摘要：本文主要介紹了英威騰Goodrive300開環矢量型變頻器在中國石油某分公司輸油泵上的應用
，Goodrive300變頻器在其數字化輸油係統中發揮了重要的作用，其控製性能可靠，節能效率高。輸油泵的控製包括手動/自動切換控製，PLC控製係統與Goodrive300係列變頻器工變頻切換係統共同構成整個核心控製係統。本文以其中一台15KW的Goodrive300變頻器為例分析其應用

，並對英威騰Goodrive300開環矢量型通用變頻器在輸油泵上的應用提供推廣方案。

　　關鍵詞：變頻器   輸油泵  遠程控製   PLC

　　一、 引言

　　中國石油某分公司是隸屬於中國石油天然氣股份有限公司（PetroChina）的地區性油田公司，工作區域在中國第二大盆地--鄂爾多斯盆地，橫跨陝、甘、寧、內蒙古、晉五省（區），勘探總麵積37萬平方公裏。該油田推行數字化管理
，充分利用自動控製技術、計算機網絡技術、油藏管理技術
、數據整合技術、數據共享與交換技術，提升工藝過程的監控水平，建立全油田統一的生產管理、綜合研究的數字化管理平台
，節約了人力資源和提高了效益。

　　下圖為該公司采油廠其中一作業區增壓站的數字化管理流程圖。

　　目前隨著我國大部分油田原油含水率的不斷增加
、產量的變化及外輸管道阻力的增大，油田用輸油泵普遍存在著低效、gaonenghaodewenti。weijiejuezheyiwenti，bushaoyoutiancaiyongledianjibianpintiaosujishu
，youtiaozhengbengdedianjizhuansuqudaichukoutiaojiefa

，jiangdibengchukoudeyalisunhao，qudelehenhaodejienengxiaoguo。zaiyoutianzengyazhanshuzihuajiansheliuchengzhong
，qiyaoqiugenjuhuanchongguanyeweilaitiaojieshuyoubengdeqitinghezhuansu，shishixianshuyouzhinenghuadezhongyaobiaoxian
，shuyoubengyouyibudiandongjiqudong
，dianjidekongzhijiuxiandeyouweizhongyao，yingweitengGoodrive300變頻器不僅有很大的節能空間而且滿足了輸油工藝的智能調速要求。

　　二、 變頻輸油泵應用環境分析

　　gaigongsicaiyouchangqizhongyizuoyequsuoxiajingchangyouyudichushanbeiyananshanqu，qijingchangbingbujizhong，jingchangchouyoujicaijideyoujingguoshuyouguandaohuiruzengyazhandian
，youzengyazhandianjingguojilianghechuqidengbiyaodejiandanchuli，jingshuyoubengshuchuzhilianhezhan
，ranhouzhishuyouchutongyiwaishutiaopei。

　　為(wei)實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)化(hua)智(zhi)能(neng)輸(shu)油(you)和(he)節(jie)約(yue)電(dian)能(neng)，油(you)田(tian)井(jing)站(zhan)提(ti)出(chu)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)輸(shu)油(you)的(de)改(gai)造(zao)方(fang)案(an)

，要(yao)求(qiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)據(ju)緩(huan)衝(chong)罐(guan)液(ye)位(wei)自(zi)動(dong)啟(qi)停(ting)輸(shu)油(you)泵(beng)和(he)調(tiao)節(jie)輸(shu)油(you)泵(beng)轉(zhuan)速(su)， 增壓站點有2taishuyoubeng，yibeiyiyong，zhengchangshiyaoqiubianpinkongzhishuyoubengqieshixianzhinengtiaojie
，danghuanchongguanyeweichaogaobaojingshijiangzidongqiyongbeiyongshuyoubeng
，zhenggeshuyoukongzhixitongyaoqiuwurenzhishou，ruxiatu。

　　井場站點提供380V/50HZ輸入交流電源，根據井場采液量不同，各增壓站點的輸油泵配備的異步電動機功率也有所不同，從11KW到45KW不等，這就使得各站點要求的變頻裝置將有櫃體尺寸和變頻器型號的區別。經現場勘查，英威騰Goodrive300係列變頻器可滿足其要求，本文以11KW輸油泵為例分析
，下圖為離心式輸油泵結構示意圖。

　　三、 使用變頻調速節能分析

　　輸shu油you泵beng電dian機ji運yun轉zhuan時shi
，流liu量liang與yu轉zhuan速su成cheng正zheng比bi，隨sui著zhe油you泵beng電dian機ji電dian機ji轉zhuan速su的de變bian化hua
，流liu量liang也ye隨sui之zhi變bian化hua
，所suo以yi通tong過guo變bian頻pin器qi控kong製zhi，使shi油you泵beng電dian機ji電dian機ji的de轉zhuan速su
、油(you)泵(beng)電(dian)機(ji)的(de)流(liu)量(liang)和(he)壓(ya)力(li)可(ke)調(tiao)，以(yi)此(ci)來(lai)達(da)到(dao)現(xian)有(you)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)。變(bian)頻(pin)運(yun)行(xing)時(shi)的(de)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，電(dian)機(ji)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)也(ye)隨(sui)著(zhe)變(bian)化(hua)。當(dang)然(ran)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)的(de)降(jiang)低(di)使(shi)變(bian)頻(pin)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)也(ye)隨(sui)之(zhi)降(jiang)低(di)
，油(you)泵(beng)電(dian)機(ji)的(de)負(fu)荷(he)電(dian)流(liu)也(ye)隨(sui)之(zhi)降(jiang)低(di)。

　　當泵和電機已經確定，係統的能量利用率首先與泵的剩餘揚程有關，其次是泵的運行狀態(是否在高區)。變頻調速就是從這兩個方麵來提高能量利用率， 從(cong)而(er)達(da)到(dao)節(jie)能(neng)目(mu)的(de)。理(li)論(lun)上(shang)
，通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)調(tiao)節(jie)可(ke)使(shi)剩(sheng)餘(yu)揚(yang)程(cheng)為(wei)零(ling)，並(bing)使(shi)泵(beng)在(zai)高(gao)效(xiao)區(qu)工(gong)作(zuo)。對(dui)剩(sheng)餘(yu)揚(yang)程(cheng)較(jiao)高(gao)的(de)係(xi)統(tong)，其(qi)節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)是(shi)十(shi)分(fen)顯(xian)著(zhu)的(de)。

　　采用變頻調速技術，則可調節泵的轉速

，使泵的特性曲線由1下移至2（如上圖）[1]
， 管道係統新的工作點為C點(dian)，泵(beng)的(de)出(chu)口(kou)揚(yang)程(cheng)與(yu)管(guan)路(lu)總(zong)壓(ya)降(jiang)相(xiang)等(deng)，沒(mei)有(you)剩(sheng)餘(yu)揚(yang)程(cheng)
，不(bu)存(cun)在(zai)節(jie)流(liu)損(sun)失(shi)，因(yin)而(er)能(neng)量(liang)利(li)用(yong)率(lv)較(jiao)高(gao)。根(gen)據(ju)相(xiang)似(si)原(yuan)理(li)，調(tiao)速(su)後(hou)泵(beng)的(de)效(xiao)率(lv)近(jin)似(si)相(xiang)等(deng)，可(ke)保(bao)證(zheng)泵(beng)在(zai)高(gao)效(xiao)區(qu)工(gong)作(zuo)，因(yin)此(ci)節(jie)能(neng)效(xiao)益(yi)十(shi)分(fen)可(ke)觀(guan)。

　　四
、 變頻櫃設計方案

　　根據英威騰多年的產品經驗以及現場原有裝備和要求
，最終確定對控製變頻櫃提出工變頻改造方案。現場輸油泵的電機參數見下表：

　　變bian頻pin器qi與yu工gong變bian頻pin電dian路lu安an裝zhuang在zai變bian頻pin櫃gui中zhong，本ben地di工gong變bian頻pin切qie換huan在zai變bian頻pin櫃gui門men上shang進jin行xing，工gong頻pin本ben地di啟qi動dong和he停ting止zhi也ye設she計ji在zai櫃gui門men上shang，變bian頻pin啟qi動dong和he停ting止zhi的de本ben地di直zhi接jie用yong鍵jian盤pan操cao作zuo，並bing預yu留liu有you泵beng房fang直zhi接jie啟qi停ting的de線xian路lu接jie口kou，其qi主zhu安an裝zhuang後hou變bian頻pin櫃gui的de結jie構gou如ru下xia所suo示shi。       

　　變頻器I/O控製接線未啟用
，隻需提供給PLC一個故障信號，變頻器功能碼采用V4.19版本。變頻器與西門子PC機通過RS485進行通訊
，並且整個增壓站中配置西門子PLC作為智能控製主站，監控室可通過PC機的操作界麵來手動遠程的啟停輸油泵並控製其轉速。西門子的PLC模mo塊kuai采cai集ji緩huan衝chong罐guan液ye麵mian數shu據ju用yong於yu自zi動dong控kong製zhi輸shu油you泵beng的de啟qi停ting
，當dang液ye麵mian超chao高gao報bao警jing時shi，備bei用yong泵beng將jiang自zi動dong開kai啟qi
，變bian頻pin輸shu油you泵beng也ye變bian頻pin運yun行xing，實shi現xian無wu人ren值zhi守shou。

　　本方案變頻器采用的主要控製方式是RS485yuanchengtongxunkongzhifangshi
，zaigezengyadiandepeidiankongzhishizhong
，bujinjinyoushuyoubengbianpinkongzhigui，youdehaiyouzhushuibengbianpinkongzhigui，erqiewangwanggonglvjiaoshuyoubengda
，zaipeidiankongzhishizhonghaiyouPLC控製櫃，整個配電控製室一般隻有8~12平方左右，所以，我們的變頻控製櫃工作在有電磁幹擾的環境中，其EMC要求要注意2方麵，即幹擾和抗幹擾。由於隻是一般的輻射幹擾較多，變頻器采用帶屏蔽的雙絞線作為RS485通訊線即可，其他要求嚴格的控製線（如注水泵通訊線）也應采用帶屏蔽的雙絞線
，現場運行表明是可靠的。

　　使用變頻調速輸油，在工藝及控製技術上實現了兩大突破：一是將緩衝罐液位分段，在不同液位段泵運行頻率不同，進而更精確
、有效地控製混輸泵的運行；二是充分考慮冬季輸油混輸泵運行特點及當前輸油量，設定啟泵、停泵液位
，使停泵時間不超過1小時，對泵自身是一種保護，又不會使下遊管線中油水混合物因長時間不流動而凍結。

　　五
、 運行效果分析

　　隨sui著zhe該gai油you田tian數shu字zi化hua建jian設she工gong程cheng的de推tui進jin
，目mu前qian
，采cai油you廠chang基ji本ben實shi現xian了le增zeng壓ya點dian數shu字zi化hua管guan理li，而er所suo有you的de輸shu油you泵beng都dou已yi實shi現xian工gong變bian頻pin運yun行xing。經jing過guo長chang時shi間jian的de現xian場chang運yun行xing
，變bian頻pin調tiao速su的de優you勢shi凸tu顯xian：

　　（1） 實施變頻調速的增壓站外輸單耗比無變頻增壓站單耗低40%
，節電效果較好。

　　（2）輸油泵匹配越差即增壓站的負荷率越低，變頻改造後的節電效果越好。增壓站外輸泵負荷率高於85% 時, 節電效果明顯降低。

　　（3）沿程摩阻相近的條件下, bianpinzidongyunxingdiyushoudongyunxingwaishuyoudanhao。tongjijieguobiaoming，zidongbianpinyunxingzengyazhandewaishudanhaoyaodiyushoudongbianpinyunxingdezengyazhanwaishudanhao。fenxirenwei， 變頻自動運行時，電機的轉速根據液位自動調整，能夠保證外輸能力與需求時時匹配；而變頻開環運行時
，電機的轉速需要崗位工人根據液位手動調節，如果增壓站的外輸液量不穩定，工人調整遠不如設備自動調整, 這樣勢必造成外輸單耗的升高。

　　六、 結束語

　　通tong過guo長chang時shi間jian的de運yun行xing觀guan察cha和he一yi線xian員yuan工gong的de反fan饋kui
，無wu人ren操cao作zuo自zi動dong變bian頻pin連lian續xu輸shu油you運yun行xing可ke靠kao，完wan全quan滿man足zu增zeng壓ya點dian生sheng產chan工gong程cheng流liu程cheng要yao求qiu
，杜du絕jue了le人ren工gong操cao作zuo易yi造zao成cheng緩huan衝chong罐guan溢yi罐guan等deng事shi故gu發fa生sheng，提ti高gao了le生sheng產chan安an全quan
、減輕了人工勞動強度，並且輸油泵整體節能達20%以上
，受到一線操作人員及采油作業區好評。輸油泵工變頻自動控製方案現已廣泛應用於整個油田各增壓點，英威騰Goodrive300開環矢量型通用變頻器可靠性高
，功能豐富，已在油田增壓點大量長期運行。

　　關於英威騰：

　　英威騰，成立於2002年，致力於成為全球領先
、受人尊敬的電氣傳動
、工業控製、新能源領域產品與服務供應商，2010年在深交所A股上市。英威騰是國家火炬計劃重點高新技術企業，總部員工1100多人
，國內、外辦事處30餘個

，控股子公司9家，業務涉及電氣傳動、工業自動化、新能源、軌道交通牽引、礦用防爆、能源管理

、樓宇智能等領域。在基礎業務變頻器領域，英威騰占據國內領先地位，擁有覆蓋高、中

、低壓通用及各行業專用豐富的產品係列，產品在市政、塑膠、油田、化工、冶金、紡織、機床、礦山等行業廣泛應用，產品銷售遍布全球60多個國家和地區。

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