油田注水是中國很多油田保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要有效措施。其方法就是把地層中散布的油集中到油井，再提取上來。由于大慶油田屬于斷裂區(qū)塊油田，每個區(qū)塊注水范圍小，注水量隨開采狀況的變化，需要經(jīng)常調(diào)整，大部分注水站都存在額定流量與實際流量不相匹配的問題。而油田注水由于壓力高、水量大，注水電機大多是大功率電動機，電動機長期處于高耗能狀態(tài)運行，采用變頻調(diào)速裝置對油田注水泵用電動機實行變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實現(xiàn)注水泵變水量控制是一項非常有效的節(jié)能措施。 現(xiàn)有控制流量方式 常規(guī)情況下油田高壓注水采用閘板閥門控制來調(diào)節(jié)流量和壓力。根據(jù)工藝要求，不允許長時間小排量運行，否則泵內(nèi)溫度升高造成汽蝕和機件燒毀等問題，過去被迫采用大回流方法降低溫升，造成電力的大量消耗，給油田造成了大量的能源損失。 在原設(shè)計系統(tǒng)工況中，用兩臺注水泵進行系統(tǒng)注水。在未進行變頻調(diào)速改造中，該工況的注水系統(tǒng)能耗損失主要在控制閥節(jié)流上。通過分析，只有通過結(jié)合配注量，降低水壓，減少各注水井的閥門控制壓差，才能達到節(jié)能降耗的目的。 變頻系統(tǒng)原理說明 由于注水泵的實際流量比泵的額定流量小，因此節(jié)電潛力較大。系統(tǒng)中注水泵的注水控制是由變頻器通過變送器的回饋壓力值，與事先預設(shè)在變頻器中的壓力值進行比較，變頻器中的PID調(diào)節(jié)器自動根據(jù)差值進行運算調(diào)節(jié)控制變頻器變頻調(diào)速運行；同時，變頻器的運行參數(shù)通過內(nèi)部計算機接口和通訊協(xié)議傳輸至計算機工作站；在計算機上可以隨時檢測和控制系統(tǒng)運行壓力、電動機轉(zhuǎn)速、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流等參數(shù)，達到系統(tǒng)自動節(jié)能運行的目的。 基本原理圖如下： 變頻器系統(tǒng)與原有控制系統(tǒng)的比較 1） 采用變頻控制方式，其操作方便，無須手動調(diào)節(jié)進水閥門，極大的減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率。 2） 啟動噪音低，在啟動過程中電機從低頻開始緩慢加速，經(jīng)20秒后達到設(shè)定頻率，由于啟動電流很小，減小了對電網(wǎng)的沖擊，保護了用電設(shè)備，延長了電動機的使用壽命，提高了電機的效率，節(jié)約維修成本。 3） 系統(tǒng)采用一拖二控制方式，采用壓力變送器反饋電流信號（4—20mA）至變頻器中央處理器（CPU）,經(jīng)PID控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其輸出頻率的大小由作用處理器控制，使電機的轉(zhuǎn)速自動增加或降低；當壓力超過設(shè)定的目標值時即（＞5％）其中第一臺電機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器啟動第二臺電機變頻運行，保持水壓恒定。這樣不但減小了電動機的無功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。 4） 普通的工頻控制方式（原有的控制方式）則不能實現(xiàn)這樣的目的，其啟動和停止需要人操作，還需要調(diào)節(jié)進水的閥門開關(guān)來滿足工況要求，即費時又費力，且容易出現(xiàn)操作失誤，造成不必要的損失。工頻運行控制方式的電機的轉(zhuǎn)速是不可調(diào)節(jié)的，并且啟動電流大，當供水壓力超過所需的壓力值時需人工調(diào)節(jié)進水閥門的大小來滿足供水壓力。這時電機仍以滿負荷運行，多余的功率就消耗在閥門上，能源浪費很大。 從以上實際工況中分析，采用變頻調(diào)速的方式來滿足生產(chǎn)的需要，使得注水泵既可大流量，也可小流量，既可高壓力，也可低壓力運行?？梢杂脡毫﹂]環(huán)或流量閉環(huán)控制注水的壓力或流量，在注入站工況改變時，變頻器可以使注水泵自動調(diào)節(jié)注水壓力或流量。此時，泵的出口閥門全開，使泵的壓差減至為零。這樣，既節(jié)約了電能，又減少了閥門的維護量。還提高了系統(tǒng)的自動化水平，降低了系統(tǒng)的噪音，改善了工作的環(huán)境，減輕了工人的勞動強度。采用變頻調(diào)速來獲得實際需要的水流量，不但節(jié)約了電能，提高系統(tǒng)自動化運行程度；變頻器自動根據(jù)需求量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而且平滑穩(wěn)定，減少了人員的勞動強度；水泵的運行參數(shù)得以改進，系統(tǒng)效率大為提高。