2017-12-25
一、高压变频器在注水系统中的应用
1、水泵调速运行的节能原理
水泵工频定速运行时，为了保证管网压力及流量，同时保证电机不过载，只能靠改变泵出口阀门来调节泵的运行。水泵经关阀调节后，在小流量、高扬程的工况下运行，泵管压差增大，单耗增高。假设水泵原来在工况点B运行时，出口阀门处于全开状态，出水流量为QB，扬程为HB，如果想减少注水量，下降为QA，水泵在没有安装任何调整装置的情况下，只能通过关阀调节使出水量保持在QA，那么就有QA×（HA-HB）的功损失在出口阀门上，这样，不仅浪费了大量电能，而且出口阀门长期在水流冲击作用下故障增多，寿命缩短。
2、设备改造及运行情况
经过我方多次论证，根据采油作业二区注水系统运行及现场实际情况，决定在某注水站1800KW注水电机上采用泰州伟创高压大功率变频器，该设备具有如下优点：
全中文操作界面，彩色液晶触摸屏；
输入功率因数高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波抑制装置；
输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械振动，输出线可以长达1000米；
功率电路模块化设计，维护简单；
高压主回路与控制器之间为光纤连接，安全可靠；
完整的故障监测电路、精确的故障报警保护；
内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要；
可灵活选择现场控制/远程控制；
可接受和输出0～10V/4～20mA工业标准信号；
可根据用户需要内置PID调节器；
完整的通用变频器参数设定功能；
高效率（>96%）
二、节能及经济效益分析
我们对2016年8月份、9月份沈四注水站注水泵1800KW高压电机每天运行的主要参数电量、注水量进行了认真的统计，并与2017年同期统计数据进行比较、分析，结论如下：
1、直接经济效益
1）注水单耗由去年同期的7.87KWh/m3降低到目前的6.33KWh/m3；
2）按年注水量为150×104m3，电价按0.46元/KWh，年运行时间按7200小时计算，则年可节约电量为231×104KWh，节约电费为106.26万元。
2、间接经济效益
1）在工频50Hz电网直接启动时,对电网和电机的机械冲击较大,声响很大,估算其启动一次的损耗为:Ws=0.5J（1+r1/r2）Tm /（Tm-TL）,离心泵负载的平方转矩特性与异步电动机起动时的机械特性曲线部分相似,可以Tm/（Tm-TL）=1计.而变频软起动损耗很小,只有上述Ws十分之一,则每年的起动节能也是很可观的。
2）当采用泰州伟创变频器调速时，50Hz满载时功率因数为接近l，工作电流比电机额定电流值要低许多,这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用,可以为电网节约容量。
3）采用变频调速后，可以避免因通过阀门控制使泵过多偏离额定工作区而引起的振动，这种振动严重时会引起悬臂泵轴头断裂。由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件如密封、轴承的寿命，特别是减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。
三、总结
1、根据高压大功率变频器在油田注水系统的运行情况以及实际节能效果来看，对注水泵采用变频调速装置的改造达到了预期的效果，实现了降低注水单耗及改善工艺的目的，由此证明该项目的改造是成功的。
2、通过运行实践我们也发现，本系统中高压变频器的节能效果与系统管网的压力及沈二注水站定速泵阀门的开度有着直接的关系，有必要逐步摸索运行规律，寻找一个最佳的运行工况点，以便充分发挥高压变频装置的性能；挖掘更大的节能潜力。
3、如果将沈二注水站的定速泵改造成变速泵，二者同时进行变速调节，则综合节能效果会更佳。
4、通过目前运行单耗对比分析，二年内即可收回高压大功率变频系统改造的全部投资。
公司为veichi伟创总代理、kinco步科核心代理，其他代理品牌有三菱、西门子、松下、欧姆龙、永宏、禾川、信捷、威纶、深圳显控。
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