来回切换的状态。为了避免这种现象的发生，可将供水压力设定一个范围，此方法适用于控制精度要求不是很高的场合。此方案取用电功率的计算如下：
75KW的拖动电动机容量为Pmn=75KW,
全速时的供水量为Qn
泵的空载损耗为PO=0.1*75KW=7.5KW
每天的平均总供水流量为140％.Qn
1号泵为全速，其平均取用功率为Pm2=PMn=75KW
2号的平均转速的40%，其平均取用功率为Pm2=(7.5+0.43*75)KW=12.3KW
两台泵取用的总平均功率为  75+12.3=87.3
2.2用二台变频调速器的节电效果
 用二台变频器分别控制二台电动机，一次设备投资费用较高，但运行时的节能效果如何？计算如下：每天的平均总供水流量还为140%Qn,供水流量可由二台水泵平均分担，则每台的平均供水流量为70％Qn。
每台电动机的取用电功率为Pm1=(7.5+0.73*75)KW=33.23KW。
二台水泵共用功率为2*33.23=66.46 KW  
    由以上数据可以看出来采用二台变频器方案比采用一台变频方案还节约屯量20.84KW，最后决定采用二台变频器的调速方案，变频器型号为阿尔法公司的ALPHA2000－－3075G。
3、电气设计
 在变频器的品牌和数量选定后，根据用户要求设计出电路图。用户要求本系统两台变频器分别闭环控制1号和2号注水泵、3号注水泵为备用泵、用软启动控制起停，正常运行的注水泵如遇故障或检修，估计在一天之内即可排除故障或检修完毕，在这期间可启用备用泵．在二次控制线路上注水泵压力给定量由1-3K电位给定，而压力反馈值由压力变送器以4-20mA电流形成从IS端输入。变频器的启动和停止由FWD、X1、COM端子组成三线式运转模式且为双工控制的逻辑启停。PM和GND接出0-10V直流电压表以观察变频器输出频率，A、C接入闪光报警器，一旦变频器出现故障及时报警。一次主线路380V电源经过断路器QF接入变频器R、S、T端子，U、V、W为变频器输出，接至注水泵电动机，接的时候一定要注意进出电源不能接反。
4、主要参数设定与调试
   F71=1  恢复出厂设定值
   F12=3  模拟电流／电压端子（IS-GND）的电流输入设定，范围：DCO-20mA
   FIO=2  控制端子控制
   P17    下限率
   P16    上限率
   F93=1  禁止变频器反向运转
   F11=4  选择模拟反馈的闭环控制功能
   F90=2  由VS模拟电压给定0～10V
   F91=3  由IS模拟电流输入4-20mA
   F88    比例
   F89    积分
   设置完毕后经检查确认无误，再次检查电机线及控制线连接是否正确，也确认无误后通电运行。由于前期工作做的细致，试车一次成功。
5、结论
    该系统经过半年运行，变频器运行稳定，二台注水泵一般在40HZ左右运行，节能效果非常明显。一年内就收回了投资，设备机械磨损小，噪音明显下降，自动化程度提高，劳动强度减轻，电气和机械维修量大大降低，用户十分满意。