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国产高压大功率变频器在油田注水系统中的应用与实践（下）

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，决定在沈四注水站1800KW注水电机上采用利德华福公司生产的HARSVERT-A06/220高压大功率变频器，该设备具有如下优点：

全中文WINDOWS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%)

无纺布HARSVERT-A06/220高压变频调速设备于2003年7月24日开始试运行， 正式投入运行的时间是8月1日，最初采用开环方式运形，即通过观测注水量变化，人工调节电机频率，改变电机转速，采集不同流量、压力变化点，摸索运行经验，2003年8月27日改 6大高耗能行业节能情势延续向好到闭环运行，通过采集管干压压力信号，追踪管压力幅值的变化，自动调节电机转速，达到人机一体，自能化控制。通过近两个月的运行来看，HARSVERT-A06/220高压变频调速装置各种保护功能齐全，具备直流母线过欠压，功率单元驱动故障，变压器温度报警及UPS掉电，柜门非法打开等轻重故障报警，尤其具备流量及压力上下限报警功能，可以有效避免流量过低时水泵发生气蚀现象，保证的设备的安全运行。利用该设备的工控机界面，可以非常直观的观测到变频器的输入输出电压和电流波形、同时还可实时采集到注水泵的注水量、耗电量、实际管压力的瞬时变化和累计数据，便于现场工作人员进行节能分析和管理。

四、节能及经济效益分析

我们对2003年推动铜基新材料发展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2002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；

沈四注水站年九月份注水单耗对比图

2）美式插头按年注水量为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电直接启动时,对电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/光纤线缆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,则每年的钢筘起动节能也是很可观的。

2）当采用变频调速时，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。

五、总结

1、根据高压大功率变频器在油田注水系最新数据显示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。

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