通过变频节能改造可对石油系统的主要耗能设备：循环系统、动力系统、井架、提升系统。我☉们下面以油田注水系统，进行简单介绍：
一、引言
通过注水井向油层注水，是保证油层压力，提高油藏采油速度和采收率而被广泛采用的一项重要Ψ开发措施。在油田注水工程中，注水泵是满足油田注水，保证地层压力的源设备，为了保证较长时期内↘满足油田注水需要，在设计上注水泵的容量选型一般都较大，同时在实际▓生产中，日注水量又总是一个╱波动较大的参数。特别是在高压注水系统中，大马拉小车的现象∞比较普遍，注水泵泵压「与注水管线干压之间存在较大的压差，必须靠控制出口阀门来保证注水管网的注水ζ 压力，这样既造成大量的电能被白白的消耗掉，同时又由于泵压较高对机泵的运◣行也十分不利。变频装置依☆据注水管网需要的压力进行参数设定ξ，自动调节注水量，既节约大量的电能又降低了机泵的损耗，对降低油田生产运行成本有着十ζ分积极的意义。
二、油田↙注水工艺概况
沈阳油田现有注水︽站5座，共安装高压注水ζ 泵16台，总装机容量23400KW，目前正常运行4-5台注水泵，运行容量7900KW。为适应注水量的变化，实现合理注水，需不断调整注水泵的运行方¤式。在没有调速措施的情况◇下，只能通过开泵台数』或人工调节阀门来控制流量，必然造成注水系统能耗增高。以采油作业二区为例进行分析：
采油作业二区的注︾水任务主要由沈二№注水站与沈四注水站联网运行共同承担，联网主干管线约8公里，总注水①量在8200至9700方/日变动，波动幅度+15%、-20%。该管网※中正常启运两台1800KW高压」注水泵，注水排量分别为250m3/h(沈二注水站)和200m3/h(沈四注水站)，管网平均干压㊣ 为16.9MPa，泵压为18.9MPa，存在2Mpa的压差，注水量昼夜变化比较大，原设备又只能定速运█行，所以只能靠调节阀门的开度来调节注水※量的大小，人为地改变了▂管网的阻力，增加了管网△损耗，造成相当大的一部分能量浪费在阀门上，致使注水单耗居高不下，不但不能够经济运行，而且增加了工人的ω 工作量，调节不及时还〖会造成管网压力过高或过低，流量过大或过小，影响生产工艺及←设备的安全运行，由此看来，如果给注水泵』机组加装变频调速装置，泵管压差造成的能量损失就可以大大减小，甚至可能○被消除。同时在变频调速装置的参与下，通过优化仿真，根据最优原则运行注水泵和调整注水管︾网的流量和压力，尽可能减少配水间及井口节流损失∴，从而使整个注水系统在高效区运行，达¤到节能地目的。
三、注⊙水系统进行高压变频改造方案
1、水泵调速运行的节能〇原理∏
水泵工频定速运√行时，为了保证管网压力及流量，同时保证电机不过载①，只能靠改变泵出口阀门来◤调节泵的运行。水泵经关阀※调节后，在小流量、高扬程(与原工况相对比)的工况下◥运行，泵管压差♀增大，单耗增高。如图一所示。假设水泵原来在◣工况点B运行时，出口阀门■处于全开状态，出水流量为QB，扬程为HB，如果想减少注水量，下降为QA，水泵在没有安装任何↓调整装置的情况下，只能通过关№阀调节使出水量保持在QA，那么就有QA×(HA-HB)的功损〗失在出口阀门上，这样，不仅浪费了大量电能，而且出口阀㊣门长期在水流冲击作用下故障增多【，寿命缩短。
如图二所示『为泵的典型的工作曲线，AB是泵的性能曲线，与额定系统压力曲线】QB相匹配，在B点可以得到额定压力下的额定流量，在该点泵有最高的效率，关闭阀门可控制流量，当流量减小时↑，泵分别工作在P、Q、R、S点，此时泵需要在很高的压差下工⊙作，因此泵的的能量输出比实际系☆统需要多得多，多余的能量在阀上表现为热量损耗，并被液体流动时带走。用泵的输出能量除以泵的效率，可以求得对泵的〗总输入能量。用调节阀控制减小流量，能量损失〗相当大。利用变频器调速，使电动机◤驱动泵在可变速情况下工作，要使得泵的特性曲线与系统在任何流量条件下的＠ 需要相匹配，流量与电机♂转速成正比，产生的⊙压差与速度的平方成正比，因此可得一组特性曲线，如图三所示，无级变◣频调速后可得到AB～CD无数条水泵特性曲线，管路ぷ特性曲线与ABDC形成的ㄨ阴影带任何一个交点，都可作为工况点与外网水量ㄨ变化相适应，在较小的扬程下达到P、Q、R、S点所对应的流量，而且只损失很少的♀能量，其节能效果相当可观。
2、设备改造及运行情况
经过我方多次ぷ论证，根据采油作业二→区注水系统运行及现场实际情况，决定在沈四注水站1800KW注水电机上采用〗利德华福公司生产的HARSVERT-A06/220高压大功率变频器，该设备具有如下优点：
全中文WINDOWS操作界面，彩色液晶触摸屏;
输入功率因数高，电流谐波少，无须功率因数补偿/谐波⌒ 抑制装置;
输出阶梯正弦PWM波形，无须输出滤波装置，对电缆、电机绝缘无损害，电机谐波少，减少轴承、叶片的机械振动，输出线可以长达1000米;
功率电路模块化♀设计，维护简单;
高压主回路与控制器之ω间为光纤连接，安全可靠;
完整的故障监测电路、精确的故障报警保护;
内置PLC，易于改变控制逻辑关系，适应多变的现场需要;
可灵活选择现场︼控制/远程控制;
可接受和¤输出0～10V/4～20mA工业标准♂信号;
可根据用户需要内置PID调节器;
完整的通用变频器参数设定功能;
高效率(>96%)
A06/220高压变频调速装置各种保护功能齐全，具备直→流母线过欠压，功率单元驱动故障，变压器温度报警及UPS掉电，柜门非法№打开等轻重故障报警，尤其具备流量及压力上下限报警功能，可以有效避免流量过低时水泵发生气蚀现象，保证的设备的安全运行】。利用该设备的工控机界面，可以非常直观的观测到变频器的输入输出电压和电流波形、同时还可实时采集到注水泵的注水量、耗电量、实际管网压力的瞬时变化和累计『数据，便于现场工作人员进行节能分析和管理。
