HNT4150PL型抽油机智能变频控制柜.docx

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HNT4150PL型抽油机智能变频控制柜

抽油机智能变频控制柜

HNT-4150PL

濮阳市历亚电器有限公司

前言

油田注水是中国很多油田保持高产稳产的重要有效措施。

其方法就是把地层中散布的油集中到油井，再提取上来。

由于国内多数油田属于断裂区块油田，每个区块注水范围小，注水量随开采状况的变化，需要经常调整，大部分注水站都存在额定流量与实际流量不相匹配的问题。

而油田注水由于压力高、水量大，注水电机大多是大功率电动机，电动机长期处于高耗能状态运行，是油田耗电大户一般占油田生产耗电的３０～４０％。

采用变频调速装置对油田注水泵用电动机实行变转速调节，实现注水泵变水量控制是一项非常有效的节能措施。

中原电仪公司，作为一家集科研、开发、施工于一体的高新技术企业，近年来，公司在吸收国内外先进经验、征求诸多专家意见、总结多年实践经验的基础上自行开发了增注泵智能变频控制柜。

采用HNT-4150PL增注泵智能变频控制柜既节约了电能，减少了阀门的维护量，还提高了系统的自动化水平，降低了系统的噪音，改善了工作的环境，减轻了工人的劳动强度。

DYZK--II增注泵智能变频控制柜自动根据需求量调节转速，而且平滑稳定，水泵的运行参数得以改进，系统效率大为提高，考虑管网阻力损失等因素的影响，综合平均节能在30%以上。

我公司的生产的HNT-4150PL增注泵智能变频控制柜等产品是以可靠的产品质量和良好的售后服务，服务于国内各油田。

“用户至上，服务第一”是我们售后服务的唯一宗旨。

产品售出后及时为用户提供操作、维护、保养详尽的培训和指导，定期回访、跟踪巡查，保证产品的正常运行。

对出现的产品质量故障，及时调整、修理、更换零部件，恢复产品的使用性能。

为了您正确使用本产品，在使用之前，请详细阅读本手册。

一、产品概述

HNT-4150PL增注泵智能变频控制柜，是油田生产实际与计算机技术、微控制技术、机电一体化技术、现场总线技术、变频技术及现代通讯技术相结合的产品，实现了对注水泵的自动适应调节与控制。

统中注水泵的注水控制是由变频器通过，它通过变送器的回馈压力值，适时分析注水压力的变化，经过自适应系统进行综合评价，从而根据综合评价结果及负载的变化按能量需要自动给定，自动调整注水泵的转速，使注水泵的参数趋于最佳，达到节能的目的。

变频技术的采用，实现了电机的零启动、软启动，降低了对电网载荷冲击，同时对电网无任何污染。

HNT-4150PL增注泵智能变频控制柜具有良好的扩展功能，可提供多种通信接口功能，支持GPRS/CDMA，485/232，数传电台等多种通信方式，采用标准、开放的通信协议，实现变频器的运行参数通过内部计算机接口和通讯协议传输至计算机工作站；在计算机上可以随时检测和控制系统运行压力、电动机转速、输入/输出电压、输入/输出电流等参数，达到系统自动节能运行的目的，实现对注水生产全方位的动态控制。

二、产品特点与性能

（一）、主要特点

（1）操作简单、使用方便。

（2）组网灵活；易升级、易维护。

（3）智能化程度高，实现无人值守。

（4）同步跟踪注水压力，实现真正的生产闭环控制。

（5）自适应、自调整，自动处理系统故障。

（6）技术先进，安全可靠、多重保险，电气特性符合国家标准

（7）适用面广，可控制各种类型注水泵。

（二）、基本性能

（1）通过运行频率的调整，可以来改变电机的转速。

（2）自动调节电机转速，极大的减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。

（3） 系统采用一拖二控制方式，采用压力变送器反馈电流信号（4—20mA）至控制器（CPU）,经PID控制组成闭环控制系统。

其输出频率的大小由作用处理器控制，使电机的转速自动增加或降低；当压力超过设定的目标值时即（＞5％）其中第一台电机转为工频运行，变频器启动第二台电机变频运行，保持水压恒定。

这样不但减小了电动机的无功功率，而且提高了水泵的工作效率，节约了能源。

（4）零启动、软启动功能，降低电网载荷冲击，保护了用电设备，延长了电动机的使用寿命，提高了电机的效率，节约维修成本。

（5）动态调参功能，以5000次/秒自动调整电机运行电压，调不调速都节能。

（6）保护功能齐全，过电压、过电流、低电压、过负荷限载、过热等进行保护。

（7）留有先进的通讯功能接口，实现联网监控和信息共享。

三、注水泵智能控制器的工作原理及实现

1现有控制流量方式  常规情况下油田高压注水采用闸板阀门控制来调节流量和压力。

根据工艺要求，不允许长时间小排量运行，否则泵内温度升高造成汽蚀和机件烧毁等问题，过去被迫采用大回流方法降低温升，造成电力的大量消耗，给油田造成了大量的能源损失。

注水系统能耗损失主要在控制阀节流上。

通过分析，只有通过结合配注量，降低水压，减少各注水井的阀门控制压差，才能达到节能降耗的目的。

2注水泵变频调速的节能原理

   注水泵是典型的变转矩负载。

变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升。

注水泵的电动机的轴功率P与其流量Q，扬程H之间的关系式如下：

P∝Q×H                  

（1）

   当流量Q1由变化到Q2时，电动机的转速为N1、N2，此时Q、H、P相对于转速的关系如下：

                       Q2＝Q1×（N2／N1）

H2＝H1×（N2／N1）2        

（2）

                      P2＝P1×（N2／N1）3

  由式

（1）和式

（2）可以看出，水泵的电动机的轴功率（功率输出）与转速的3次方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。

图1显示出了水泵的扬程与流量的关系曲线，图2显示出转矩与电机速度的关系曲线。

从图1、2中可以看出，在低速时，功率会有很大的下降。

由于注水泵运行于额定转速以上是恒功率调速，此时注水泵效率很低，机械磨损大，容易损坏电机。

从理论上讲，速度降低10％时会带来30％左右的功率下降，由于功率的大幅度降低，可获得显著的节能效果。

  速度降低后的理论节能表

N2／N1

100％

90％

85％

80％

70％

60％

50％

P2／P1

100％

73％

61.4%

51%

34%

21.6%

13.0%

3动态调动功能：

注水泵是变载，变频控制柜以极快的速度根据负载轻重（电流大小）以5000次/秒自动改变加在电机上的端电压，以保证电机工作在最小电流，最低电压，也就是最少耗电功率状态下运行，达到节电效果。

4零启动、软启动功能：

电机启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，节能的同时，减少了对电网的冲击，而且延长了设备的使用寿命几维修周期，减少了设备的维修费用。

5在节能方面首先，采用变频技术与负载追踪软件系统，时时跟踪负载，根据自适应系统综合评价结果及负载的变化按能量需要自动给定，做到需要即供、不需则停，达到节能的目的。

第二，节能也体现为系统的综合运行效应，采用注水泵变频多功能控制器后，系统的节电率明显提高，增加产量的同时单耗明显降低。

第三，零启动、软启动功能，电机启动电流几乎从零开始，且始终不超过额定电流，避免了浪涌现象，保护了电气设备,节电的同时也大幅度降低了供电变压器的装机容量。

四、系统的构成

1、产品构成

本系统由下列五大系统组成：

（1）控制器

（2）压力数据采集系统

（3）执行机构

（4）辅助系统

（5）通讯接口

系统组网示意图

基本原理图

2、规格型号

型号

额定输入

电压（VAC）

单位

适配电机

功率（KW）

出厂价格

（元）

HNT-4145PL

380

套

45

HNT-4155PL

380

套

55

HNT-4175PL

380

套

75

HNT-41110PL

380

套

110

HNT-41132PL

380

套

132

五、主要技术指标

输入电压

三相380V±10%50HZ±5%

输出电压

三相380V（660V/1140V电压等级需定货说明）

控制

控制方法

全自动控制方式

频率分辩率

数字:

0.01Hz（100Hz以下）,0.1Hz（100Hz以上）

模拟:

0.05Hz/50Hz

频率精度

数字:

最大输出频率的0.01%

模拟:

最大输出频率的0.1%

V/F比率

线性,平方根,任意V/F

过载能力

额定电流150%1分钟,额定电压200%0.5秒。

（特性与时间成反比）

转矩补偿

手动转矩补偿（0-20%）,自动转矩补偿

运行

输入信号

运行方式

键盘/端子/RS485通讯

频率设定

模拟:

0-10V/4-20mA/,子板的另外端口（0-10V/4-20mA）

数字:

键盘/RS485通讯

启动信号

正转,反转

多段速度

至多可以设定8个速度（使用多功能端子）

加减速时间

0-6000秒，加减速时间可切换

加减速方式:

线性,S型

紧急停止

中断增注泵智能变频控制柜的输出

寸动

慢速运行

自动运行

通过设定的参数自动运行（7段速度）

故障复位

当保护功能处于有效状态时，可以自动复位故障状态。

输出信号

运行状态

频率检测等级，过载报警，过电压，欠电压，增注泵智能变频控制柜过热，运行，停止，恒速，自动程序运行

故障输出

触点输出–交流250V1A,直流30V1A

模拟输出

从输出频率，输出电流，输出电压，直流电压中选择

（输出电压:

0-10V）

运行功能

直流制动，频率限制，跳频，滑差补偿，反转保护，PID控制等

保护功能

增注泵智能变频控制柜保护

过电压，欠电压，过电流，保险丝断，接地故障，增注泵智能变频控制柜过热，电机过热，缺相，过载保护，外部故障1,2，通讯错误，速度指令丢失，硬件故障，选件错误等。

增注泵智能变频控制柜报警

堵转防护，过载报警，温度传感器故障。

瞬间掉电

小于15毫秒：

连续运行

大于15毫秒：

允许自动重新启动

显示

键盘

运行信息

输出频率，输出电流，输出电压，设定频率，运行速度，直流电压

错误信息

当故障保护时的运行状态，保存有3个故障历史信息。

环境

环境温度

-30℃～+50℃

储存温度

-30℃～+65℃

环境湿度

最大90%RH.（不结露）

高度/振动

1,000m以下，5.9m/秒²（=0.6g）以下

应用地点

无腐蚀气体、易燃气体、液体、金属粉末,通风的环境

冷却方式

自然风冷或者强制风冷

六、设备安装及接线

安装方便、调校简单。

即使如此，我们的工程师也会协助您进行安装和调试。

在安装之前您需要了解的内容包括：

1．了解电机的类型及特点。

2．了解泵的类型及控制方式。

3．了解泵的负荷状况、每天运行时间及实际注水量。

4．了解泵装置的用电情况及电费。

增注泵智能变频控制柜安装安装非常方便，控制器底面有四个安装孔，可将控制柜固定在较安全，防雨、通风的地方。

1、设备的工作环境

1.1工作环境温度：

-30℃~+50℃。

1.2相对湿度：

空气的相对湿度不超过90℅，每小时相对的变化率不超过5℅且不得出现凝霜。

1.3可室外安装运行。

1.4增注泵智能变频控制柜安装地点所允许的振动条件：

振动频率10-150Hz，振动加速度不大于0.6G。

2、设备安装

2.1增注泵智能变频控制柜应水平放置。

2.2要注意周围通风。

2.3留有足够的周围空间。

3、设备接线

3.1打开增注泵智能变频控制柜，将三相输入电源接入输入端子（R、S、T）。

3.2将电机输入线接入控制器的输出端子（U、V、W）。

七、使用说明及注意事项

安装接线完毕，合上空气开关，按起动，起动完成后，增注泵智能变频控制柜便进入了本注水泵的节能控制程序。

指出潜在的危险情况，如果不避免，可能会导致人身伤亡。

指出潜在的危险情况，如果不避免，可能会导致人身轻度或中度的伤害和设备损坏。

这也可用来对不安全操作进行警戒。

在某些情况下，甚至在当心中所述的内容也会导致重大的事故。

所以在任何情况下要遵守这些重要的注意事项。

注意为了确保正确的运行而采取的步骤。

●在安装或运行时请遵守说明书中的指导

●核实增注泵智能变频控制柜的额定电压必须和AC电源电压相一致

不遵守这个当心会导致人身伤害或着火

●切勿使AC主回路电源和输出端子U，V和W相连接

连接时增注泵智能变频控制柜会损坏，并且保修单失效

●只能在装好面板后才能接通输入电源，通电时不要卸去外盖

不遵守这一警告会导致电击

●切勿触摸增注泵智能变频控制柜内的高压端子

不遵守这一警告会导致电击

●主回路电源断开后只有在确认放电完毕后才能进行维护和检查

电容器上还充有电荷，很有危险。

等待至少5分钟，直到直流母线电容放电完毕

●电路通电时不要连接或断开导线及连接器

不遵守这一条当心会导致人身伤害

●控制PCB板采用CMOSICS，不要触碰CMOS元件

CMOS元件容易被静电损坏

●增注泵智能变频控制柜不能进行耐压试验

这会引起增注泵智能变频控制柜内部半导体元件的损坏

一、附图为接线图（仅供参考）

二、系统组网示意图