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、gaonenghaodewenti。weijiejuezheyiwenti
，bushaoyoutiancaiyongledianjibianpintiaosujishu，youtiaozhengbengdedianjizhuansuqudaichukoutiaojiefa，jiangdibengchukoudeyalisunhao，qudelehenhaodejienengxiaoguo。zaiyoutianzengyazhanshuzihuajiansheliuchengzhong，qiyaoqiugenjuhuanchongguanyeweilaitiaojieshuyoubengdeqitinghezhuansu，shishixianshuyouzhinenghuadezhongyaobiaoxian，shuyoubengyouyibudiandongjiqudong，dianjidekongzhijiuxiandeyouweizhongyao，yingweitengGoodrive300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

　　shuyoubengdianjiyunzhuanshi，liuliangyuzhuansuchengzhengbi，suizheyoubengdianjidianjizhuansudebianhua，liuliangyesuizhibianhua，suoyitongguobianpinqikongzhi
，shiyoubengdianjidianjidezhuansu
、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

　　suizhegaiyoutianshuzihuajianshegongchengdetuijin
，muqian，caiyouchangjibenshixianlezengyadianshuzihuaguanli
，ersuoyoudeshuyoubengdouyishixiangongbianpinyunxing。jingguochangshijiandexianchangyunxing
，bianpintiaosudeyoushituxian：

　　（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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