[00145061]一種油田用的水源井變頻節能監控系統

1、課題來源與背景： 油田大部分水源井存在著泵容量大與管線設計規格小不相匹配,電潛泵的實際負荷遠小于其額定功率,處于大馬拉小車的工況,造成了節流運行或反輸回流等現象,導致功率因數低下,有功功率和無功功率過大,因沒有采取相應的節能措施,浪費電能十分嚴重。水源井因未裝水位監測裝置,動液面無法檢測,每次修井時,只能通過出水管觀察靜液面,每年因水抽干不能自動斷開電,燒壞的電潛泵占每年整個水源井電潛泵損壞的65%左右,電潛泵空轉不安全,還存在著浪費大量電能的問題,修井周性期短、費用高,修井工勞動強度大,水源井供水不足,向地層注水量減少,嚴重影響了原油產量的完成。 2、技術原理及性能指標： 恒壓變頻控制系統主要有壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、電潛泵以及低壓電器組成。系統主要的任務是利用恒壓控制單元使變頻器控制電潛泵,實現管網壓力的恒定和電潛泵電機的軟起動,同時還要能對運行數據進行傳輸和監控。恒壓控制系統通過安裝管道上的壓力變送器實時地測量參考點的壓力,檢測管網出口壓力,并將其轉換為4-20mA的電信號,此檢測信號是實現恒壓控制的關鍵參數。由于電信號為模擬量,故必須通過PLC的A/D轉換模塊才能讀入并與設定值進行比較,將比較后的偏差值進行PID運算,再將運算后的數字信號通過D/A轉換模塊轉換成模擬信號作為變頻器的輸入信號,控制變頻器的輸出頻率,從而控制電動機的轉速。 1)人機界面觸摸屏能動態集中監控水源井水位、出水壓力和流量,電潛泵的電壓、電流、有功功率和功率因數。 2)變頻軟啟動、軟停止能使電潛泵啟動和停止平穩,減少了對電網和機械設備的沖擊。 3)電潛泵能運行在最佳平穩狀態,節能效果顯著,功率因數可提高到0.95以上,綜合節電率達到20%以上,同時減少了供電線路的損耗,增加了變壓器帶載能力。 4)水源井電潛泵在高水位自動啟動向外抽水,低水位時自動斷電停止向外抽水,水不會抽干燒壞電潛泵,減少了生產運行成本,延長水源井維修周期,降低了修井工的勞動強度,確保了水源井供水正常進行。 3、技術的創造性與先進性： 1)可方便地實現電潛泵的軟起動。電潛泵通過變頻器從0-50HZ緩慢加速起動,減少了電潛泵因突然高速起動所帶來的影響,減少了直接起動時起動電流對電網的沖擊。 2)提高了功率因數,改善電潛泵電源質量,保證電潛泵的功率與實際負荷相匹配,達到系統節能運行的目的。 3)可方便地實現自動控制,使被調節量得到更平穩的調節,增強了系統的穩定性和可靠性。 4)改變一往對單參數監控器花大量時間和精力進行觀測、分析、匯總和控制,避免操作步驟繁瑣,效率低、數據處理的可靠性差、不能動態監測水源井水位、出水壓力和流量,電潛泵電參數,提高了管理效率,降低了修井工的勞動強度。節能減排、延長了修井周期、節約了修井成本,綜合效益十分可觀,為油田水源井正?；a提供了可靠的節能監控裝置。技術達到國內領先水平。 4、技術的成熟程度,適用范圍和安全性： 目前進入批量階段,供液方式朝向高效節能、自動可靠的方向發展,變頻調速技術以其顯的節能效果和穩定可靠的控制方式得到了廣范的應用。水源井變頻節能監控裝置是針對油田水源井電潛泵沒有采取節能措施,水抽干時電潛泵不能自動斷電工作等實際問題,研制出的新概念水源井變頻節能監控裝置。一是節能效果顯著,功率因數可提高到0.95以上,綜合節電率達到20%以上,同時減少了供電線路的損耗,增加了變壓器的帶載能力;二是在開、停機時能減小電流對電網的沖擊以及管內壓力對管網系統的沖擊;三是能減小電潛泵、電機自身的機械沖擊損耗。為油田水源井正?；a提供了可靠的節能監控裝置。符合油田公司HSE要求。 5、應用情況及存在的問題：目前在油田已推廣應用30余套,技術性能穩定。