摘要：本文主要介紹了英威騰Goodrive300開環矢量型變頻器在中國石油某分公司輸油泵上的應用，Goodrive300變頻器在其數字化輸油係統中發揮了重要的作用，其控製性能可靠，節能效率高。輸油泵的控製包括手動/自動切換控製，PLC控製係統與Goodrive300係列變頻器工變頻切換係統共同構成整個核心控製係統。本文以其中一台15KW的Goodrive300變頻器為例分析其應用，並對英威騰Goodrive300開環矢量型通用變頻器在輸油泵上的應用提供推廣方案。

　　關鍵詞：變頻器   輸油泵  遠程控製   PLC

　　一、 引言

　　中國石油某分公司是隸屬於中國石油天然氣股份有限公司（PetroChina）的地區性油田公司，工作區域在中國第二大盆地--鄂爾多斯盆地
，橫跨陝、甘
、寧
、內蒙古、晉五省（區），勘探總麵積37萬平方公裏。該油田推行數字化管理，充分利用自動控製技術
、計算機網絡技術、油藏管理技術、數據整合技術、數據共享與交換技術，提升工藝過程的監控水平，建立全油田統一的生產管理
、綜合研究的數字化管理平台


，節約了人力資源和提高了效益。

　　下圖為該公司采油廠其中一作業區增壓站的數字化管理流程圖。

　　目前隨著我國大部分油田原油含水率的不斷增加、產量的變化及外輸管道阻力的增大，油田用輸油泵普遍存在著低效、高(gao)能(neng)耗(hao)的(de)問(wen)題(ti)。為(wei)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)
，不(bu)少(shao)油(you)田(tian)采(cai)用(yong)了(le)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)
，由(you)調(tiao)整(zheng)泵(beng)的(de)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)取(qu)代(dai)出(chu)口(kou)調(tiao)節(jie)閥(fa)，降(jiang)低(di)泵(beng)出(chu)口(kou)的(de)壓(ya)力(li)損(sun)耗(hao)
，取(qu)得(de)了(le)很(hen)好(hao)的(de)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)。在(zai)油(you)田(tian)增(zeng)壓(ya)站(zhan)數(shu)字(zi)化(hua)建(jian)設(she)流(liu)程(cheng)中(zhong)
，其(qi)要(yao)求(qiu)根(gen)據(ju)緩(huan)衝(chong)罐(guan)液(ye)位(wei)來(lai)調(tiao)節(jie)輸(shu)油(you)泵(beng)的(de)啟(qi)停(ting)和(he)轉(zhuan)速(su)，是(shi)實(shi)現(xian)輸(shu)油(you)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)重(zhong)要(yao)表(biao)現(xian)，輸(shu)油(you)泵(beng)由(you)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)驅(qu)動(dong)，電(dian)機(ji)的(de)控(kong)製(zhi)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)
，英(ying)威(wei)騰(teng)Goodrive300變頻器不僅有很大的節能空間而且滿足了輸油工藝的智能調速要求。

　　二、 變頻輸油泵應用環境分析

　　gaigongsicaiyouchangqizhongyizuoyequsuoxiajingchangyouyudichushanbeiyananshanqu，qijingchangbingbujizhong
，jingchangchouyoujicaijideyoujingguoshuyouguandaohuiruzengyazhandian，youzengyazhandianjingguojilianghechuqidengbiyaodejiandanchuli，jingshuyoubengshuchuzhilianhezhan，ranhouzhishuyouchutongyiwaishutiaopei。

　　為wei實shi現xian數shu字zi化hua智zhi能neng輸shu油you和he節jie約yue電dian能neng，油you田tian井jing站zhan提ti出chu變bian頻pin控kong製zhi輸shu油you的de改gai造zao方fang案an，要yao求qiu可ke以yi實shi現xian據ju緩huan衝chong罐guan液ye位wei自zi動dong啟qi停ting輸shu油you泵beng和he調tiao節jie輸shu油you泵beng轉zhuan速su
， 增壓站點有2台tai輸shu油you泵beng，一yi備bei一yi用yong，正zheng常chang時shi要yao求qiu變bian頻pin控kong製zhi輸shu油you泵beng且qie實shi現xian智zhi能neng調tiao節jie，當dang緩huan衝chong罐guan液ye位wei超chao高gao報bao警jing時shi將jiang自zi動dong啟qi用yong備bei用yong輸shu油you泵beng，整zheng個ge輸shu油you控kong製zhi係xi統tong要yao求qiu無wu人ren值zhi守shou

，如ru下xia圖tu。

　　井場站點提供380V/50HZ輸入交流電源，根據井場采液量不同，各增壓站點的輸油泵配備的異步電動機功率也有所不同，從11KW到45KW不等，這就使得各站點要求的變頻裝置將有櫃體尺寸和變頻器型號的區別。經現場勘查，英威騰Goodrive300係列變頻器可滿足其要求，本文以11KW輸油泵為例分析
，下圖為離心式輸油泵結構示意圖。

　　三、 使用變頻調速節能分析

　　輸shu油you泵beng電dian機ji運yun轉zhuan時shi
，流liu量liang與yu轉zhuan速su成cheng正zheng比bi
，隨sui著zhe油you泵beng電dian機ji電dian機ji轉zhuan速su的de變bian化hua

，流liu量liang也ye隨sui之zhi變bian化hua

，所suo以yi通tong過guo變bian頻pin器qi控kong製zhi，使shi油you泵beng電dian機ji電dian機ji的de轉zhuan速su

、油(you)泵(beng)電(dian)機(ji)的(de)流(liu)量(liang)和(he)壓(ya)力(li)可(ke)調(tiao)，以(yi)此(ci)來(lai)達(da)到(dao)現(xian)有(you)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)。變(bian)頻(pin)運(yun)行(xing)時(shi)的(de)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)
，電(dian)機(ji)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)也(ye)隨(sui)著(zhe)變(bian)化(hua)。當(dang)然(ran)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)的(de)降(jiang)低(di)使(shi)變(bian)頻(pin)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也(ye)隨(sui)之(zhi)降(jiang)低(di)，油(you)泵(beng)電(dian)機(ji)的(de)負(fu)荷(he)電(dian)流(liu)也(ye)隨(sui)之(zhi)降(jiang)低(di)。

　　當泵和電機已經確定，係統的能量利用率首先與泵的剩餘揚程有關，其次是泵的運行狀態(是否在高區)。變頻調速就是從這兩個方麵來提高能量利用率
， 從cong而er達da到dao節jie能neng目mu的de。理li論lun上shang
，通tong過guo適shi當dang調tiao節jie可ke使shi剩sheng餘yu揚yang程cheng為wei零ling，並bing使shi泵beng在zai高gao效xiao區qu工gong作zuo。對dui剩sheng餘yu揚yang程cheng較jiao高gao的de係xi統tong，其qi節jie能neng效xiao果guo是shi十shi分fen顯xian著zhu的de。

　　采用變頻調速技術，則可調節泵的轉速，使泵的特性曲線由1下移至2（如上圖）[1]， 管道係統新的工作點為Cdian，bengdechukouyangchengyuguanluzongyajiangxiangdeng，meiyoushengyuyangcheng
，bucunzaijieliusunshi，yinernengliangliyonglvjiaogao。genjuxiangsiyuanli，tiaosuhoubengdexiaolvjinsixiangdeng
，kebaozhengbengzaigaoxiaoqugongzuo，yincijienengxiaoyishifenkeguan。

　　四
、 變頻櫃設計方案

　　根據英威騰多年的產品經驗以及現場原有裝備和要求，最終確定對控製變頻櫃提出工變頻改造方案。現場輸油泵的電機參數見下表：

　　變(bian)頻(pin)器(qi)與(yu)工(gong)變(bian)頻(pin)電(dian)路(lu)安(an)裝(zhuang)在(zai)變(bian)頻(pin)櫃(gui)中(zhong)，本(ben)地(di)工(gong)變(bian)頻(pin)切(qie)換(huan)在(zai)變(bian)頻(pin)櫃(gui)門(men)上(shang)進(jin)行(xing)
，工(gong)頻(pin)本(ben)地(di)啟(qi)動(dong)和(he)停(ting)止(zhi)也(ye)設(she)計(ji)在(zai)櫃(gui)門(men)上(shang)，變(bian)頻(pin)啟(qi)動(dong)和(he)停(ting)止(zhi)的(de)本(ben)地(di)直(zhi)接(jie)用(yong)鍵(jian)盤(pan)操(cao)作(zuo)，並(bing)預(yu)留(liu)有(you)泵(beng)房(fang)直(zhi)接(jie)啟(qi)停(ting)的(de)線(xian)路(lu)接(jie)口(kou)
，其(qi)主(zhu)安(an)裝(zhuang)後(hou)變(bian)頻(pin)櫃(gui)的(de)結(jie)構(gou)如(ru)下(xia)所(suo)示(shi)。       

　　變頻器I/O控製接線未啟用
，隻需提供給PLC一個故障信號，變頻器功能碼采用V4.19版本。變頻器與西門子PC機通過RS485進行通訊，並且整個增壓站中配置西門子PLC作為智能控製主站，監控室可通過PC機的操作界麵來手動遠程的啟停輸油泵並控製其轉速。西門子的PLC模mo塊kuai采cai集ji緩huan衝chong罐guan液ye麵mian數shu據ju用yong於yu自zi動dong控kong製zhi輸shu油you泵beng的de啟qi停ting，當dang液ye麵mian超chao高gao報bao警jing時shi，備bei用yong泵beng將jiang自zi動dong開kai啟qi，變bian頻pin輸shu油you泵beng也ye變bian頻pin運yun行xing
，實shi現xian無wu人ren值zhi守shou。

　　本方案變頻器采用的主要控製方式是RS485遠(yuan)程(cheng)通(tong)訊(xun)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，在(zai)各(ge)增(zeng)壓(ya)點(dian)的(de)配(pei)電(dian)控(kong)製(zhi)室(shi)中(zhong)
，不(bu)僅(jin)僅(jin)有(you)輸(shu)油(you)泵(beng)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)櫃(gui)，有(you)的(de)還(hai)有(you)注(zhu)水(shui)泵(beng)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)櫃(gui)，而(er)且(qie)往(wang)往(wang)功(gong)率(lv)較(jiao)輸(shu)油(you)泵(beng)大(da)
，在(zai)配(pei)電(dian)控(kong)製(zhi)室(shi)中(zhong)還(hai)有(you)PLC控製櫃，整個配電控製室一般隻有8~12平方左右，所以
，我們的變頻控製櫃工作在有電磁幹擾的環境中，其EMC要求要注意2方麵
，即幹擾和抗幹擾。由於隻是一般的輻射幹擾較多
，變頻器采用帶屏蔽的雙絞線作為RS485通訊線即可，其他要求嚴格的控製線（如注水泵通訊線）也應采用帶屏蔽的雙絞線
，現場運行表明是可靠的。

　　使用變頻調速輸油，在工藝及控製技術上實現了兩大突破：一是將緩衝罐液位分段
，在不同液位段泵運行頻率不同，進而更精確、有效地控製混輸泵的運行；二是充分考慮冬季輸油混輸泵運行特點及當前輸油量，設定啟泵、停泵液位，使停泵時間不超過1小時
，對泵自身是一種保護，又不會使下遊管線中油水混合物因長時間不流動而凍結。

　　五
、 運行效果分析

　　隨sui著zhe該gai油you田tian數shu字zi化hua建jian設she工gong程cheng的de推tui進jin，目mu前qian
，采cai油you廠chang基ji本ben實shi現xian了le增zeng壓ya點dian數shu字zi化hua管guan理li，而er所suo有you的de輸shu油you泵beng都dou已yi實shi現xian工gong變bian頻pin運yun行xing。經jing過guo長chang時shi間jian的de現xian場chang運yun行xing
，變bian頻pin調tiao速su的de優you勢shi凸tu顯xian：

　　（1） 實施變頻調速的增壓站外輸單耗比無變頻增壓站單耗低40%，節電效果較好。

　　（2）輸油泵匹配越差即增壓站的負荷率越低，變頻改造後的節電效果越好。增壓站外輸泵負荷率高於85% 時, 節電效果明顯降低。

　　（3）沿程摩阻相近的條件下, 變bian頻pin自zi動dong運yun行xing低di於yu手shou動dong運yun行xing外wai輸shu油you單dan耗hao。統tong計ji結jie果guo表biao明ming，自zi動dong變bian頻pin運yun行xing增zeng壓ya站zhan的de外wai輸shu單dan耗hao要yao低di於yu手shou動dong變bian頻pin運yun行xing的de增zeng壓ya站zhan外wai輸shu單dan耗hao。分fen析xi認ren為wei， 變頻自動運行時

，電機的轉速根據液位自動調整，能夠保證外輸能力與需求時時匹配
；而變頻開環運行時

，電機的轉速需要崗位工人根據液位手動調節，如果增壓站的外輸液量不穩定，工人調整遠不如設備自動調整, 這樣勢必造成外輸單耗的升高。

　　六、 結束語

　　通(tong)過(guo)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)運(yun)行(xing)觀(guan)察(cha)和(he)一(yi)線(xian)員(yuan)工(gong)的(de)反(fan)饋(kui)，無(wu)人(ren)操(cao)作(zuo)自(zi)動(dong)變(bian)頻(pin)連(lian)續(xu)輸(shu)油(you)運(yun)行(xing)可(ke)靠(kao)，完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)增(zeng)壓(ya)點(dian)生(sheng)產(chan)工(gong)程(cheng)流(liu)程(cheng)要(yao)求(qiu)
，杜(du)絕(jue)了(le)人(ren)工(gong)操(cao)作(zuo)易(yi)造(zao)成(cheng)緩(huan)衝(chong)罐(guan)溢(yi)罐(guan)等(deng)事(shi)故(gu)發(fa)生(sheng)，提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)安(an)全(quan)、減輕了人工勞動強度，並且輸油泵整體節能達20%以上
，受到一線操作人員及采油作業區好評。輸油泵工變頻自動控製方案現已廣泛應用於整個油田各增壓點，英威騰Goodrive300開環矢量型通用變頻器可靠性高
，功能豐富，已在油田增壓點大量長期運行。

　　關於英威騰：

　　英威騰，成立於2002年
，致力於成為全球領先、受人尊敬的電氣傳動
、工業控製、新能源領域產品與服務供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業，總部員工1100多人
，國內、外辦事處30餘個，控股子公司9家，業務涉及電氣傳動
、工業自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理
、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中、低壓通用及各行業專用豐富的產品係列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。

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