注水泵变频软切换改造总结 一、改造的目的和意义 使用变频器驱动的注水泵在注水工艺中已广泛普及，以其高效节能、压力稳定、操作简便得到了工作人员和技术人员的一致好评。出于成本考虑，不可能为每台注水泵都配备变频器，国内技术力量较强的厂家设计了“一机多控”技术，只需一台变频器就可以逐一拖动每台注水泵，到达50HZ后再将它切入工频以实现软启动的效果，但由变频电源转向工频电源瞬间冲击电流太大，对电网、配电设备及机泵设备的冲击损害非常严重，容易造成变频器和其他设备损坏。这种现状成为变频器推广普及的一大障碍。大港油田南部开发公司110KW和185KW注水变频器共有57台，2000年至2001年仅一年因切换时的大电流冲击造成变频控制故障就有18次，电动机烧毁3台，传送带更换多次。如果能实现“软切换”，即切换时冲击电流很小或没有，那么“一机多控+软切换”即可成为经济实惠、高效节能的最优良方案，非常适合我国的油田发展现状。因此解决电动机的电源切换成为当前的急待解决的难题。 二、技术难点和关键 三相异步电动机由于剩磁的原因，在断电瞬间由于惯性旋转变成发电机，所产生的电压、频率和相位接近供电的三相电源，在极短的时间恢复供电由于相互抵消基本不会有电流波动。但是变频器和工频是两个不同的电流源，电压和频率虽相同但相位不同，电动机从变频拖动转入工频时，外部的工频电压和电机内部的感应电压相互叠加，相位相同时电压的矢量和接近于零电机电流几乎没什么变化，如果相位相反，所产生的电流相当于电机在两倍的工频电压从静止直接启动，所产生的危害众所周知。 早期的切换是先将变频器拖动的电机停止然后断开变频器，停一定的时间降速（零点几秒，目的是降低感应电压）将电机再投入装有“限流电抗器”或“限流电阻”的工频运行，由于注水泵的重负载，会使电机在丢电的几秒内从高速旋转迅速降为零速，重新加电除了遇到相位问题还要考虑减速状态下的重新加速问题，电动机在低速猛然跃入高速，不但电动机的冲击电流很大，同时传送皮带会因电动机和注水泵速度差异剧烈摩擦，降低皮带的使用寿命。我们在枣三注水站未改造时用高速记忆示波器记录下切换瞬间其中一相电流变化，如下图所示： 切换时的断电时间为２７０毫秒，由于速度急剧下降，外加电动机重新加电后外电压和电机内电压的矢量和超过了３８０伏，并且突然的加速度导致电流激增以至超过了仪器的测量范围，电流表已无法正确指示，电动机和水泵大轮的速度差使电机皮带发出尖叫，注水泵出现较大震动。 ２００１年８月，由沧州市荣昌电子设备厂改造了枣三注水站的变频－工频切换工艺。改造后试机时效果非常明显，电机从变频启动直到工频运行过程中一直很平稳，现场的操作管理人员根本无法察觉电机的切换过程，电机在从变频转入工频运行时电流表没有波动，电机皮带没有发出声音，注水泵也没有震动。试运行三个月后，我们同样测量了电机切换瞬间电流波形图，如下图所示： 根据荣昌电子设备厂提供的资料，解决问题的关键在于切换瞬间自动跟踪了变频器和工频交流电之间的电压、频率、相位关系，用特殊的仪器精确监测变频器和外部工频的电源状态，在工频电源和变频器电源的电压、频率、相位完全相同时该仪器发出指令，微电脑迅速将水泵电动机从变频状态转入工频状态，由于转换速度极快（时间仅有５毫秒到２０毫秒）电动机和注水泵自身的惯性使它们来不及减速，且电动机感应电压的相位和外工频几乎相同，感应电压与外部电压的矢量和近似零，因此电流没有变化。 三、改造后效果与反映 自２００２年６月份开始实施软切换改造工程，到８月初共计１６套注水站全部安装调试完成，运行情况基本正常，变频－工频切换冲击电流全部控制在正常运行电流的１０％以内，完全符合我们的技术要求。改造过程中，由沧州荣昌电子改造的设备表现尤为突出，设备上的微型彩色双踪示波器显示出切换过程的电流相位变化，直观形象。其先进的“一机多控”技术大大减轻了操作人员的劳动强度，现场工作人员只需设定好注水压力，按下启动钮即可，先进的微电脑将所选的注水泵依次用变频器软启动到达稳定转速后将再其软切入工频。根据压力的变化自动调整泵的转速和增减注水泵的数目，准确的故障报警系统可指示每台泵的运行状态，故障发生的具体部位，深受工作人员的欢迎。 根据现场工作人员的反映，他们对本次改造的成果还是很满意的，此次改造不仅提高注水质量，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，同时在设备的维修上将会节约大量的资金。以高压阀门为例，改造前启、停一台水泵需要频繁操作高压阀门，使得阀门寿命很短，改造后的阀门几乎不用动，其寿命就可大大延长。同时无冲击电流也会改善控制电器的运行环境，可使动力变压器、空气开关、电缆、仪表等设备的寿命明显延长。 ...... 以上仅供参考。