CN202117904U - 油田注水泵变频节能调速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是用于油田注水泵的变频节能调速装置，包括控制机柜、注水变频回路、工频回路以及信号控制和辅助配套的电路组成，变频和工频采用并联、互锁联接，特征是所述装置的电源进线端设有综合保护器，变频器电源进线穿过综合保护器，通过有线或无线方式与电脑联接实现远程监控，上传注水泵电机的运行状态和各种信息，对各注水井设备的启停和自动化控制，实现了节能调速目标。

Description

油田注水泵变频节能调速装置

技术领域

本实用新型涉及节能调速装置，尤其是一种用于油田注水泵房的变频节能调速装置。

背景技术

油田注水是我国大多数油田保持高产、稳产的有效措施之一，常规的油田注水由于压力高、水量大，注水电动机大多为大功率电动机，电动机长期处于高耗能状态运行；注水泵出口压力通常是通过调节阀门来实现的，全靠操作人员随时观察压力表的压力来调整阀门，不仅增加了操作人员的劳动强度，而且电动机“大马拉小车”，浪费电能现象十分严重。

随着油田的开发，老井产量递减日趋明显，注水工作日益繁重，为了克服注水工作中出现的“大马拉小车”的能源浪费现象，近年来，各地油田针对注水泵注水控制采取了多种节能措施，其中变频调速控制系统是一种先进合理的节能性供水系统，在实际应用中得到了很大发展，它利用变频器恒压供水控制系统实现对水泵电动机的无级调速，依据注水压力的要求自动调节系统的运行参数，在用水量变化时保持管网水压恒定，以满足注水要求。由于各地油田的地理位置不同，地下压力的变化复杂，注水控制的条件和要求不同，以及如何实现电参数测量和运行状态远程监控等问题，仍需要进一步完善油田注水泵注水控制系统，在现有技术基础上对油田注水泵注水控制装置作进一步的改进。

发明内容

本实用新型的目的是在现有技术的基础上，为进一步完善油田注水泵注水控制装置，提出一种油田注水泵变频节能调速装置。

本实用新型采用的技术方案是：油田注水泵变频节能调速装置包括控制机柜、注水变频回路、工频回路以及信号控制和辅助配套的电路组成，变频和工频回路采用并联、互锁联接，其特征在于所述装置的电源进线端设有综合保护器Z，变频器UF的电源进线穿过综合保护器Z，通过有线或无线方式与电脑联接实现远程监控，上传注水泵电机的运行状态和各种信息。

所述控制机柜为前后开门的立体长方体柜，前门为旋转式双层门，后门为插入式，信号灯、按钮、旋转开关、仪表、综合保护器界面装在内层门上，外层门上部为透视窗。

所述控制机柜两侧分别装有通风电扇。

所述装置在注水泵房设置了现场控制箱。

本实用新型的有益效果：①作为一种动力设备能根据现实变化变频调节，节约大量能源，有效的开发油田注水变频节能调速动力设备，变频调速启动电机为软启动，使电机启动电流大大减小，避免了大电流的冲击，降低启动设备的机械磨损，延长设备的使用寿命，节约成本，提高经济效益，为油田发展发挥重要作用。

②本设备启动平稳，提高了电网的质量以及电网的安全性，保护了启动设备，设备维修周期加长，降低了操作人员的劳动强度，以前启动注水泵电机操作人员需两人，成天不离人，现只需一人，操作完成后可无人值班而且安全轻松，工作环境得到改善。实际运行中，本设备节约能源达1/3以上。系统功率因素95％～98％。

③在装置的电源进线端设置综合保护器，变频电源进线穿过其保护器，通过保护器进行三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电量、无功率电量的数据采集和3路开关量的检测，可检测注水井各种具有开关触点信号设备的工作运行状态；综合保护器具有4路开关量信号的输出，可以控制各注水井设备的启停和实现自动化控制；具有测量变频与工频运行时电流功能，对注水泵电机过载堵转、缺相实现保护。综合保护器的设置，使注水泵控制系统可以通过有线或无线方式与电脑联接实现远程监控，上传注水泵电机的运行状态和各种信息。

④控制机柜采用前后开门的立体长方体柜，并采用双层、旋转式前门，信号灯、按钮、旋转开关、仪表、综合保护器界面装在内层门上，外层门上部为透视窗可以观察注水泵电机运行状态，这项改进，对潮气、盐水、盐雾，水泵、管线因故障漏液渍水具有较好的防护作用。后门为插入式，需要柜后检修维护时可将门上提卸下后门，使后门不占空间，方便检修。机柜两侧上部均装有电扇通风。

⑤通过设置现场控制箱，方便人员现场操作，具有启动、停止变频设备，根据需要调谐注水泵电机运行频率和监视运行电流，监视电机运行状态，防水防溅防盐水污染等功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例的变频、工频主回路电原理图；

图2是本实用新型综合保护器数据测量及信号远传示意方框图；

图3是本实用新型控制机柜屏面布置示意图；

图4是本实用新型现场控制箱屏面示意图。

具体实施方式

本实用新型的油田注水泵变频节能调速装置包括控制机柜、注水变频回路、工频回路以及信号控制和辅助配套的电路组成。图1示出本实用新型的变频、工频主回路的电路连接情况，在电源的进线端设有综合保护器Z，综合保护器Z选用穿心式电子综合保护器。在控制机柜内设有自动开关QF2，变频器UF，交流接触器KM1、KM2、KM3，热继电器KH。变频回路和工频回路采用并联、互锁联接。变频器UF的电源进线穿过综合保护器Z，并给予380V电源，其中变频回路是由自动开关QF2下端三根火线连接交流接触器KM1，经交流接触器KM1连接至变频器UF输入端，变频器UF输出端经交流接触器KM2后连接注水泵电机M1；其中工频回路是由交流接触器KM3上端与交流接触器KM1上端和自动开关QF2的下端连接，交流接触器KM3下端三相火线经热继电器KH后与交流接触器KM2下端和注水泵电机M1连接。风扇电机M2、管道泵(清洗注水罐用)电机M3、清水泵(打扫泵房用)电机M4均为工频工作。

这里所采用的综合保护器Z具有三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电量、无功率电量的数据的采集功能；具有3路开关量的检测功能，可以检测注水井各种具有开关触点信号设备的工作运行状态；具有4路开关量信号的输出，可以控制各注水井设备的启停和自动化控制；具有测量变频与工频运行时电流，对注水泵电机过载堵转、缺相实现保护；将综合保护器Z的检测信号引出与控制室电脑相联接，即可实现注水泵控制系统通过有线或无线方式与电脑联接实现远程监控，上传注水泵电机的运行状态和各种信息。

本实用新型的变频与泵配套的信号控制部分由1只温度控制器和一只温度传感器，4只压力控制器和4只压力传感器，1只控制变压器，6个信号灯，7只中间继电器及自动开关组成，控制电源接自动开关上端，自动开关下端接控制变压器输入端，在注水泵旁传感器与相应的控制显示器连接，其控制器与中间继电器串接，再接入控制变压器输出端，出口中间继电器控制变频器。

本机变频和工频的控制回路包括其控制电源、控制电源测量、泵温、工频输出、变频及变频输出、电机风扇控制以及辅助配套的管道泵、清水泵控制电路等，均根据设备的控制要求和功能进行设计。

本机在变频运行状态下，如果过电流、过电压或出现某种故障，可以查看变频显示器，排除其显示器所示故障后方能投入变频运行。

无论电机是变频运行，还是工频运行，进、出口压力，润滑油压力、套管压力、油温等只要有一项指标不合适，或出现故障，电机将自动停止运行，并在控制机柜屏面上或变频器上显示某种故障，此时应按提示排除故障，并在排除故障后，按复归按钮，故障显示灯灭，电机方可按上述操作程序再行起动。

图2是综合保护器数据测量及信号远传方框图，它是在电源下端与其负荷间连接三相导线上穿过了一台综合保护器Z，经综合保护器Z一方面进行电参数的测量，如测量电流、电压、用电量等，保护负荷安全运行，另一方面，将电气数据和注水泵电机运行状况(包括故障处理情况)通过有线或无线方式与电脑联接远传给管理部门，实现远程监控。

图3示出控制机柜屏面布置情况，本例的控制机柜为立体长方体柜，高1700mm，宽700mm，深600mm，柜顶有四吊勾，前后分别开门，前门是双层门，均为旋转式，信号灯、按钮、旋转开关、仪表、综合保护器等界面装在内层门上，外层门上部为透视窗可以观察注水泵电机运行状态，外门对潮气，盐水盐雾，水泵、管线因故障漏液渍水具有较好的防护作用。后门为插入式，需要箱后检修维护时可将门上提卸下后门，使后门不占空间，方便检修。机柜两侧上部有电扇通风，两则下部有百叶孔，其孔内则均有过滤网，柜下部有四个固定螺栓孔和电缆进出的敲落孔。

图4是现场控制箱的屏面示意图，通过设置现场控制箱，方便人员现场操作，可进行变频输出启动、变频输出停止和频率调谐，根据需要调谐注水泵电机M1的运行频率，监视运行电流，现场控制箱正面为双层门，内层门装有电流表，频率表，频率调谐电位器，启动、停止按钮，运行信号灯，外门有透视窗，具有观察、监视电机运行状态，防水防溅防盐水污染等功能。

Claims (4)

1.一种油田注水泵变频节能调速装置，包括控制机柜、注水变频回路、工频回路以及信号控制和辅助配套的电路组成，变频和工频回路采用并联、互锁联接，其特征在于：所述装置的电源进线端设有综合保护器，变频器电源进线穿过综合保护器，通过有线或无线方式与电脑联接实现远程监控。

2.根据权利要求1所述的油田注水泵变频节能调速装置，其特征在于：所述控制机柜为前后开门的立体长方体柜，前门为旋转式双层门，后门为插入式，信号灯、按钮、旋转开关、仪表、综合保护器界面装在内层门上，外层门上部为透视窗。

3.根据权利要求1或2所述的油田注水泵变频节能调速装置，其特征在于：所述控制机柜两侧分别装有通风电扇。

4.根据权利要求1所述的油田注水泵变频节能调速装置，其特征在于：所述装置在注水泵房设置了现场控制箱。

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