海上平台注水变频系统改造

1　注水系统简介

油田注水系统由两台注水泵A/B 组成，注水泵采用的是重庆水泵厂生产的自平衡离心泵，电动机采用的是佳木斯电机有限公司生产中压电机，电机型号：YPT500-2H-W，功率：800KW，电压：AC 6.3KV，电流88.7A，频率：50Hz，电机接线方式为Y。启动方式为变频/ 工频启动。

从“自强号”拆卸过来的注水泵（下称C 泵）为进口泵。

C 泵电机型号：AHTA-450LK-02A， 功率：630 KW， 电压：

AC 4.16KV，频率：60HZ，电流：99A，电机接线方式为Y。

2　注水系统存在的问题

从“自强号”拆卸过来的泵的电机参数为4.16KV，60Hz，与平台电力制式（6.3KV，50Hz）不相符合。因而整个注水系统存在以下几个问题：

（1）注水泵非正常停机时，容易造成泵非驱动端轴承及轴瓦烧毁。机组在运行时各项温度处于偏高状态，易产生综合关断，及电网卸载造成停机等因素使注水泵的故障率进一步增加。

（2）随着油田注水量的增加及注水压力的提高，注水泵50Hz 运行已不能满足注水要求，必须提至55hz 左右才能达到要求。但电机长时间超频运行，对电机绝缘性能及使用寿命会造成一定的损伤。

（3）新增注水C 泵和平台现有电力制式不符，且原有上广电变频器不能输出4.16KV，60Hz 电源。

鉴于以上各方面的综合考虑，油田决定对原注水系统进行变频改造，从而使注水系统能更好的安全运行，保障油田注水。

3　“一变三控”系统改造

3.1　变频器介绍

本次变频改造采用罗克韦尔品牌的PowerFlex 6000 系列高压变频器，主要由控制柜、功率单元柜、隔离移相变压器、远控操作箱等部分组成。PowerFlex 6000 系列高压大功率变频器，为电压源型高压变频器。它采用多脉冲整流、多重化PWM、单元串联叠加的多电平拓扑结构。具有高功率因数、低谐波污染的特点，输入和输出电流波形均接近正弦波。

3.2　“一拖三”改造实施方案

本次改造主要的工作有：拆除旧变频器， 新增一台PowerFlex 6000 系列高压变频器，新增C 泵输出柜，30 余条动力电缆及控制电缆铺设，保护互锁功能添加、海水盘及中控逻辑修改、变频器散热风道改造。由于海上油田平台空间有限，故对油田的原注水系统采用“一变三控”的方式进行改造。不仅节省了平台有限的空间，同时也降低此次改造的费用。改造后的电气控制图纸（如图1）。

一带三变频系统，控制驱动相对应的3 台注水泵变频运行，实现变频软启、调频。

3.2.1　系统主回路改造

（1）变频进线柜：变频进线柜采用真空接触器结构，简单实用，当变频器故障报警及泵机组出现综合关断报警需要切断电源时，可发出停止信号，使真空断路器断开，以达到保护变频器和泵机组的目的。

（2）旁路柜：采用原旁路柜作为改造后的A/B 泵工/ 变频柜，需要对其控制回路进行改造。新增一面中压柜作为C泵变频输出柜。

图1　改造后的注水系统“一拖三”系统单线图

3.2.2　系统控制回路改造

（1）原有的两台注水泵旁路柜进行改造，使5 台真空接触器（KM1、KM2、KM3、KM4、KM5）具有互锁功能，及任意一台注水泵启动（不管是变频启动还是工频启动）运行后，其他两台注水泵均不能启动。

（2）通过选泵信号，变频器自动切换修改相应的变频参数（A/B 泵电机参数：6.3KV/50Hz/88.7A ；C 泵电机参数：

4.16KV/60Hz/99A），达到同一台变频器能控制启动两台不同电力制式的注水泵。

（3）注水A/B 泵保持原有启动控制逻辑，即变频器无故障时通过变频器实现软起、调频，当变频器故障时通过旁路柜实现工频直接启动。

（4）新增注水C 泵只能通过变频器软起、调频，不能工频直接启动。

4　新系统在平台上的应用

该改造项目于15 年7 月开始实施，经过2 个多月的安装调试，各种参数和功能达到设计要求，经过一年半的投入运行及运用效果来看，其优越性主要体现在：操作方便，易于观察。

变频器的运行参数都可以在显示触摸屏上显示，如运行频率、输出电压、输出电流等。人机界面操作简单明了；变频器运行稳定，性能良好；降低整个注水系统的维护费用，延长了电机、泵及管线阀门的使用寿命；提高油田注水系统的稳定性。

5　结语

该项目完成后，新增注水C 泵完全达到使用要求，而且运行状态良好。达到一用两备目的，不仅提高平台注水的稳定性，相应地延长了电机使用寿命、降低机组的故障率，大大降低了维护工作量和维护成本。而且把闲置泵充分的利用起来，节约了大量的采购费用。

参考文献：

[1] 孙刚.AB变频器及其控制技术[M].北京:机械工业出版社,2012.

[2] 孙建忠.电机与拖动[M].北京:机械工业出版社,2013.