一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于節(jié)能監(jiān)控電器設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體提供了一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，包括電潛泵、驅(qū)動(dòng)電潛泵的異步電動(dòng)機(jī)以及與電潛泵連接的出水管線。上述井口出水管線上安裝有壓力變送器，所述壓力變送器測(cè)得出水壓力將其轉(zhuǎn)化為4～20mA電信號(hào)；壓力變送器電連接PLC的I/O模塊；PLC的I/O模塊電連接變頻器的操作面板控制變頻器，變頻器連接控制異步電動(dòng)機(jī)；本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)能效果顯著，同時(shí)減少了供電線路的損耗，增加了變壓器的帶載能力；減小了電潛泵、異步電動(dòng)機(jī)自身的機(jī)械沖擊損耗。為油田正?；a(chǎn)提供了可靠的節(jié)能監(jiān)控設(shè)備。
【專利說(shuō)明】一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于節(jié)能監(jiān)控電器設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種油田用的水源井變頻節(jié)能 監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，公知的油田水源井主要存在的問題有： 現(xiàn)有水源井井下電潛泵型號(hào)為130ZTQ20-400?700,電潛泵異步電動(dòng)機(jī)YQS200-45至 YQS200-75,最小異步電動(dòng)機(jī)功率45KW，最大異步電動(dòng)機(jī)75KW，出水管柱采用Φ 76 X 5. 5油 管，電纜采用35 mm2?50mm2防水電纜，地面控制柜采用自偶降壓?jiǎn)?dòng)，控制柜功率為55? 75KW，由于大部分水源井的泵容量大、管線設(shè)計(jì)規(guī)格小，造成泵容量與管線設(shè)計(jì)規(guī)格不相匹 配的缺陷。電潛泵的實(shí)際負(fù)荷遠(yuǎn)小于其額定功率，處于大馬拉小車的工況，造成了節(jié)流運(yùn)行 或反輸回流等現(xiàn)象，而且功率因數(shù)小，因沒有采取相應(yīng)的節(jié)能措施，浪費(fèi)電能十分嚴(yán)重。
[0003] 電潛泵控制方法簡(jiǎn)單，采用自偶降壓?jiǎn)?dòng)，可靠性差，電路經(jīng)常出現(xiàn)故障，控制方 法單一，直接影響水源井向地面供水的正常進(jìn)行。
[0004] 水源井因未裝水位監(jiān)測(cè)裝置，動(dòng)液面無(wú)法檢測(cè)，每次修井時(shí)，只能通過(guò)出水管觀察 靜液面，每年因水抽干不能自動(dòng)斷開電，導(dǎo)致燒壞的電潛泵占每年整個(gè)水源井電潛泵損壞 的65%左右，電潛泵空轉(zhuǎn)不安全，同時(shí)還存在著浪費(fèi)大量電能的問題，結(jié)果導(dǎo)致修井周性期 短、費(fèi)用高，修井工勞動(dòng)強(qiáng)度大，水源井供水不足，向地層注水量減少，嚴(yán)重影響了原油產(chǎn)量 的完成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中由于油田水源井電潛泵沒有采取節(jié)能措施，造成 電能浪費(fèi)嚴(yán)重以及水抽干時(shí)電潛泵空轉(zhuǎn)不能自動(dòng)斷電的問題。
[0006] 為此，本發(fā)明提供了一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，包括電潛泵、驅(qū)動(dòng)電 潛泵的異步電動(dòng)機(jī)以及與電潛泵連接的出水管線，上述出井口水管線上安裝有壓力變送 器，所述壓力變送器測(cè)得出水壓力將其轉(zhuǎn)化為4?20mA電信號(hào)；壓力變送器電連接PLC 的I/O模塊；PLC的I/O端模塊連接變頻器操作面板控制變頻器，變頻器連接控制異步電動(dòng) 機(jī)； 所述電潛泵連接的井口出水管線設(shè)置有液位傳感器，所述液位變送器與PLC的I/O模 塊電連接； 所述井口出水管線上設(shè)置有與PLC的I/O模塊電連接的流量計(jì)。
[0007] 所述PLC2的I/O模塊上設(shè)置有7個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口。
[0008] 所述的7個(gè)輸入端口包括2個(gè)數(shù)字量輸入端口和5個(gè)模擬量輸入端口；所述的10 個(gè)輸出端口包括9個(gè)數(shù)字量輸出端口和1個(gè)模擬量輸出端口。
[0009] 變頻器為ABB變頻器，采用ACS510系列，額定容量為55?90KW。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)能 效果顯著，使電潛泵功率因數(shù)提高到0.95以上，綜合節(jié)電率達(dá)到20%以上，同時(shí)減少了供電 線路的損耗，增加了變壓器的帶載能力；在開、停機(jī)時(shí)減小了電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及管內(nèi)壓 力對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；減小了電潛泵、異步電動(dòng)機(jī)自身的機(jī)械沖擊損耗。確保了水源井正常 供水、向地層注水的正常進(jìn)行，保證了生產(chǎn)的暢通無(wú)阻，為油田正?；a(chǎn)提供了可靠的節(jié) 能監(jiān)控設(shè)備。
[0011] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是恒壓控制系統(tǒng)的基本特征圖示意圖； 圖2是管網(wǎng)及電潛泵的運(yùn)行特性曲線圖； 圖3是電潛泵的控制流程示意圖； 圖4是變頻器控制接線圖； 圖5是PLC及擴(kuò)展模塊外圍接線圖； 圖6是本發(fā)明的控制回路接線圖； 圖7是本發(fā)明的端子接線圖。
[0013] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、壓力變送器；2、PLC ;3、變頻器；4、異步電動(dòng)機(jī)；5、電潛泵；6、軟 啟動(dòng)器。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 : 為了使水源井的供水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，供水系統(tǒng)必須同時(shí)滿足揚(yáng)程特性和管阻特性。揚(yáng) 程特性是以系統(tǒng)管路中的閥門開度不變?yōu)榍疤?，表明電潛泵在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程Η與流量Q 之間的關(guān)系曲線。揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程Η與用水流量Q間的關(guān)系H=f(Q)。
[0015] 管阻特性是以電潛泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?，表明閥門在某一開度下?lián)P程Η與流量Q 之間的關(guān)系曲線。管阻特性反映了電潛泵的能量用來(lái)克服電潛泵系統(tǒng)的水位及壓力差、水 在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。改變閥門開度，實(shí)際上是改變了在某一揚(yáng)程下，供水系統(tǒng)向 用戶的供水能力。
[0016] 因此，管阻特性所反映的是揚(yáng)程與供水流量Qc之間的關(guān)系H=f(Qc)。揚(yáng)程特性曲 線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖1所示，a曲線表示管阻特性，b曲 線表示揚(yáng)程特性，a曲線與b曲線的交點(diǎn)為供水系統(tǒng)的工作電，即A點(diǎn)。在這一點(diǎn)，用水流 量Qu和供水系統(tǒng)的供水流量Qc處于平衡狀態(tài)，供水系統(tǒng)既滿足了揚(yáng)程特性，也符合了管阻 特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0017] 在供水系統(tǒng)中，通常以控制流量為目的，常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控 制法。
[0018] 閥門控制法是在電潛泵異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開度來(lái) 調(diào)節(jié)流量的，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)改變流量。因此，管阻將隨閥門開度的 改變而改變，但揚(yáng)程特性不變。由于實(shí)際用水工況中，需水量是變化的，若閥門開度在一段 時(shí)間內(nèi)保持不變，必然要造成超壓或欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0019] 轉(zhuǎn)速控制法是在閥門開度保持不變的前提下，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電潛泵的異步電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變水的動(dòng)能改變流量。因此，揚(yáng)程特性將隨電潛泵轉(zhuǎn)速 的改變而改變，但管阻特性不變。變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制，其工作原理是根據(jù)用水 工況變化自動(dòng)地調(diào)整電潛泵異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)水量增大時(shí) 異步電動(dòng)機(jī)加速，水量減小時(shí)異步電動(dòng)機(jī)減速。
[0020] 由流體力學(xué)可知，電潛泵的輸出功率P與管網(wǎng)的水壓Η及出水流量Q的乘積成正 比；電潛泵的轉(zhuǎn)速η與出水流量Q成正比；管網(wǎng)的水壓Η與出水流量Q的平方成正比。由上 述關(guān)系可知，電潛泵的輸出功率Ρ與轉(zhuǎn)速η的三次方成正比，S卩：當(dāng)用閥門控制時(shí)，若供水量 變大，水泵工作在E點(diǎn)，如圖2所示，流量為Q1，揚(yáng)程為H0,當(dāng)供水量從Q1減小到Q2時(shí)，必 須關(guān)小閥門，這時(shí)閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從b3移到bl，揚(yáng)程特性曲線不變。而揚(yáng)程 則從H0上升到H1，運(yùn)行工況點(diǎn)從E點(diǎn)移到F點(diǎn)，此時(shí)電潛泵的輸出功率正比于HI XQ2。當(dāng) 用轉(zhuǎn)速控制法時(shí)，若采用恒壓（H0)，變速泵（n2)供水，管阻特性曲線為b2,揚(yáng)程特性變?yōu)榍?線n2,工作點(diǎn)從E點(diǎn)移到D點(diǎn)。此時(shí)電潛泵輸出功率正比于H0XQ2,由于H1>H0,所以當(dāng)用 閥門控制流量時(shí)，有正比于（H1 - HO) XQ2的功率被浪費(fèi)掉，并且隨著閥門的不斷關(guān)小，閥 門的摩擦阻力不斷變大，管阻特性曲線上移，運(yùn)行工況點(diǎn)也隨之上移，于是H1增大，而被浪 費(fèi)的功率要隨之增加。所以轉(zhuǎn)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果 顯著。
[0021 ] 為了克服現(xiàn)有油田水源井電潛泵沒有采取節(jié)能措施，造成電能浪費(fèi)嚴(yán)重以及水抽 干時(shí)電潛泵不能自動(dòng)斷電的問題。本發(fā)明提供了一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)， 包括電潛泵5,驅(qū)動(dòng)電潛泵5的異步電動(dòng)機(jī)4以及與電潛泵5連接的出水管線，上述井口出 水管線上安裝有壓力變送器1，所述壓力變送器1測(cè)得出水壓力將其轉(zhuǎn)化為4?20mA電信 號(hào)；壓力變送器1電連接PLC2的I/O模塊；PLC2的I/O模塊電連接變頻器3的控制面板控 制變頻器，變頻器3連接控制異步電動(dòng)機(jī)4 ;所述電潛泵5連接的井口出水管線設(shè)置有液位 變送器，所述液位變送器與PLC2的I/O模塊電連接，通過(guò)液位傳感器監(jiān)測(cè)水面，避免因水 抽干不能自動(dòng)斷開電，導(dǎo)致燒壞電潛泵；為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出水管線內(nèi)的出水量，在所述井口出 水管線上設(shè)置有與PLC2的I/O模塊電連接的流量計(jì)。
[0022] 本發(fā)明采用轉(zhuǎn)速控制法控制流量，如圖3所示，壓力變送器1、可編程控制器（PLC) 2、變頻器3、電潛泵5以及驅(qū)動(dòng)電潛泵5的異步電動(dòng)機(jī)4 一起組成的一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié) 系統(tǒng)，其中，電潛泵5與異步電動(dòng)機(jī)4做成為一體。該恒壓控制系統(tǒng)通過(guò)安裝在管道上的壓 力變送器1實(shí)時(shí)地測(cè)量參考點(diǎn)的壓力，檢測(cè)出水管線的出水壓力，并由壓力變送器1將其轉(zhuǎn) 換為4一20mA的電信號(hào)，此檢測(cè)信號(hào)是實(shí)現(xiàn)恒壓控制的關(guān)鍵參數(shù)。由于電信號(hào)為模擬量，故 必須通過(guò)PLC 2的A/D轉(zhuǎn)換模塊才能讀入并與設(shè)定值進(jìn)行比較，將比較后的偏差值進(jìn)行PID 運(yùn)算，再將運(yùn)算后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)作為變頻器1操作面板的 輸入信號(hào)，控制變頻器1的輸出頻率，從而控制異步電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制電潛泵5連 接的出水管線的水量，最終使管道壓力恒定，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓控制。
[0023] 變頻恒壓供水系統(tǒng)的具體控制流程如下：系統(tǒng)通電，按照接收到的有效啟動(dòng)信號(hào)， 首先啟動(dòng)變頻器3,拖動(dòng)電潛泵5工作，根據(jù)壓力變送器1測(cè)得的出水管線的實(shí)際壓力和設(shè) 定壓力的偏差值調(diào)節(jié)變頻器3的輸出頻率，控制異步電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定 值，異步電動(dòng)機(jī)4轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到某一定值，異步電動(dòng)機(jī)4工作在該調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)下。另外，當(dāng)變 頻器出現(xiàn)故障時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)4與軟啟動(dòng)器6電連接，變頻軟起動(dòng)能使電潛泵5起動(dòng)平穩(wěn)， 減少對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，也避免了傳統(tǒng)供水中的水錘現(xiàn)象。
[0024] 變頻恒壓控制系統(tǒng)的控制流程圖可以分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三 大部分。（1)信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括出水壓力信號(hào)、水位 信號(hào)、流量信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。出水壓力是恒壓控制的主要反饋信號(hào)，此信號(hào)是模擬信號(hào)，被 讀入PLC的I/O模塊時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；另外還需對(duì)上限壓力和下限壓力進(jìn)行檢測(cè)。水位 信號(hào)反映電潛泵5的進(jìn)水是否充足。信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止 電潛泵5空抽而損壞異步電動(dòng)機(jī)4和電潛泵5,此信號(hào)來(lái)自液位變送器，該液位變送器設(shè)置 在電潛泵5連接的井口出水管線上，并與PLC的I/O模塊電連接；報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正 常運(yùn)行，電潛泵的異步電動(dòng)機(jī)4是否過(guò)載、變頻器3是否有異常，該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)；流量 信號(hào)用來(lái)檢測(cè)通過(guò)出水管線的水的流量，該信號(hào)來(lái)自流量計(jì)，該流量計(jì)設(shè)置在井口的出水 管線上，并與PLC的I/O模塊電連接。
[0025] (2)控制機(jī)構(gòu)：包括控制器（P1C系統(tǒng)）2、變頻器3和電控設(shè)備三個(gè)部分?？刂破?是整個(gè)變頻恒壓控制系統(tǒng)的核心，控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、水位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集， 對(duì)來(lái)自人機(jī)界面和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制 方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即電潛泵）進(jìn)行控制；變頻器3是對(duì)電潛泵 5進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，其跟蹤控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變電潛泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)電潛 泵5的轉(zhuǎn)速控制。
[0026] (3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電潛泵5組成，由變頻調(diào)速器根據(jù)壓力的變化控制異步 電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速，以維持出水管線的壓力恒定。
[0027] 本實(shí)施例提供的這種變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水源井水位、出水壓力和流 量以及電潛泵電參數(shù)，水位到高限時(shí)電潛泵自動(dòng)開始抽水，水位到低水位時(shí)電潛泵自動(dòng)停 止抽水，水不會(huì)干抽燒壞電潛泵5,延長(zhǎng)了水源井修井周期，降低了修井工的勞動(dòng)強(qiáng)度。能自 動(dòng)24小時(shí)維持恒定壓力，并根據(jù)壓力信號(hào)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)整壓力，電潛泵5功率因數(shù)可提高到 0. 95以上，改善了電潛泵5供電電源質(zhì)量，保證了電潛泵5的功率與實(shí)際負(fù)荷相匹配，達(dá)到 系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的目的，綜合節(jié)電率達(dá)到20%以上，同時(shí)減少了供電線路的損耗，增加了變壓 器帶載能力。
[0028] 實(shí)施例2 : 本發(fā)明所采用的變頻器3為ABB變頻器，ACS510系列，額定容量為55?90KW，如圖4 所示，基于PLC的變頻節(jié)能裝置ACS510變頻器控制圖：端子5,6接PLC的Μ、I端子，接收 PLC對(duì)變頻器輸出頻率控制的模擬量信號(hào)，端子7,9接PLC的E+，E-端子，發(fā)送變頻器的頻 率信號(hào)，端子13經(jīng)由變頻啟動(dòng)KM2按鍵和端子10相連，10, 13號(hào)端子是變頻器的啟動(dòng)信號(hào)； 端子14、15和高速/低速轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2相連，10, 14號(hào)端子是變頻器的高速選擇功能，10， 15號(hào)端子是變頻器的低速選擇功能，變頻器的高速、低速選擇功能均由SA2來(lái)控制。端子 16經(jīng)由變頻復(fù)位開關(guān)和端子10相連，10,16號(hào)端子是故障復(fù)位功能，故障狀態(tài)時(shí)，閉合復(fù)位 開關(guān)，可進(jìn)行故障復(fù)位。端子20接變頻停止燈后與002零線相連，端子21接變頻運(yùn)行燈后 與002零線相連，端子24接變頻故障燈后與002零線相連，25、27端子接PLC故障燈的信號(hào) 端子，25, 27號(hào)端子是繼電器輸出端子，它輸出時(shí)給PLC提供一個(gè)故障信號(hào)，保護(hù)變頻器， 使其停止工作。就地控制狀態(tài)下，交流接觸器1、3號(hào)端子閉合，變頻器啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電潛泵工 作。同時(shí)可以使用SA2轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制其輸出的頻率。變頻器工作時(shí)，變頻運(yùn)行指示燈亮， 變頻停止指示燈滅。停止時(shí)，指示燈狀態(tài)相反。變頻器故障時(shí)，會(huì)有故障代碼顯示在操作面 板上，同時(shí)故障指示燈亮。
[0029] 基于就地控制變頻啟停、遠(yuǎn)程工頻啟動(dòng)、備用運(yùn)行啟停的控制回路接線圖如圖6 所示，SA1的1，2號(hào)接通，可以就地控制啟停。
[0030] (1)變頻器：按下SB2,變頻啟動(dòng)，220V交流繼電器1KA得電，驅(qū)動(dòng)交流接觸器KM2， 并實(shí)現(xiàn)自鎖。交流接觸器KM2接通變頻器主回路的同時(shí)，KM2的常開點(diǎn)給變頻器ACS510 - 個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，變頻器開始工作，驅(qū)動(dòng)電潛泵運(yùn)行。按下SB1，變頻器停止工作。
[0031] (2)軟啟動(dòng)器：按下SB4軟啟動(dòng)器運(yùn)行，220V交流繼電器2KA得電，并實(shí)現(xiàn)自鎖。 2KA的常開點(diǎn)閉合，軟啟動(dòng)器得到啟動(dòng)信號(hào)后運(yùn)行。當(dāng)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)完成時(shí)，K20，K2端子常 開點(diǎn)閉合，旁路交流接觸器ΚΜ1得電切換，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。按下SB3,軟啟動(dòng)器停止，旁路交 流接觸器斷開。變頻軟起動(dòng)能使電潛泵起動(dòng)平穩(wěn)，減少對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，也避免了 傳統(tǒng)供水中的水錘現(xiàn)象。
[0032] 本實(shí)施例提供的變頻節(jié)能裝置可方便地實(shí)現(xiàn)電潛泵的軟起動(dòng)，電潛泵通過(guò)變頻器 從0- 50ΗΖ緩慢加速起動(dòng)，減少了電潛泵因突然高速起動(dòng)所帶來(lái)的影響，減少了直接起動(dòng) 時(shí)起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
[0033] 初始運(yùn)行時(shí)，必須觀察異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，使之符合要求。如果轉(zhuǎn)向相反，則可以 改變電源的相序來(lái)獲得正確的轉(zhuǎn)向。為提高變頻器的功率因數(shù)，同時(shí)防止異步電動(dòng)機(jī)與變 頻器相距較遠(yuǎn)時(shí)增加振動(dòng)，異步電動(dòng)機(jī)與變頻器之間連接有電抗器。當(dāng)采用手動(dòng)控制時(shí)， 必須采用軟啟動(dòng)的方式以降低啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)瞬間的電流，避免電流過(guò)大而燒壞異步電動(dòng) 機(jī)。
[0034] 實(shí)施例3 : 變頻節(jié)能裝置中實(shí)現(xiàn)恒壓控制的主體控制設(shè)備是PLC，本系統(tǒng)采用西門子公司S7-200 系列PLC，具有標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊端口和1路Ethernet (以太網(wǎng)），RJ45網(wǎng)絡(luò)端口，它體積 小，執(zhí)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，性能優(yōu)越。PLC主要是用于實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能裝置的自動(dòng)控制， 要完成以下功能：自動(dòng)控制電潛泵的投入運(yùn)行；在啟動(dòng)時(shí)有軟啟動(dòng)功能；對(duì)電潛泵的操作 有手動(dòng)/自動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用；系統(tǒng)有完善的報(bào)警功能并能顯 示運(yùn)行狀況。電路的合理性和程序的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
[0035] 如圖5所示，基于PLC的I/O模塊端口分配及外圍接線圖，所述PLC上設(shè)置有7個(gè) 輸入端口和10個(gè)輸出端口。所述的7個(gè)輸入端口包括2個(gè)數(shù)字量輸入端口和5個(gè)模擬量 輸入端口；PLC的EM231輸入/輸出模塊上的A+，A- ;B+，B- ;C+，C- ;D+，D-四個(gè)端子分別接 多功能電表信號(hào)，對(duì)應(yīng)的分別是主回路的電壓，電流，功率和功率因數(shù)。E+，E-接變頻器頻 率反饋的信號(hào)，F(xiàn)+，F(xiàn)-接井口出水管線上壓力變送器測(cè)得的出水壓力信號(hào)，G+，G-接水源井 液位變送器測(cè)得的水位信號(hào)。其中，2個(gè)數(shù)字量輸入端口為D+，D-和E+，E-。5個(gè)模擬量輸 入端口 分別為 A+，A- ;B+，B- ;C+，C_ ;F+，F(xiàn) ;G+, G-。
[0036] 所述的10個(gè)輸出端口包括9個(gè)數(shù)字量輸出端口和1個(gè)模擬量輸出端口。
[0037] 其中 9 個(gè)數(shù)字量輸出端口為 L0. (TL0. 4、Μ0· 1、Μ0· 2、Μ0· 4、Μ0· 5, L0. (TL0. 4 分別 輸出異步電動(dòng)機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行信號(hào)；MO. 1輸出水位超限控制信號(hào)；MO. 2輸出變頻器故 障報(bào)警信號(hào)；M0. 4輸出報(bào)警電鈴信號(hào)；M0. 5輸出變頻器復(fù)位控制信號(hào)；1個(gè)模擬量輸出端 口為M、I，其輸出的模擬信號(hào)用于控制變頻器的輸出頻率。
[0038] L0. 0得電時(shí)，PLC處于遠(yuǎn)程工作狀態(tài)，ΚΑΙ得電，并通過(guò)內(nèi)部變量來(lái)驅(qū)動(dòng)KA2和 ΚΑ3, ΚΑ2和ΚΑ3分別為變頻啟動(dòng)和工頻啟動(dòng)。變頻故障時(shí)，故障信號(hào)傳給L0. 2, ΚΑ2失電， 變頻器停止輸出，ΚΑ4備用。L0. 1得電，PLC中CPU處于本地工作狀態(tài)，ΚΑ1失電，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng) 按鈕對(duì)變頻器，軟啟動(dòng)器進(jìn)行控制。端子M，I接變頻器模擬量輸入端子AI2,以控制變頻器 的輸出頻率。
[0039] 基于端子的接線圖如圖7所示，端子TB1的U、V、W、N接三相四線制380V至QS0,端 子TB2的U2、V2、W2接至變頻器，端子TB3的U4、V4、W4接至備用軟啟動(dòng)，端子TB4的24V+、 24V-、L7、N接自開關(guān)電源和至空開QS7,端子TB5的F+、F-(壓力信號(hào))、G+、G-(液位信號(hào))、 485+、485_ (流量信號(hào)）接至PLC。
[0040] 目前的供液方式朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯的節(jié) 能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式得到了廣范的應(yīng)用。水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)油田水 源井電潛泵沒有采取節(jié)能措施，水抽干時(shí)電潛泵不能自動(dòng)斷電工作等實(shí)際問題，研制出的 新概念水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)。一是節(jié)能效果顯著，功率因數(shù)可提高到0.95以上，綜合 節(jié)電率達(dá)到20%以上，同時(shí)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(jī)時(shí)能減小電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及出水管線內(nèi)壓力對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三是能減小電潛 泵、異步電動(dòng)機(jī)自身的機(jī)械沖擊損耗。為油田水源井正?；a(chǎn)提供了可靠的節(jié)能監(jiān)控系 統(tǒng)。
[0041] 本實(shí)施例沒有具體描述的部分都屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的公知常識(shí)和公知技術(shù)，如有需 要，我們可提供參考資料！ 以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與 本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，包括電潛泵（5)、驅(qū)動(dòng)電潛泵（5)的異步電 動(dòng)機(jī)（4)以及與電潛泵（5)連接的出水管線，其特征在于：上述井口出水管線上安裝有壓力 變送器（1)，所述壓力變送器（1)測(cè)得出水壓力將其轉(zhuǎn)化為4?20mA電信號(hào)；壓力變送器 (1) 電連接PLC (2)的I/O模塊；PLC (2)的I/O模塊連接變頻器（3)操作面板控制變頻 器，變頻器（3 )連接控制異步電動(dòng)機(jī)（4 ); 所述電潛泵（5 )連接的井口出水管線設(shè)置有液位變送器，所述液位變送器與PLC (2 )的 I/O模塊電連接； 所述井口出水管線上設(shè)置有與PLC (2)的I/O模塊電連接的流量計(jì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述PLC (2) 上設(shè)置有7個(gè)輸入端口和10個(gè)輸出端口。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：所述的7 個(gè)輸入端口包括2個(gè)數(shù)字量輸入端口和5個(gè)模擬量輸入端口；所述的10個(gè)輸出端口包括9 個(gè)數(shù)字量輸出端口和1個(gè)模擬量輸出端口。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種油田用的水源井變頻節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：變頻器 (3) 為ABB變頻器，采用ACS510系列，額定容量為55?90KW。
【文檔編號(hào)】F04B49/06GK104088781SQ201410321177
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】高寶元 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院