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自动化控制在注水设备管理中的应用(二)

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  • 发布时间:2020-11-18 17:23
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【概要描述】1正文 1.1注水设备能耗控制及能耗监测 1.1.1能耗控制 在提高注水系统效率方面,除了不断优化注水工艺、合理制定生产运行参数等工作外,就是保证注水泵本身效率的问题了,为了使注水泵的运行能够适应注水量的需求,根据容积泵的运行特点,最适合的改造手段就是变频控制系统的应用。 目前油田所用的大多数柱塞泵都实施了自动变频控制系统改造,就是以自动控制的变频柜来取代原注水泵自带的普通控制柜,从而避免以人工调节回流量来适应注水需求的控制方式造成无效回流,增加注水单耗。目前大部分注水站都是多台注水泵并联运行的,因此就需要一套自动软切换控制器来实现变频系统的一拖多运行,即注水泵采取变频启动方式,变频调节受注水泵出口汇管压力控制,当压力未达到注水要求,自动提升变频频率,当第一台注水泵频率达到50Hz时,自动切换至工频运行,第二台注水泵继续变频启动,直至压力满足注水压力要求,当注水量和注水压力波动时,变频器通过频率调节来满足注水要求,从而避免了多台泵工频运行,开回流的能源浪费。在这种控制系统下,注水泵的效率可以得至最大的提升,系统中所有注水泵的输出压力都是工艺要求的压力,水量调节由变频系统完成,没有回流损耗。 1.1.2能耗监测 注水泵是油田生产中最主要的能耗设备之一,对注水泵的能耗监测已全部实现了单设备用电计量,所配备的运行监测系统能够实时监测注水的出口压力、进口压力、出口流量、机油温度、电机温度、三相电压、三相电流、超温、超压、欠压、过载、过流报警及自动紧急停止等功能。但在节能需求越来越高的情况下,传统的单一电力计量模式已远不能满足对注水设备进行能耗监测的需求,有功功率、无功功率、有功电度、无功电度等参数,也是注水泵重要的能耗指标,建立电机的全电参数监测就显得格外重要。 1.2注水设备能耗监测的需求及目前系统存在的问题 1.2.1设备及配套装置 目前注水系统常用的注水泵及配套电气控制设备相对于生产需求比较落后,在设备安装完成后,进行运行监测及控制系统实施时需要对新设备进行改进,造成很多的无效工作量及工期拖延,主要表现在以下几个方面: 一是注水泵的进出口压力及机油室温度保护系统仍采用机械电接点仪表进行保护,由于注塞间歇工作造成的冲击,尽管厂家采取了长管缓冲措施,表针摆幅仍然很大,使出口最高压力及吸入口最低压力无法准确设定,往往是压力表还没到检定周期就已因振动损坏,需频繁更换电接点仪表;另外,在进行监测系统实施时,由于电接点仪表的精度远远达不到要求,所以这些设备需要拆除,更换成压力变送器、温度传感器,造成仪表浪费。 二是电机按照工频运行配套,由于注水泵在变频运行时,负载为恒转矩特性,在低频时,由于电机转速低,发热量不变而造成电机过热,需要进行散热系统的改造,新增专用的散热风机。 三是原电机上未预留温度变送器安装孔,监测系统实施时很不方便。 1.2.2能耗控制系统 目前柱塞式注水泵站都采用了一拖多的变频自动控制系统进行注水压力自动控制,但在系统设计时,很少安装全套的变频器进口、出口滤波器及平波电抗器,造成变频的高次谐波进入电网及电机,使电机能耗增加。同时,使变频拖动电机的电参数测量失去准确性。 1.2.3监测系统 在注水泵监测系统设计时,很少考虑到注水电机全电参数监测,而没有电参数数据,就不能及时反应出注水泵的运行效率,使注水泵的一些潜在问题不能及时发现,比如注水泵阀座轻微漏失造成效率下降的情况。只有当注水泵表现出故障噪音、出口流量明显变小等问题时,才会发现并进行维修。而这时,可能注水泵已以低效运行了相当长的时间了。尤其是在变频拖动运行的情况下,这一故障更加不容易被发现。

自动化控制在注水设备管理中的应用(二)

【概要描述】1正文

1.1注水设备能耗控制及能耗监测

1.1.1能耗控制

在提高注水系统效率方面,除了不断优化注水工艺、合理制定生产运行参数等工作外,就是保证注水泵本身效率的问题了,为了使注水泵的运行能够适应注水量的需求,根据容积泵的运行特点,最适合的改造手段就是变频控制系统的应用。

目前油田所用的大多数柱塞泵都实施了自动变频控制系统改造,就是以自动控制的变频柜来取代原注水泵自带的普通控制柜,从而避免以人工调节回流量来适应注水需求的控制方式造成无效回流,增加注水单耗。目前大部分注水站都是多台注水泵并联运行的,因此就需要一套自动软切换控制器来实现变频系统的一拖多运行,即注水泵采取变频启动方式,变频调节受注水泵出口汇管压力控制,当压力未达到注水要求,自动提升变频频率,当第一台注水泵频率达到50Hz时,自动切换至工频运行,第二台注水泵继续变频启动,直至压力满足注水压力要求,当注水量和注水压力波动时,变频器通过频率调节来满足注水要求,从而避免了多台泵工频运行,开回流的能源浪费。在这种控制系统下,注水泵的效率可以得至最大的提升,系统中所有注水泵的输出压力都是工艺要求的压力,水量调节由变频系统完成,没有回流损耗。

1.1.2能耗监测

注水泵是油田生产中最主要的能耗设备之一,对注水泵的能耗监测已全部实现了单设备用电计量,所配备的运行监测系统能够实时监测注水的出口压力、进口压力、出口流量、机油温度、电机温度、三相电压、三相电流、超温、超压、欠压、过载、过流报警及自动紧急停止等功能。但在节能需求越来越高的情况下,传统的单一电力计量模式已远不能满足对注水设备进行能耗监测的需求,有功功率、无功功率、有功电度、无功电度等参数,也是注水泵重要的能耗指标,建立电机的全电参数监测就显得格外重要。

1.2注水设备能耗监测的需求及目前系统存在的问题

1.2.1设备及配套装置

目前注水系统常用的注水泵及配套电气控制设备相对于生产需求比较落后,在设备安装完成后,进行运行监测及控制系统实施时需要对新设备进行改进,造成很多的无效工作量及工期拖延,主要表现在以下几个方面:

一是注水泵的进出口压力及机油室温度保护系统仍采用机械电接点仪表进行保护,由于注塞间歇工作造成的冲击,尽管厂家采取了长管缓冲措施,表针摆幅仍然很大,使出口最高压力及吸入口最低压力无法准确设定,往往是压力表还没到检定周期就已因振动损坏,需频繁更换电接点仪表;另外,在进行监测系统实施时,由于电接点仪表的精度远远达不到要求,所以这些设备需要拆除,更换成压力变送器、温度传感器,造成仪表浪费。

二是电机按照工频运行配套,由于注水泵在变频运行时,负载为恒转矩特性,在低频时,由于电机转速低,发热量不变而造成电机过热,需要进行散热系统的改造,新增专用的散热风机。

三是原电机上未预留温度变送器安装孔,监测系统实施时很不方便。

1.2.2能耗控制系统

目前柱塞式注水泵站都采用了一拖多的变频自动控制系统进行注水压力自动控制,但在系统设计时,很少安装全套的变频器进口、出口滤波器及平波电抗器,造成变频的高次谐波进入电网及电机,使电机能耗增加。同时,使变频拖动电机的电参数测量失去准确性。

1.2.3监测系统

在注水泵监测系统设计时,很少考虑到注水电机全电参数监测,而没有电参数数据,就不能及时反应出注水泵的运行效率,使注水泵的一些潜在问题不能及时发现,比如注水泵阀座轻微漏失造成效率下降的情况。只有当注水泵表现出故障噪音、出口流量明显变小等问题时,才会发现并进行维修。而这时,可能注水泵已以低效运行了相当长的时间了。尤其是在变频拖动运行的情况下,这一故障更加不容易被发现。

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1.1注水设备能耗控制及能耗监测

1.1.1能耗控制

在提高注水系统效率方面,除了不断优化注水工艺、合理制定生产运行参数等工作外,就是保证注水泵本身效率的问题了,为了使注水泵的运行能够适应注水量的需求,根据容积泵的运行特点,最适合的改造手段就是变频控制系统的应用。

目前油田所用的大多数柱塞泵都实施了自动变频控制系统改造,就是以自动控制的变频柜来取代原注水泵自带的普通控制柜,从而避免以人工调节回流量来适应注水需求的控制方式造成无效回流,增加注水单耗。目前大部分注水站都是多台注水泵并联运行的,因此就需要一套自动软切换控制器来实现变频系统的一拖多运行,即注水泵采取变频启动方式,变频调节受注水泵出口汇管压力控制,当压力未达到注水要求,自动提升变频频率,当第一台注水泵频率达到50Hz时,自动切换至工频运行,第二台注水泵继续变频启动,直至压力满足注水压力要求,当注水量和注水压力波动时,变频器通过频率调节来满足注水要求,从而避免了多台泵工频运行,开回流的能源浪费。在这种控制系统下,注水泵的效率可以得至最大的提升,系统中所有注水泵的输出压力都是工艺要求的压力,水量调节由变频系统完成,没有回流损耗。

1.1.2能耗监测

注水泵是油田生产中最主要的能耗设备之一,对注水泵的能耗监测已全部实现了单设备用电计量,所配备的运行监测系统能够实时监测注水的出口压力、进口压力、出口流量、机油温度、电机温度、三相电压、三相电流、超温、超压、欠压、过载、过流报警及自动紧急停止等功能。但在节能需求越来越高的情况下,传统的单一电力计量模式已远不能满足对注水设备进行能耗监测的需求,有功功率、无功功率、有功电度、无功电度等参数,也是注水泵重要的能耗指标,建立电机的全电参数监测就显得格外重要。

1.2注水设备能耗监测的需求及目前系统存在的问题

1.2.1设备及配套装置

目前注水系统常用的注水泵及配套电气控制设备相对于生产需求比较落后,在设备安装完成后,进行运行监测及控制系统实施时需要对新设备进行改进,造成很多的无效工作量及工期拖延,主要表现在以下几个方面:

一是注水泵的进出口压力及机油室温度保护系统仍采用机械电接点仪表进行保护,由于注塞间歇工作造成的冲击,尽管厂家采取了长管缓冲措施,表针摆幅仍然很大,使出口最高压力及吸入口最低压力无法准确设定,往往是压力表还没到检定周期就已因振动损坏,需频繁更换电接点仪表;另外,在进行监测系统实施时,由于电接点仪表的精度远远达不到要求,所以这些设备需要拆除,更换成压力变送器、温度传感器,造成仪表浪费。

二是电机按照工频运行配套,由于注水泵在变频运行时,负载为恒转矩特性,在低频时,由于电机转速低,发热量不变而造成电机过热,需要进行散热系统的改造,新增专用的散热风机。

三是原电机上未预留温度变送器安装孔,监测系统实施时很不方便。

1.2.2能耗控制系统

目前柱塞式注水泵站都采用了一拖多的变频自动控制系统进行注水压力自动控制,但在系统设计时,很少安装全套的变频器进口、出口滤波器及平波电抗器,造成变频的高次谐波进入电网及电机,使电机能耗增加。同时,使变频拖动电机的电参数测量失去准确性。

1.2.3监测系统

在注水泵监测系统设计时,很少考虑到注水电机全电参数监测,而没有电参数数据,就不能及时反应出注水泵的运行效率,使注水泵的一些潜在问题不能及时发现,比如注水泵阀座轻微漏失造成效率下降的情况。只有当注水泵表现出故障噪音、出口流量明显变小等问题时,才会发现并进行维修。而这时,可能注水泵已以低效运行了相当长的时间了。尤其是在变频拖动运行的情况下,这一故障更加不容易被发现。

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