油田注水系统中TD2000变频器的应用研究

油田注水普遍采用柱塞泵，在工频条件下，由于电机转速恒定，柱塞往复频率是恒定的，因此，排量也是恒定的。另一方面，注水泵电机一般配置功率都较大，启动冲击电流大，对附近的设备有影响，而且能耗也大。

　　1 变频调速应用于注水泵的意义

　　异步电机的转速与其电源频率成正比，即：

　　n=60f(1一s) ， (1)

　　式中 n—— 电机转速，rpm;

　　f——电源频率，Hz;

　　s——异步电机的转差率，% ;

　　p—— 电机极对数。

　　变频调速就是通过改变电机定子绕组供电的频率(f)来达到调速的目的，其基本原理是通过整流一稳压一逆变，把50 Hz的工频电源转换为频率可调的电源，应用于电机，从而达到调整电机转速的目的。

　　在注水泵上使用变频技术，就可以实现对泵的排量的控制。这样，在一定范围内，实际配注需要多少量，注水泵就排出多少量，消除泵的无效回流，改善泵的运行工况，降低对设备的磨损。而且，通过使用变频器，可使电机平滑启动，方便的调节转速，在轻载、低频的情况下，还具有很好的节能效果。

　　2 电气设计

　　由于注水泵属平方转矩负载，因此，通过选用艾默生TD20OOG型变频器作为变频控制的主体，利用变频器自带的控制调节功能，结合注水泵及电机所需的保护以及注水工艺要求，完成了变频控制柜的设计。

　　2.1 变频柜设计

　　(1)变频柜要实现一柜两泵的控制功能，既控制柜中通过手动切换、选择，可以使一台变频器分别应用于相邻的两台注水泵，这样，在一台泵有故障时，可以通过电气切换使另一台泵使用变频，提高变频器的利用率。

　　(2)注水泵自带的保护(进出口压力、机油压力、电机温度等)信号进变频柜，实现连锁保护。

　　(3)利用变频器自带的PID调节模块，设计闭环控制功能，通过检测泵出口汇管压力，与设定压力进行PI运算，自动控制变频器的输出频率。

　　(4)旁路功能：即变频柜的电源接人考虑两个回路，分别引自两台原注水泵启动柜电源，人口、出口设切换开关，这样，在变频柜有故障时，可以使用原启动柜控制注水泵。

　　2.2 主电路设计

　　为了实现一柜两泵的功能，在主电路设计中，考虑了变频器的双入双出回路，通过交流接触器1KM、2KM选择变频器的电源;通过交流接触器KM1、KM2控制变频器输出到两台泵(图1)。