海洋石油平臺(tái)海水系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用

徐 超 袁海萍（西安寶美電氣工業(yè)有限公司，陜西 西安 710065）

海洋石油平臺(tái)海水系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用

徐 超 袁海萍
（西安寶美電氣工業(yè)有限公司，陜西 西安 710065）

摘 要：文章主要針對(duì)海洋石油平臺(tái)海水系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了實(shí)際應(yīng)用中變頻器的故障處理以及調(diào)試問(wèn)題，從而論證變頻器在海洋石油平臺(tái)中的應(yīng)用具有巨大的發(fā)展空間以及實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：海洋石油平臺(tái)；海水系統(tǒng)；變頻器；應(yīng)用

海洋石油平臺(tái)運(yùn)行中海水系統(tǒng)是保證平臺(tái)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)淡水的生成、污水處理以及消防系統(tǒng)，海水泵主要由同步器、變頻器以及接觸器和繼電器等元件共同構(gòu)成，通過(guò)變頻器的引用，系統(tǒng)可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。下文便針對(duì)海洋石油平臺(tái)海水系統(tǒng)中的變頻器使用相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

1 海水系統(tǒng)組成

在某氣田海水系統(tǒng)中，四臺(tái)海水提升泵、一臺(tái)次氯酸鈉發(fā)生器以及一臺(tái)粗過(guò)濾器共同組成了海水系統(tǒng)。海水提升泵功率為160kW，主要使用了多級(jí)離心泵，其被設(shè)置在了底層甲板上。而粗過(guò)濾器主要由六根管狀過(guò)濾原件構(gòu)成，該六根管狀過(guò)濾原件被固定在兩塊甲板之間，海水通過(guò)過(guò)濾器才能夠進(jìn)入底部，繼而進(jìn)入過(guò)濾元件后為外部空間所使用，而過(guò)濾下來(lái)的固體則會(huì)堆積在一個(gè)楔形窄槽處，而廢水則是經(jīng)過(guò)上下管板處排除。在這一過(guò)程中，次氯酸鈉發(fā)生器起到的作用則是生成次氯酸鈉溶液，從而對(duì)過(guò)濾后的水泵進(jìn)行消毒，殺死其中的微生物，避免微生物在海水系統(tǒng)中的滋生。

2 海水泵變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該氣田海水系統(tǒng)中專門設(shè)計(jì)使用了變頻調(diào)速設(shè)備以及壓力傳感器，從而使得海水系統(tǒng)程序具有了可編程控制性，形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，依照海水出水管網(wǎng)的實(shí)際狀態(tài)對(duì)泵組的速度進(jìn)行調(diào)控，并且通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)還可以對(duì)投入使用的水泵臺(tái)數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而使得系統(tǒng)的供水壓力更加的穩(wěn)定，并節(jié)約系統(tǒng)的用電量。依照該平臺(tái)的實(shí)際使用狀況，在海水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中使用了四臺(tái)海水提升泵，并將海水管道的壓力范圍設(shè)計(jì)為450kPa至750kPa。根據(jù)該范圍設(shè)計(jì)人員在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中使用了ABB公司的兩臺(tái)ACS800變頻器，并在設(shè)計(jì)中令A(yù)、D兩泵共用一臺(tái)變頻器，B、C兩臺(tái)泵共用一臺(tái)變頻器。如圖1所示。

在海水出口管處設(shè)置了四臺(tái)壓力傳感器，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程控制，通過(guò)在中控室進(jìn)行程序的編入，繼而經(jīng)過(guò)運(yùn)算后向變頻器傳輸信號(hào)，以此控制變頻器的啟停和運(yùn)行。

圖1海水提升泵變頻系統(tǒng)示意圖

海水泵的控制主要通過(guò)三種模式，即現(xiàn)場(chǎng)控制、MCC間（遠(yuǎn)方）控制、中控室控制。其中變頻控制以及現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)于變頻器的啟動(dòng)只能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，但是遠(yuǎn)方控制，即MCC間控制，可以控制變頻器軟啟動(dòng)，也可以控制變頻器全壓?jiǎn)?dòng)。若某一變頻器啟動(dòng)頻率為50Hz，管壓小于450kPa，那么變頻控制系統(tǒng)就會(huì)控制系統(tǒng)進(jìn)行工頻切換，啟動(dòng)另一臺(tái)海水泵，此時(shí)頻率會(huì)隨之上升至系統(tǒng)給定值，從而保證管壓在系統(tǒng)規(guī)定范圍中。一旦用水量降低，則預(yù)先啟動(dòng)的泵退出，同時(shí)控制器會(huì)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，令運(yùn)行中的海水泵保持穩(wěn)定頻率，從而穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行。

3 變頻系統(tǒng)的調(diào)試

在海水系統(tǒng)交接試驗(yàn)中，調(diào)試變頻系統(tǒng)是最為重要的環(huán)節(jié)，依照程序分別進(jìn)行外觀的檢查、回路的檢查以及絕緣性能和功能的測(cè)試，并且調(diào)試順序必須依次進(jìn)行。

（1）外觀。首先需要針對(duì)變頻系統(tǒng)的外觀進(jìn)行檢查，主要步驟為：依照設(shè)計(jì)規(guī)定檢查設(shè)備是否符合要求，并對(duì)設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)。其次，查看柜體表面有無(wú)損傷和劃痕，并檢查防護(hù)設(shè)備登機(jī)是否符合設(shè)計(jì)要求。繼而對(duì)所有的連接件以及緊固件進(jìn)行檢查，保證其緊致性。同時(shí)，對(duì)設(shè)備上的儀表、儀器進(jìn)行核對(duì)，保證其同廠家提供的機(jī)器資料一致。最后對(duì)設(shè)備外殼的接地性進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)檢查設(shè)備內(nèi)部是否存在異物。通過(guò)外觀檢查，可以對(duì)設(shè)備中是否存在小零件缺失問(wèn)題進(jìn)行排查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)的告知廠家補(bǔ)齊零件，并找出安裝過(guò)程中存在的問(wèn)題，及時(shí)的調(diào)整變頻器內(nèi)部狀態(tài)，避免后期出現(xiàn)系統(tǒng)的短路故障。

（2）回路以及絕緣檢測(cè)。通過(guò)回路檢測(cè)以及絕緣性檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中變頻器存在的電纜連接不浪鼓以及進(jìn)出線是否連接正確的問(wèn)題，及時(shí)的予以糾正，避免事故的發(fā)生。

（3）功能。功能性測(cè)試在整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試中具有重要的意義，并且是調(diào)試時(shí)間最長(zhǎng)的，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的各類問(wèn)題，功能測(cè)試必須依照調(diào)試表格進(jìn)行逐一的測(cè)試、檢查，并對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)的予以糾正。

4 變頻器故障的處理

變頻器故障一般可分為兩類：一類是在運(yùn)行中頻發(fā)出現(xiàn)的自動(dòng)停機(jī)現(xiàn)象，并伴隨著一定的故障顯示代碼：另一類是由于使用環(huán)境惡劣、高溫和導(dǎo)電粉塵引起的短路，潮濕引起的絕緣性能降低或者擊穿等突發(fā)故障。前一類，一般是由于變頻器運(yùn)行參數(shù)設(shè)定不合格或外部工況、條件不滿足引起的過(guò)度電流、過(guò)電壓或欠電壓等故障，其處理措施可依照隨機(jī)說(shuō)明書上提供的指導(dǎo)方法進(jìn)行參數(shù)修改或重置、調(diào)整變頻器加速時(shí)間等方法來(lái)完成。而后一類故障，變頻器一般無(wú)顯示，可以進(jìn)行解體檢查予以處理，重點(diǎn)查找損壞件，依照故障進(jìn)行清理、測(cè)量及更換；觀察觸發(fā)回路輸出側(cè)六組波形大小、相位差相等后再加載運(yùn)行，直到解決故障。

結(jié)語(yǔ)

海水變頻恒壓控制系統(tǒng)在使用中相比較于傳統(tǒng)的水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)減少了海水泵的磨損，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命，并且有效節(jié)約了電能。但是該系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境要求較高，需要注重日常的圍護(hù)，變頻器的使用環(huán)境予以改善。

參考文獻(xiàn)

[1]海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì).海洋石油工程電氣、儀表、通信設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[2]周志敏，紀(jì)愛(ài)華. ABB變頻器工程應(yīng)用與故障處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

中圖分類號(hào)：TE53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A