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摘 要:本文介绍了TD2000变频器在新疆油田应用的一个实例，以及解决变频供油实际当中遇到的问题。
关键词:TD2000变频器 油田注汽锅炉 恒压控制 应用
1998年1月1日我国发布的《节约能源法》第四章第三十九条条(二)款明文规定，“逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速节电和电力电子技术......提高电能利用率”。近几年的节能实践雄辩证明，变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中，应用变频技术，一是改造“大马拉小车”设备，适应变工况运行，二是生产工艺自动化的需要，作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性，选用变频器常重点考虑*作简单化，运行的安全性、可靠性、经济性，出现故障后系统处理的灵活性。在油田上使用的变频器大都属进口，如富士、三肯、A-B、ABB、施耐德、西门子等，随着国产变频器的发展和完善，2000年在克拉玛依四2区新区产能建设中选用了华为公司的TD2000变频器，安装、调试成功，运行至今尚无异常。为提高国产变频器应用技术水平，本人愿就应用情况做技术总结。
1 油田注汽锅炉恒压供油系统概述
油田注汽锅炉是稠油热采中的关键设备，将它产生的高温高压饱和蒸汽强制送入地质油层，因油层开发，油层能量衰减，补充油层能量。降低稠油粘度，实现蒸汽热驱采油。其燃烧系统常以渣油和天然气为燃料， 2000年在克拉玛依四二区新建3#注汽站的两台锅炉以渣油为燃料。锅炉出口蒸汽干度是否达标(80%)与燃烧状况直接相关，而燃烧状况与送风量、供水流量、渣油流量、蒸汽雾化压力息息相关。供油压力偏高时，渣油不能充分燃烧，冒黑烟或炉膛过热对炉衬破坏性大，以至引起锅炉爆管安全事故，供油压力偏低时，出口蒸汽干度不达标。所以，锅炉经济运行要求供油压力稳定，经验数据是稳定在1.0～1.2 Mpa。
最初采用供油泵打回流方式，手动控制供油压力，这种方式压力波动范围大，全速运转不节能，后采用电动阀或气动阀控制回流构成自控，这种方式解决了压力自控，但渣油粘度大，阀需定期清洗，控制复杂。九十年代初引进变频技术，在供油泵出口安装压力变送器，通过PID调节，输出信号控制变频器，构成变频调速恒压供油系统。
2 选用TD2000变频器,系统接线方式
供油泵选用TLB稠油泵，压力变送器E+H,测量范围0-2.5Mpa,输出4-20mA,变频器型号为:TD2000-4T011P1,电机参数:电压380V，额定电流24.8A，转速970r/min，极对数P=3。
供油泵电机采用双电源供电，工频和变频靠转换开关切换。主回路是三相动力线由ZK空气开关引出后，一路进变频器R、S、T端子，U、V、W引出端经交流接触器1KM后接到电机上，另一路经交流接触器2KM后连到电机上。转换开关SK执2，ZK合→按起动按扭→JS线圈通电→JS1闭合自锁、JS2闭合、JS3闭合→1KM主令开关合→1KM辅助触点闭合→变频FWD与COM接通变频运行，指示灯亮。按停止按钮→JS失电→JS2断开变频减速运行，JS4延时断开→1KM失电变频停运。
变频频率控制:当转换开关执自动位置，1-2、3-4接通，P24→压力变送器(+)→压力变送器(-)→CCI→GND→COM形成4—20mA DC输入回路，经内置PID调节，自动控制频率。当转换开关执手动位置，5-6、7-8接通，从CCI端子输入0-10V DC电压，靠电位计手动调节频率。(自动/手动转换时需改变频率设定信号参数)
3 参数设置及系统调试
在调试过程中遇到的问题:
(1) 变频空载运行正常，带负荷运行多次出现E001、E002、E003、E013、E014故障显示，把加速、减速时间20S改为30S，问题暂时解决，运行频率低于28HZ左右，又出现过电流故障停机，复位也启动不了，处理办法增大F08，FO8=20，启动后可上升到13HZ出现001故障停运，F08=10，启动后到21HZ又出现类似故障，凭经验11KW电机20S时间就够长了，故把加减速时间降到20S，F07由1改为0，F08依次改为8、7、6、5效果变好，但问题仍得不到解决，增大载波频率是以降低电磁转矩为代价，故把F29由6改为4启动正常，没出现过电流故障，再把F29=1启动正常，但电机发热，声音杂有尖叫声，经分析是因载波频率过低引起，反复调整，当F29=2，F08=4，F07=0时效果最理想，再没出现过电流故障，电机声音均匀纯正。
(2) F00参数设定与说明书不符，说明书中说F00=3时0～10VDC输入，F00=4时，0～20mA DC输入，在现场实际*作中，当CN10跳线在I侧，F00=3、F00=4均可输入电流信号，在F00=3的情况下，电流信号为5 mA时测量CCI与GND间有2.5VDC，恰为500Ω匹配情况，成线性关系。压力变送器输出为4～20mA标准信号，F13设定范围0～10V(0～20mA)实际上变化范围为0～10，现场分析后，设F13=2(对应着4mA)F14=0 (HZ)，设定信号得以解决。
(3) 采取CN10插件式跳线方式，在选用CCI端子电压输入和电流输入时受限。在设计时变频频率给定考虑手动电位计与模拟电流自动两种方式，启动泵时手动*作，当压力在控制范围时改投自动运行。因切换时要停机才可改变跳线，无法满足要求。在使用中做了改装，由三个插线桩引出三根导线，靠转换开关实现不停机切换,F00=3兼顾了变频器频率自动和手动给定两种情况。
系统2000年3月份调试成功，运行至今，效果尚好。
4 对应用TD2000变频器的几点建议
(1) 详细阅读说明书，根据实际运行工况选择控制方式。对参数的意义要确切了解。比如说0～20mA与4～20mA，0～10与1～5V、0～5V信号时怎样设定。闭环功能中，给定信号设定与采用的信号类型与压力变送器参数有关，比如说F13=2，压力变送器输出4～20mA范围0～2.5Mpa 控制压力为1.2Mpa，F102=2+(10-2)×1.2/2.5=5.84V。不一一列举。
(2) CN10插件式跳线改为三接线端子，可采取短接片或外接导线用转换开关实现选择，在实际应用中灵活，可满足多种要求。
(3) 可选标定百分比的电位计专配供VRF-VCI-GND使用，在闭环控制中采用电位计给定信号设定时应用方便。
5 结束语
这是我们第一次选用国产变频器，现场研究，调试成功，达到进口变频器使用的要求。变频技术的发展日新月异，在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成，自动控制。所以，我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化，节电效益最大化。
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关键词:TD2000变频器 油田注汽锅炉 恒压控制 应用
1998年1月1日我国发布的《节约能源法》第四章第三十九条条(二)款明文规定，“逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速节电和电力电子技术......提高电能利用率”。近几年的节能实践雄辩证明，变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中，应用变频技术，一是改造“大马拉小车”设备，适应变工况运行，二是生产工艺自动化的需要，作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性，选用变频器常重点考虑*作简单化，运行的安全性、可靠性、经济性，出现故障后系统处理的灵活性。在油田上使用的变频器大都属进口，如富士、三肯、A-B、ABB、施耐德、西门子等，随着国产变频器的发展和完善，2000年在克拉玛依四2区新区产能建设中选用了华为公司的TD2000变频器，安装、调试成功，运行至今尚无异常。为提高国产变频器应用技术水平，本人愿就应用情况做技术总结。
1 油田注汽锅炉恒压供油系统概述
油田注汽锅炉是稠油热采中的关键设备，将它产生的高温高压饱和蒸汽强制送入地质油层，因油层开发，油层能量衰减，补充油层能量。降低稠油粘度，实现蒸汽热驱采油。其燃烧系统常以渣油和天然气为燃料， 2000年在克拉玛依四二区新建3#注汽站的两台锅炉以渣油为燃料。锅炉出口蒸汽干度是否达标(80%)与燃烧状况直接相关，而燃烧状况与送风量、供水流量、渣油流量、蒸汽雾化压力息息相关。供油压力偏高时，渣油不能充分燃烧，冒黑烟或炉膛过热对炉衬破坏性大，以至引起锅炉爆管安全事故，供油压力偏低时，出口蒸汽干度不达标。所以，锅炉经济运行要求供油压力稳定，经验数据是稳定在1.0～1.2 Mpa。
最初采用供油泵打回流方式，手动控制供油压力，这种方式压力波动范围大，全速运转不节能，后采用电动阀或气动阀控制回流构成自控，这种方式解决了压力自控，但渣油粘度大，阀需定期清洗，控制复杂。九十年代初引进变频技术，在供油泵出口安装压力变送器，通过PID调节，输出信号控制变频器，构成变频调速恒压供油系统。
2 选用TD2000变频器,系统接线方式
供油泵选用TLB稠油泵，压力变送器E+H,测量范围0-2.5Mpa,输出4-20mA,变频器型号为:TD2000-4T011P1,电机参数:电压380V，额定电流24.8A，转速970r/min，极对数P=3。
供油泵电机采用双电源供电，工频和变频靠转换开关切换。主回路是三相动力线由ZK空气开关引出后，一路进变频器R、S、T端子，U、V、W引出端经交流接触器1KM后接到电机上，另一路经交流接触器2KM后连到电机上。转换开关SK执2，ZK合→按起动按扭→JS线圈通电→JS1闭合自锁、JS2闭合、JS3闭合→1KM主令开关合→1KM辅助触点闭合→变频FWD与COM接通变频运行，指示灯亮。按停止按钮→JS失电→JS2断开变频减速运行，JS4延时断开→1KM失电变频停运。
变频频率控制:当转换开关执自动位置，1-2、3-4接通，P24→压力变送器(+)→压力变送器(-)→CCI→GND→COM形成4—20mA DC输入回路，经内置PID调节，自动控制频率。当转换开关执手动位置，5-6、7-8接通，从CCI端子输入0-10V DC电压，靠电位计手动调节频率。(自动/手动转换时需改变频率设定信号参数)
3 参数设置及系统调试
在调试过程中遇到的问题:
(1) 变频空载运行正常，带负荷运行多次出现E001、E002、E003、E013、E014故障显示，把加速、减速时间20S改为30S，问题暂时解决，运行频率低于28HZ左右，又出现过电流故障停机，复位也启动不了，处理办法增大F08，FO8=20，启动后可上升到13HZ出现001故障停运，F08=10，启动后到21HZ又出现类似故障，凭经验11KW电机20S时间就够长了，故把加减速时间降到20S，F07由1改为0，F08依次改为8、7、6、5效果变好，但问题仍得不到解决，增大载波频率是以降低电磁转矩为代价，故把F29由6改为4启动正常，没出现过电流故障，再把F29=1启动正常，但电机发热，声音杂有尖叫声，经分析是因载波频率过低引起，反复调整，当F29=2，F08=4，F07=0时效果最理想，再没出现过电流故障，电机声音均匀纯正。
(2) F00参数设定与说明书不符，说明书中说F00=3时0～10VDC输入，F00=4时，0～20mA DC输入，在现场实际*作中，当CN10跳线在I侧，F00=3、F00=4均可输入电流信号，在F00=3的情况下，电流信号为5 mA时测量CCI与GND间有2.5VDC，恰为500Ω匹配情况，成线性关系。压力变送器输出为4～20mA标准信号，F13设定范围0～10V(0～20mA)实际上变化范围为0～10，现场分析后，设F13=2(对应着4mA)F14=0 (HZ)，设定信号得以解决。
(3) 采取CN10插件式跳线方式，在选用CCI端子电压输入和电流输入时受限。在设计时变频频率给定考虑手动电位计与模拟电流自动两种方式，启动泵时手动*作，当压力在控制范围时改投自动运行。因切换时要停机才可改变跳线，无法满足要求。在使用中做了改装，由三个插线桩引出三根导线，靠转换开关实现不停机切换,F00=3兼顾了变频器频率自动和手动给定两种情况。
系统2000年3月份调试成功，运行至今，效果尚好。
4 对应用TD2000变频器的几点建议
(1) 详细阅读说明书，根据实际运行工况选择控制方式。对参数的意义要确切了解。比如说0～20mA与4～20mA，0～10与1～5V、0～5V信号时怎样设定。闭环功能中，给定信号设定与采用的信号类型与压力变送器参数有关，比如说F13=2，压力变送器输出4～20mA范围0～2.5Mpa 控制压力为1.2Mpa，F102=2+(10-2)×1.2/2.5=5.84V。不一一列举。
(2) CN10插件式跳线改为三接线端子，可采取短接片或外接导线用转换开关实现选择，在实际应用中灵活，可满足多种要求。
(3) 可选标定百分比的电位计专配供VRF-VCI-GND使用，在闭环控制中采用电位计给定信号设定时应用方便。
5 结束语
这是我们第一次选用国产变频器，现场研究，调试成功，达到进口变频器使用的要求。变频技术的发展日新月异，在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成，自动控制。所以，我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化，节电效益最大化。