集输大队欢二联合站共有3台外调水泵, 由11名员工负责管理与维护, 日常运行1台机泵。由于管路输送装置系统布置的多样性, 以及生产工艺的特殊要求, 常常存在以下几种问题:
(1) 水泵大部分都是使用阀门控制法进行流量调节的, 即排量是通过改变泵出口阀门开关大小控制。因出口压力较高、扬程的富裕量大, 造成节流损失大。
(2) 泵出口阀门的压损大, 易使阀门受到严重冲刷而泄漏, 造成更换频繁。
(3) 机组负荷发生变化时, 只能靠调整阀门来调节, 控制比较困难。
(4) 阀门调节线性度差, 调节品质差, 同时由于频繁的对泵出口阀
门进行操作, 导致阀门的可靠性下降。
(5) 机组负荷低, 水泵电动机出现大马拉小车现象, 浪费大量电能。
通过关小或开大阀门来调节流量, 而转速则保持不变 (通常为额定转速) 。阀门控制法的实质是水泵本身的供水能力不变, 而是通过改变水路中的阻力大小来改变供水的能力。 (反映为供水流量) , 以适应用户对流量的需求。这时, 管路特性将随阀门开度的改变而改变, 但扬程特性则不变。
通过改变水泵的转速来调节流量, 而阀门开度则保持不变 (通常为最大开度) 。转速控制法的实质是通过改变水泵的全扬程来适应用户对流量的需求。当水泵的转速过改变时, 扬程特性将随之改变, 而管阻特性则不变。
以上方式均有效率低、调节范围小、速度慢、调节性能差、故障多等缺点。无法达到高效的调速性能。
由于外调水泵的实际流量比泵的额定流量小, 因此节电潜力较大。系统中外调水泵的液量控制是由变频器通过变送器的回馈压力值, 与事先预设在变频器中的压力值进行比较, 变频器中的PID调节器自动根据差值进行运算调节控制变频器变频调速运行。低压变频器内设了自动运行和工频降压启动运行两种运行方式, 实现了自动和手动控制相结合的目的。
该系统有二种控制方案, 分别是手动和自动。手动调频方式是人工在现场调试或压力传感器出现故障闭环控制回路被断开而采取的一种调节方式, 是一种开环控制系统。其控制框图如图二所示。自动调频方式是无需人工操作, 变频器可按照期望规律活预定程序运行, 从而实现调频功能。但是当出现排量波动较大时, 这种方法无法准确计量, 在正常的情况是自动调频方式, 是一种闭环控制环节。
本系统控制过程遵照Q/SY LH 0370-2011标准执行。系统有两种控制方式, 分别是手动调频、自动调频操作。正常情况下一般用变频运行, 工频作为变频的备用, 在变频故障或检修时暂时应用。
节能降耗是管理水泵的重点, 为了降低能耗, 该站于2012年在油田外调水泵上应用低压变频调速系统及压力闭环节电技术。通过对外调水泵进行了安装变频器实验, 2012年5月, 大队根据外调水泵的节能效果, 与相关科室进行论证, 对注水岗未使用变频器操作管理的1#、2#外调水泵进行了一拖二新变频器技术改造, 从而使外调水泵实现了变频器的操作管理。该系统自投运以来运行稳定, 通过调整PID自动运行参数, 变频器自动调节运行频率, 使1#、2#外调水泵的电流由160A±5下降到100A±5;电压由原来380V, 下降到320V;管道压力稳定运在1.0MPa左右。通过低压变频器节能新技术的应用, 2台外调泵的运行状况良好, 实现了电老虎向低能耗设备的转型, 并且采取压力闭环系统, 不仅保证了压力恒定, 减少用电量, 而且也减轻了操作人员的劳动强度, 运行状况十分正常, 达到了预期的运行效果。同时通过采取“五个一管理模式”, 即“一定、一测、一诊、一倒、一标记”, 以此维护保养机泵, 实现外调水泵日常管理。
外调水泵在控制中应用变频调速操作系统, 可以解决“小马拉大车”的水泵电机超载问题, 同时可也有效控制泵管压差, 提高泵效, 降低单耗, 很好地满足现场调节流量扬程的需要, 降低电能损耗, 降低工人的劳动强度, 延长水泵使用寿命, 提高系统的自动化水平, 成为水泵调速控制的主方向。
摘要：本文主要介绍低压变频调速系统的工作原理、现场运行操作步骤及其在水泵控制上的应用。通过采用低压变频调速系统后, 员工对外调水泵出口压力、流量进行实时监控时, 大大降低了员工劳动强度和操作风险。该系统变频调速自动化程度高, 节能效果明显, 社会效益和经济效益显著。
关键词：低压变频调速,外调水泵,操作
[1] 赵反帝, 陈彦文, 刘洪升;低压变频技术在水泵系统的应用;节能与环保, 2006, 50-51.
[2] 孙普杰, 赵宏, 解志安;水泵的节能改造实践;有色冶金节能;2014;26-32.
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