英威腾Goodrive300系列变频器在油田输油泵上的应用.DOC

英威腾Goodrive300系列变频器在油田输油泵上的应用 摘要：本文主要介绍了英威腾Goodrive300开环矢量型变频器在中国石油某分公司输油泵上的应用，Goodrive300变频器在其数字化输油系统中发挥了重要的作用，其控制性能可靠，节能效率高。输油泵的控制包括手动/自动切换控制，PLC控制系统与Goodrive300系列变频器工变频切换系统共同构成整个核心控制系统。本文以其中一台15KW的Goodrive300变频器为例分析其应用，并对英威腾Goodrive300开环矢量型通用变频器在输油泵上的应用提供推广方案。 关键词：变频器???输油泵??远程控制???PLC 一、?引言 ????? 中国石油某分公司是隶属于中国石油天然气股份有限公司（PetroChina）的地区性油田公司，工作区域在中国第二大盆地--鄂尔多斯盆地，横跨陕、甘、宁、内蒙古、晋五省（区），勘探总面积37万平方公里。该油田推行数字化管理，充分利用自动控制技术、计算机网络技术、油藏管理技术、数据整合技术、数据共享与交换技术，提升工艺过程的监控水平，建立全油田统一的生产管理、综合研究的数字化管理平台，节约了人力资源和提高了效益。 ????? 下图为该公司采油厂其中一作业区增压站的数字化管理流程图。 ????? 目前随着我国大部分油田原油含水率的不断增加、产量的变化及外输管道阻力的增大，油田用输油泵普遍存在着低效、高能耗的问题。为解决这一问题，不少油田采用了电机变频调速技术，由调整泵的电机转速取代出口调节阀，降低泵出口的压力损耗，取得了很好的节能效果。在油田增压站数字化建设流程中，其要求根据缓冲罐液位来调节输油泵的启停和转速，是实现输油智能化的重要表现，输油泵由异步电动机驱动，电机的控制就显得尤为重要，英威腾Goodrive300变频器不仅有很大的节能空间而且满足了输油工艺的智能调速要求。 ? 二、?变频输油泵应用环境分析 ????? 该公司采油厂其中一作业区所辖井场由于地处陕北延安山区，其井场并不集中，井场抽油机采集的油经过输油管道汇入增压站点，由增压站点经过计量和除气等必要的简单处理，经输油泵输出至联合站，然后至输油处统一外输调配。 ????? 为实现数字化智能输油和节约电能，油田井站提出变频控制输油的改造方案，要求可以实现据缓冲罐液位自动启停输油泵和调节输油泵转速，?增压站点有2台输油泵，一备一用，正常时要求变频控制输油泵且实现智能调节，当缓冲罐液位超高报警时将自动启用备用输油泵，整个输油控制系统要求无人值守，如下图。 ????? 井场站点提供380V/50HZ输入交流电源，根据井场采液量不同，各增压站点的输油泵配备的异步电动机功率也有所不同，从11KW到45KW不等，这就使得各站点要求的变频装置将有柜体尺寸和变频器型号的区别。经现场勘查，英威腾Goodrive300系列变频器可满足其要求，本文以11KW输油泵为例分析，下图为离心式输油泵结构示意图。 三、?使用变频调速节能分析 ????? 输油泵电机运转时，流量与转速成正比，随着油泵电机电机转速的变化，流量也随之变化，所以通过变频器控制，使油泵电机电机的转速、油泵电机的流量和压力可调，以此来达到现有的生产工艺要求。变频运行时的电机转速发生变化，电机负载电流也随着变化。当然电机转速的降低使变频输出电压也随之降低，油泵电机的负荷电流也随之降低。 ????? 当泵和电机已经确定，系统的能量利用率首先与泵的剩余扬程有关，其次是泵的运行状态(是否在高区)。变频调速就是从这两个方面来提高能量利用率，?从而达到节能目的。理论上，通过适当调节可使剩余扬程为零，并使泵在高效区工作。对剩余扬程较高的系统，其节能效果是十分显著的。 ????? 采用变频调速技术，则可调节泵的转速，使泵的特性曲线由1下移至2（如上图）[1]，?管道系统新的工作点为C点，泵的出口扬程与管路总压降相等，没有剩余扬程，不存在节流损失，因而能量利用率较高。根据相似原理，调速后泵的效率近似相等，可保证泵在高效区工作，因此节能效益十分可观。 ?四、?变频柜设计方案 ????? 根据英威腾多年的产品经验以及现场原有装备和要求，最终确定对控制变频柜提出工变频改造方案。现场输油泵的电机参数见下表： ????? 变频器与工变频电路安装在变频柜中，本地工变频切换在变频柜门上进行，工频本地启动和停止也设计在柜门上，变频启动和停止的本地直接用键盘操作，并预留有泵房直接启停的线路接口，其主安装后变频柜的结构如下所示。???????? 变频柜设计的电路如下所示。 ????? 变频器I/O控制接线未启用，只需提供给PLC一个故障信号，变频器功能码采用V4.19版本。变频器与西门子PC机通过RS485进行通讯，并且整个增压站中配置西门子PLC作为智能控制主站，监控室可通过PC