CN204984385U

CN204984385U - 油田注水泵无扰切换装置

Info

Publication number: CN204984385U
Application number: CN201520751338.0U
Authority: CN
Inventors: 杨景明; 朱小兵; 徐中林; 梁景平
Original assignee: Cangzhou Rongchang Electrical Equipment Co Ltd
Current assignee: Cangzhou Rongchang Electrical Equipment Co Ltd
Priority date: 2015-09-26
Filing date: 2015-09-26
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2025-09-26

Abstract

一种油田注水泵无扰切换装置，构成中包括控制中心、变频器和与每个注水泵相对应的启停开关、软启动接触器和市电接触器，每个注水泵通过对应市电接触器的主触点与电网连接并通过对应软启动接触器的主触点接变频器的输出端，每个软启动接触器和市电接触器的控制线圈接控制中心，注水泵的启停开关及各接触器的辅助常开触点输出的开关信号接控制中心，所述变频器与控制中心之间通过通信电缆连接。本实用新型的控制中心可通过变频器实时检测注水泵软启动后的电压相位并将其与市电相位进行比较，只有当二者的差值小于设定值时才进行切换，这样不仅有效避免了对电网造成的冲击，而且减小了切换过程对设备造成的伤害，从而延长了设备的使用寿命。

Description

油田注水泵无扰切换装置

技术领域

本实用新型涉及一种油田注水泵的控制装置，可实现变频器与市电的同步无扰切换，属于油田设备技术领域。

背景技术

注水采油是我国油田普遍采用的采油方式，随着油田注水质量要求的不断提高，变频调速技术已广泛应用于各大注水站。现有的变频恒压注水系统存在的缺点是，注水泵由变频器软启动后一般不能自动切换到市电，有的虽然能够实现自动切换，切换时却无法保证变频器的输出电压与市电具有相同的相位，这样不仅会对电网产生大电流冲击，影响电网的平稳运行，而且还会对设备造成严重伤害，缩短设备的使用寿命。因此有必要对现有的变频恒压注水系统进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种油田注水泵无扰切换装置，以避免注水系统对电网造成冲击，延长设备的使用寿命。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

一种油田注水泵无扰切换装置，构成中包括控制中心、变频器和与每个注水泵相对应的启停开关、软启动接触器和市电接触器，每个注水泵通过对应市电接触器的主触点与电网连接并通过对应软启动接触器的主触点接变频器的输出端，每个软启动接触器和市电接触器的控制线圈接控制中心，注水泵的启停开关及各接触器的辅助常开触点输出的开关信号接控制中心，所述变频器与控制中心之间通过通信电缆连接。

上述油田注水泵无扰切换装置，所述控制中心包括CPU、模数/数模转换器和切换仪，所述切换仪通过模数/数模转换器与CPU相连，切换仪的R、T、W、U引脚分别接变频器的R、T、W、U引脚；所述模数/数模转换器的IIN-与IIN+引脚之间接油田注水压力信号，其IOUT-与IOUT1引脚分别接变频器的11和C1引脚；各注水泵的启停开关及各接触器的辅助常开触点所输出的开关信号分别接CPU的不同输入端口；所述CPU的X21、X20、Y1和Y0端口分别接变频器的Y5C、30C、X8和FWD引脚；每个注水泵的软启动接触器和市电接触器的控制线圈分别接CPU的不同输出端口。

上述油田注水泵无扰切换装置，每个注水泵的软启动接触器的辅助常闭触点与该注水泵的市电接触器的控制线圈串联连接；每个注水泵的市电接触器的辅助常闭触点与该注水泵的软启动接触器的控制线圈串联连接。

上述油田注水泵无扰切换装置，所述变频器与电网之间、每个注水泵的市电接触器的主触点与电网之间均串接隔离开关和断路器。

本实用新型的控制中心可通过变频器实时检测注水泵软启动后的电压相位并将其与市电相位进行比较，只有当二者的差值小于设定值时才进行切换，这样不仅有效避免了对电网造成的冲击，而且减小了切换过程对设备造成的伤害，从而延长了设备的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的电原理图；

图2是控制中心的电原理图。

图中各标号为：U1、控制中心，CPU、微处理器，AD/DA、模数/数模转换器，RQH、切换仪，VVVF、变频器，M1～M4、第一注水泵～第四注水泵，QS1～QS5、第一隔离开关～第五隔离开关，QF1～QF5、第一断路器～第五断路器，KM1～KM4、第一注水泵软启动接触器～第四注水泵软启动接触器，KM1a～KM4a、第一注水泵软启动接触器的辅助常闭触点～第四注水泵软启动接触器的辅助常闭触点，KM1b～KM4b、第一注水泵软启动接触器的辅助常开触点～第四注水泵软启动接触器的辅助常开触点，KM5～KM8、第一注水泵市电接触器～第四注水泵市电接触器，KM5a～KM8a、第一注水泵市电接触器的辅助常闭触点～第四注水泵市电接触器的辅助常闭触点，KM5b～KM8b、第一注水泵市电接触器的辅助常开触点～第四注水泵市电接触器的辅助常开触点，FU、熔断器，K1～K4、第一注水泵启停开关～第四注水泵启停开关。

具体实施方式

参看图1和图2，本实用新型包括控制中心U1（控制中心U1包括CPU、模数/数模转换器AD/DA和切换仪RQH）、变频器VVVF、隔离开关（图1中给出了五个隔离开关，即第一隔离开关QS1～第五隔离开关QS5）、断路器（图1中给出了五个断路器，即第一断路器QF1～第五断路器QF5）、软启动接触器（图1中给出了四个软启动接触器，即第一注水泵软启动接触器KM1～第四注水泵软启动接触器KM4）、市电接触器（图1中给出了四个市电接触器，即第一注水泵市电接触器KM5～第四注水泵市电接触器KM8）、熔断器FU、注水泵启停开关（图1中给出了四个注水泵启停开关，即第一注水泵启停开关K1～第四注水泵启停开关K4）。

本实用新型是对普通变频恒压注水系统的全自动化升级，实现了注水泵由变频器拖动到市电工频拖动的自动切换。由于切换电流小于电动机额定电流的5%，对电网、水泵运行均监测不到扰动现象，所以称为无扰切换。

一台无扰切换装置可控制多台注水泵中的任一台（图1和图2给出的无扰切换控制器可以控制4台泵，具体实施时最多可以拖动8台泵），现在以第一注水泵M1为例说明无扰切换的运行步骤：

首先在控制中心U1中设定好注水压力值，启动系统运行。在系统设定压力值大于实际压力值的情况下，按第一注水泵启停开关K1，第一注水泵M1允许运行信号送到CPU的X2端口，在CPU的X0、X1、X3、X6、X11端口都没有信号，即KM1、KM2、KM3、KM4和KM5没有吸合，四台注水泵都没有变频运行而且第一注水泵M1也没有工频运行的情况下，CPU通过Y4端口输出控制信号，使KM1吸合，KM1吸合后CPU的X0端口出现信号。CPU检测到X0端口的信号后保持Y4端口的信号，然后命令Y0端口输出运行命令、Y1端口不输出信号。变频器VVVF收到CPU发出的运行命令后开始运行，使第一注水泵M1变频运行。第一注水泵M1变频运行后，由于设定压力值大于实际压力值，CPU控制模数/数模转换器AD/DA的Iout端子输出的变频器频率信号增加，直至Iout输出信号等于20mA为止。此时变频器频率到达50HZ，变频器VVVF输出一个“频率到达50HZ”的信号给CPU的X21端口，CPU收到该信号后，发出一个允许切换仪RQH运行的命令。切换仪RQH收到这个命令即开始对变频器的输出电压和市电电压进行比较，因为变频器输出的是PWM波，在与市电电压进行比较前必须对变频器的输出电压进行整理，我们通过取样电路取样隔离后，通过反相识别、波形整理、积分电路得到一个近似的正弦波信号和市电电压信号比较。比较过零点、比较相位差、比较电压的波峰、波谷。当CPU检测到两个信号的相位差小于5⁰而且处于过零点、电压的峰值在正常范围内时，输出无扰切换命令。

对于第一注水泵M1来说，无扰切换命令出现后，CPU的Y4、Y0端口停止输出信号，变频器VVVF停机，KM1释放而CPU的Y1端口输出信号，封锁变频器VVVF输出，CPU的X0端口无信号输入。KM1释放后，CPU命令Y5端口输出信号，使KM5吸合，于是CPU的X1端口有信号输入,第一注水泵M1完成了由变频器VVVF拖动到市电拖动的切换。

第一注水泵M1切换完毕后，系统等待下一台注水泵的启动命令。

在CPU的控制下，无扰切换时间小于300ms,切换电流小于电动机额定电流的5%，比水泵空载工频启动对电网的冲击要小很多，所有水泵都可以带负荷启动、切换，启动过程对水泵的机械冲击不大，对电网的影响也非常小。

Claims

1.一种油田注水泵无扰切换装置，其特征是，它包括控制中心（U1）、变频器（VVVF）和与每个注水泵相对应的启停开关、软启动接触器和市电接触器，每个注水泵通过对应市电接触器的主触点与电网连接并通过对应软启动接触器的主触点接变频器（VVVF）的输出端，每个软启动接触器和市电接触器的控制线圈接控制中心（U1），注水泵的启停开关及各接触器的辅助常开触点输出的开关信号接控制中心（U1），所述变频器（VVVF）与控制中心（U1）之间通过通信电缆连接。

2.根据权利要求1所述的一种油田注水泵无扰切换装置，其特征是，所述控制中心（U1）包括CPU、模数/数模转换器（AD/DA）和切换仪（RQH），所述切换仪（RQH）通过模数/数模转换器（AD/DA）与CPU相连，切换仪（RQH）的R、T、W、U引脚分别接变频器（VVVF）的R、T、W、U引脚；所述模数/数模转换器（AD/DA）的IIN-与IIN+引脚之间接油田注水压力信号，其IOUT-与IOUT1引脚分别接变频器（VVVF）的11和C1引脚；各注水泵的启停开关及各接触器的辅助常开触点所输出的开关信号分别接CPU的不同输入端口；所述CPU的X21、X20、Y1和Y0端口分别接变频器（VVVF）的Y5C、30C、X8和FWD引脚；每个注水泵的软启动接触器和市电接触器的控制线圈分别接CPU的不同输出端口。

3.根据权利要求1或2所述的一种油田注水泵无扰切换装置，其特征是，每个注水泵的软启动接触器的辅助常闭触点与该注水泵的市电接触器的控制线圈串联连接；每个注水泵的市电接触器的辅助常闭触点与该注水泵的软启动接触器的控制线圈串联连接。

4.根据权利要求3所述的一种油田注水泵无扰切换装置，其特征是，所述变频器（VVVF）与电网之间、每个注水泵的市电接触器的主触点与电网之间均串接隔离开关和断路器。