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tengGoodrive300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

　　該gai公gong司si采cai油you廠chang其qi中zhong一yi作zuo業ye區qu所suo轄xia井jing場chang由you於yu地di處chu陝shan北bei延yan安an山shan區qu

，其qi井jing場chang並bing不bu集ji中zhong
，井jing場chang抽chou油you機ji采cai集ji的de油you經jing過guo輸shu油you管guan道dao彙hui入ru增zeng壓ya站zhan點dian，由you增zeng壓ya站zhan點dian經jing過guo計ji量liang和he除chu氣qi等deng必bi要yao的de簡jian單dan處chu理li，經jing輸shu油you泵beng輸shu出chu至zhi聯lian合he站zhan，然ran後hou至zhi輸shu油you處chu統tong一yi外wai輸shu調tiao配pei。

　　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2taishuyoubeng
，yibeiyiyong，zhengchangshiyaoqiubianpinkongzhishuyoubengqieshixianzhinengtiaojie，danghuanchongguanyeweichaogaobaojingshijiangzidongqiyongbeiyongshuyoubeng，zhenggeshuyoukongzhixitongyaoqiuwurenzhishou，ruxiatu。

　　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)、youbengdianjideliuliangheyaliketiao，yicilaidadaoxianyoudeshengchangongyiyaoqiu。bianpinyunxingshidedianjizhuansufashengbianhua

，dianjifuzaidianliuyesuizhebianhua。dangrandianjizhuansudejiangdishibianpinshuchudianyayesuizhijiangdi，youbengdianjidefuhedianliuyesuizhijiangdi。

　　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， congerdadaojienengmude。lilunshang，tongguoshidangtiaojiekeshishengyuyangchengweiling，bingshibengzaigaoxiaoqugongzuo。duishengyuyangchengjiaogaodexitong，qijienengxiaoguoshishifenxianzhude。

　　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C點(dian)，泵(beng)的(de)出(chu)口(kou)揚(yang)程(cheng)與(yu)管(guan)路(lu)總(zong)壓(ya)降(jiang)相(xiang)等(deng)
，沒(mei)有(you)剩(sheng)餘(yu)揚(yang)程(cheng)，不(bu)存(cun)在(zai)節(jie)流(liu)損(sun)失(shi)

，因(yin)而(er)能(neng)量(liang)利(li)用(yong)率(lv)較(jiao)高(gao)。根(gen)據(ju)相(xiang)似(si)原(yuan)理(li)

，調(tiao)速(su)後(hou)泵(beng)的(de)效(xiao)率(lv)近(jin)似(si)相(xiang)等(deng)
，可(ke)保(bao)證(zheng)泵(beng)在(zai)高(gao)效(xiao)區(qu)工(gong)作(zuo)，因(yin)此(ci)節(jie)能(neng)效(xiao)益(yi)十(shi)分(fen)可(ke)觀(guan)。

　　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PLCmokuaicaijihuanchongguanyemianshujuyongyuzidongkongzhishuyoubengdeqiting，dangyemianchaogaobaojingshi，beiyongbengjiangzidongkaiqi，bianpinshuyoubengyebianpinyunxing，shixianwurenzhishou。

　　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, bianpinzidongyunxingdiyushoudongyunxingwaishuyoudanhao。tongjijieguobiaoming，zidongbianpinyunxingzengyazhandewaishudanhaoyaodiyushoudongbianpinyunxingdezengyazhanwaishudanhao。fenxirenwei
， 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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