海洋平臺變頻器一鍵降頻和智能解卡功能介紹★

周建新， 陳柯臣， 周建龍， 苗 杰

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司， 天津 300000）

引言

平臺中控新增一鍵降頻上位機(jī)基于原有上位機(jī)進(jìn)行通訊和程序升級，低成本高效率地實(shí)現(xiàn)了中控遠(yuǎn)程一鍵降頻、調(diào)頻功能，可以在生產(chǎn)流程壓力較大時，對任意選定的多臺變頻器直接進(jìn)行遠(yuǎn)程降頻。

現(xiàn)海洋平臺變頻器型號主要包括OTS400，OTS600、DPC600A 和DPC600B 等幾種，其修改方法原理相同，不同型號變頻器在參數(shù)設(shè)置上稍有差異。掌握解卡原理，再針對不同型號變頻器分別處理，就可以靈活處理現(xiàn)場情況。

本文從秦皇島32-6CEPJ 平臺一鍵降頻功能和西門子變頻器解卡方法及原理入手，介紹了海洋平臺變頻器一鍵降頻和智能解卡功能[1]。

1 秦皇島32-6CEPJ 平臺一鍵降頻簡介

秦皇島32-6CEPJ 平臺油井地面設(shè)備使用變頻器分布于兩個ESP 控制間，新舊ESP 控制間分別位于上層甲板和中層甲板。原ESP 間中裝有29 臺工程技術(shù)OTS600 低壓變頻器和8 臺華云中壓變頻器，新增ESP 控制間中裝有12 臺工程技術(shù)DPC600變頻器。三種類型變頻器都分別依靠Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)與各自中央控制柜相連，可以在中央控制柜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測、啟停、調(diào)頻和歷史數(shù)據(jù)查看等功能[2]。

中控一鍵降頻上位機(jī)通過新加交換機(jī)直接與原有三臺油井中央控制柜PLC 相連。原有中央控制柜已經(jīng)通過Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)將所有變頻器數(shù)據(jù)通訊到柜內(nèi)PLC300 或PLC400 中，若原有PLC 擁有TCP/IP 模塊，即可通過程序組態(tài)，將中控一鍵降頻上位機(jī)與三套中央控制柜處于同一網(wǎng)段內(nèi)，依靠PLC和上位機(jī)自帶的通訊功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。中控一鍵降頻上位機(jī)通過TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)即可監(jiān)控、調(diào)用和控制所有油井變頻器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一鍵降頻功能，其硬件拓?fù)鋱D如圖1 所示。

2 西門子變頻器解卡方法及原理

2.1 卡泵原因

1）井液中含有泥砂，泥砂卡主泵輪導(dǎo)致電機(jī)過載停泵；

2）在修井過程中，異物落入井筒，在生產(chǎn)過程中被吸入泵內(nèi)造成卡泵現(xiàn)象；

3）對于井液比較粘稠的油井，當(dāng)停井一段時間后，由于井溫下降，泵的葉輪與導(dǎo)輪間充滿粘稠的液體介質(zhì)，處于一種膠著狀態(tài)當(dāng)啟泵時易發(fā)生卡泵現(xiàn)象；

4）容易結(jié)垢或者結(jié)蠟的油井發(fā)生的卡泵現(xiàn)象。

2.2 井下卡泵的現(xiàn)象

1）電流過高發(fā)生過載停機(jī)，且測量井下機(jī)組直阻、絕緣正常；

2）正常啟泵觸發(fā)電流限幅或者直接過載停機(jī)。

2.3 解卡原理

使用低頻率啟泵，或者增加加速時間均可有效降低起泵時的電流，盡管如此，在卡泵時的電流仍然很高，因?yàn)榫码娎|的阻抗而損失的壓降，相對于低頻狀態(tài)下的電壓來說會變得很大，實(shí)際電機(jī)繞組端的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)前頻率下的電壓理論值。

根據(jù)公式（1），電機(jī)產(chǎn)生的磁通遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所需要的磁通量：

式中：E 表示電機(jī)定子的感應(yīng)電動勢，f1表示電源頻率，Φm表示磁通，N1表示定子繞組匝數(shù)，C 為常數(shù)。

又由公式（2）可知，電機(jī)提供的轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)小于實(shí)際需要的轉(zhuǎn)矩：

式中：CM，I2，X2，r2均為常數(shù)。

因此，在啟動時提高零頻電壓可以有效提高電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩。提高零頻電壓后的U-f 曲線如圖2所示。

2.4 變頻器解卡方法

在OTS400 變頻器柜門操作面板AOP30 上，通過修改持續(xù)電壓提升（P1310）、輸出電壓在加速時自動提升（P1311）這兩個參數(shù)來達(dá)到提升零頻電壓的目的。

其中持續(xù)電壓提升（P1310）表示在額定頻率前的整個頻帶內(nèi)電壓持續(xù)上升，但隨頻率上升，電壓提升幅度逐漸降低。

輸出電壓在加速時自動提升（P1311）表示只有在變頻器加速過程中，輸出電壓才會自動提升，只有信號“加速生效”置位（r1199.0=1）時，電壓提升才生效。提高零頻電壓后的V-f 圖如圖3 所示。