油田注水泵無擾切換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種油田注水栗的控制裝置，可實現變頻器與市電的同步無擾切換，屬于油田設備技術領域。
【背景技術】
[0002]注水采油是我國油田普遍采用的采油方式，隨著油田注水質量要求的不斷提高，變頻調速技術已廣泛應用于各大注水站。現有的變頻恒壓注水系統存在的缺點是，注水栗由變頻器軟啟動后一般不能自動切換到市電，有的雖然能夠實現自動切換，切換時卻無法保證變頻器的輸出電壓與市電具有相同的相位，這樣不僅會對電網產生大電流沖擊，影響電網的平穩運行，而且還會對設備造成嚴重傷害，縮短設備的使用壽命。因此有必要對現有的變頻恒壓注水系統進行改進。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種油田注水栗無擾切換裝置，以避免注水系統對電網造成沖擊，延長設備的使用壽命。
[0004]本實用新型所述問題是以下述技術方案解決的:
[0005]一種油田注水栗無擾切換裝置，構成中包括控制中心、變頻器和與每個注水栗相對應的啟停開關、軟啟動接觸器和市電接觸器，每個注水栗通過對應市電接觸器的主觸點與電網連接并通過對應軟啟動接觸器的主觸點接變頻器的輸出端，每個軟啟動接觸器和市電接觸器的控制線圈接控制中心，注水栗的啟停開關及各接觸器的輔助常開觸點輸出的開關信號接控制中心，所述變頻器與控制中心之間通過通信電纜連接。
[0006]上述油田注水栗無擾切換裝置，所述控制中心包括CPU、模數/數模轉換器和切換儀，所述切換儀通過模數/數模轉換器與CPU相連，切換儀的R、T、W、U引腳分別接變頻器的R、T、W、U引腳；所述模數/數模轉換器的IIN-與IIN+引腳之間接油田注水壓力信號，其1UT-與1UTl引腳分別接變頻器的11和Cl引腳；各注水栗的啟停開關及各接觸器的輔助常開觸點所輸出的開關信號分別接CPU的不同輸入端口 ；所述CPU的X21、X20、Yl和YO端口分別接變頻器的Y5C、30C、X8和FWD引腳；每個注水栗的軟啟動接觸器和市電接觸器的控制線圈分別接CPU的不同輸出端口。
[0007]上述油田注水栗無擾切換裝置，每個注水栗的軟啟動接觸器的輔助常閉觸點與該注水栗的市電接觸器的控制線圈串聯連接；每個注水栗的市電接觸器的輔助常閉觸點與該注水栗的軟啟動接觸器的控制線圈串聯連接。
[0008]上述油田注水栗無擾切換裝置，所述變頻器與電網之間、每個注水栗的市電接觸器的主觸點與電網之間均串接隔離開關和斷路器。
[0009]本實用新型的控制中心可通過變頻器實時檢測注水栗軟啟動后的電壓相位并將其與市電相位進行比較，只有當二者的差值小于設定值時才進行切換，這樣不僅有效避免了對電網造成的沖擊，而且減小了切換過程對設備造成的傷害，從而延長了設備的使用壽命O
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0011]圖1是本實用新型的電原理圖；
[0012]圖2是控制中心的電原理圖。
[0013]圖中各標號為:U1、控制中心，CPU、微處理器，AD/DA、模數/數模轉換器，RQH、切換儀，VVVF、變頻器，Ml?M4、第一注水栗?第四注水栗，QSl?QS5、第一隔離開關?第五隔離開關，QFl?QF5、第一斷路器?第五斷路器，KMl?KM4、第一注水栗軟啟動接觸器?第四注水栗軟啟動接觸器，KMla?KM4a、第一注水栗軟啟動接觸器的輔助常閉觸點?第四注水栗軟啟動接觸器的輔助常閉觸點，KMlb?KM4b、第一注水栗軟啟動接觸器的輔助常開觸點?第四注水栗軟啟動接觸器的輔助常開觸點，KM5?KM8、第一注水栗市電接觸器?第四注水栗市電接觸器，KM5a?KM8a、第一注水栗市電接觸器的輔助常閉觸點?第四注水栗市電接觸器的輔助常閉觸點，KM5b?KM8b、第一注水栗市電接觸器的輔助常開觸點?第四注水栗市電接觸器的輔助常開觸點，FU、熔斷器，Kl?K4、第一注水栗啟停開關?第四注水栗啟停開關。
【具體實施方式】
[0014]參看圖1和圖2，本實用新型包括控制中心Ul(控制中心Ul包括CPU、模數/數模轉換器AD/DA和切換儀RQH)、變頻器VVVF、隔離開關(圖1中給出了五個隔離開關，即第一隔離開關QSl?第五隔離開關QS5)、斷路器(圖1中給出了五個斷路器，即第一斷路器QFl?第五斷路器QF5)、軟啟動接觸器(圖1中給出了四個軟啟動接觸器，即第一注水栗軟啟動接觸器KMl?第四注水栗軟啟動接觸器KM4)、市電接觸器(圖1中給出了四個市電接觸器，SP第一注水栗市電接觸器KM5?第四注水栗市電接觸器KM8)、熔斷器FU、注水栗啟停開關(圖1中給出了四個注水栗啟停開關，即第一注水栗啟停開關Kl?第四注水栗啟停開關K4)。
[0015]本實用新型是對普通變頻恒壓注水系統的全自動化升級，實現了注水栗由變頻器拖動到市電工頻拖動的自動切換。由于切換電流小于電動機額定電流的5%，對電網、水栗運行均監測不到擾動現象，所以稱為無擾切換。
[0016]—臺無擾切換裝置可控制多臺注水栗中的任一臺(圖1和圖2給出的無擾切換控制器可以控制4臺栗，具體實施時最多可以拖動8臺栗)，現在以第一注水栗Ml為例說明無擾切換的運行步驟:
[0017]首先在控制中心Ul中設定好注水壓力值，啟動系統運行。在系統設定壓力值大于實際壓力值的情況下，按第一注水栗啟停開關K1，第一注水栗Ml允許運行信號送到CPU的X2 端口，在 CPU 的 X0、X1、X3、X6、Xll 端口都沒有信號，即 KMU KM2、KM3、KM4 和 KM5 沒有吸合，四臺注水栗都沒有變頻運行而且第一注水栗Ml也沒有工頻運行的情況下，CPU通過Y4端口輸出控制信號，使KMl吸合，KMl吸合后CPU的XO端口出現信號。CPU檢測到XO端口的信號后保持Y4端口的信號，然后命令YO端口輸出運行命令、Yl端口不輸出信號。變頻器VVVF收到CPU發出的運行命令后開始運行，使第一注水栗Ml變頻運行。第一注水栗Ml變頻運行后，由于設定壓力值大于實際壓力值，CPU控制模數/數模轉換器AD/DA的1ut端子輸出的變頻器頻率信號增加，直至1ut輸出信號等于20mA為止。此時變頻器頻率到達50HZ，變頻器VVVF輸出一個“頻率到達50HZ”的信號給CPU的X21端口，CPU收到該信號后，發出一個允許切換儀RQH運行的命令。切換儀RQH收到這個命令即開始對變頻器的輸出電壓和市電電壓進行比較，因為變頻器輸出的是PWM波，在與市電電壓進行比較前必須對變頻器的輸出電壓進行整理，我們通過取樣電路取樣隔離后，通過反相識別、波形整理、積分電路得到一個近似的正弦波信號和市電電壓信號比較。比較過零點、比較相位差、比較電壓的波峰、波谷。當CPU檢測到兩個信號的相位差小于5°而且處于過零點、電壓的峰值在正常范圍內時，輸出無擾切換命令。
[0018]對于第一注水栗Ml來說，無擾切換命令出現后，CPU的Y4、Y0端口停止輸出信號，變頻器VVVF停機，KMl釋放而CPU的Yl端口輸出信號，封鎖變頻器VVVF輸出，CPU的XO端口無信號輸入。KMl釋放后，CPU命令Υ5端口輸出信號，使ΚΜ5吸合，于是CPU的Xl端口有信號輸入，第一注水栗Ml完成了由變頻器VVVF拖動到市電拖動的切換。
[0019]第一注水栗Ml切換完畢后，系統等待下一臺注水栗的啟動命令。
[0020]在CPU的控制下，無擾切換時間小于300ms，切換電流小于電動機額定電流的5%，比水栗空載工頻啟動對電網的沖擊要小很多，所有水栗都可以帶負荷啟動、切換，啟動過程對水栗的機械沖擊不大，對電網的影響也非常小。
【主權項】
1.一種油田注水栗無擾切換裝置，其特征是，它包括控制中心(U1)、變頻器(VVVF)和與每個注水栗相對應的啟停開關、軟啟動接觸器和市電接觸器，每個注水栗通過對應市電接觸器的主觸點與電網連接并通過對應軟啟動接觸器的主觸點接變頻器(VVVF)的輸出端，每個軟啟動接觸器和市電接觸器的控制線圈接控制中心(U1)，注水栗的啟停開關及各接觸器的輔助常開觸點輸出的開關信號接控制中心(U1)，所述變頻器(VVVF)與控制中心(U1)之間通過通信電纜連接。2.根據權利要求1所述的一種油田注水栗無擾切換裝置，其特征是，所述控制中心(U1)包括CPU、模數/數模轉換器(AD/DA)和切換儀(RQH)，所述切換儀(RQH)通過模數/數模轉換器(AD/DA)與CPU相連，切換儀(RQH)的R、T、W、U引腳分別接變頻器(VVVF)的R、T、W、U引腳；所述模數/數模轉換器(AD/DA)的IIN-與IIN+引腳之間接油田注水壓力信號，其1UT-與10UT1引腳分別接變頻器(VVVF)的11和C1引腳；各注水栗的啟停開關及各接觸器的輔助常開觸點所輸出的開關信號分別接CPU的不同輸入端口 ；所述CPU的X21、X20、Y1和Y0端口分別接變頻器(VVVF)的Y5C、30C、X8和FWD引腳；每個注水栗的軟啟動接觸器和市電接觸器的控制線圈分別接CPU的不同輸出端口。3.根據權利要求1或2所述的一種油田注水栗無擾切換裝置，其特征是，每個注水栗的軟啟動接觸器的輔助常閉觸點與該注水栗的市電接觸器的控制線圈串聯連接；每個注水栗的市電接觸器的輔助常閉觸點與該注水栗的軟啟動接觸器的控制線圈串聯連接。4.根據權利要求3所述的一種油田注水栗無擾切換裝置，其特征是，所述變頻器(VVVF)與電網之間、每個注水栗的市電接觸器的主觸點與電網之間均串接隔離開關和斷路器。
【專利摘要】一種油田注水泵無擾切換裝置，構成中包括控制中心、變頻器和與每個注水泵相對應的啟停開關、軟啟動接觸器和市電接觸器，每個注水泵通過對應市電接觸器的主觸點與電網連接并通過對應軟啟動接觸器的主觸點接變頻器的輸出端，每個軟啟動接觸器和市電接觸器的控制線圈接控制中心，注水泵的啟停開關及各接觸器的輔助常開觸點輸出的開關信號接控制中心，所述變頻器與控制中心之間通過通信電纜連接。本實用新型的控制中心可通過變頻器實時檢測注水泵軟啟動后的電壓相位并將其與市電相位進行比較，只有當二者的差值小于設定值時才進行切換，這樣不僅有效避免了對電網造成的沖擊，而且減小了切換過程對設備造成的傷害，從而延長了設備的使用壽命。
【IPC分類】E21B43/20, F04B49/06
【公開號】CN204984385
【申請號】CN201520751338
【發明人】楊景明, 朱小兵, 徐中林, 梁景平
【申請人】滄州市榮昌電氣設備有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月26日