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

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司， 天津 300000）

引言

平臺中控新增一鍵降頻上位機基于原有上位機進行通訊和程序升級，低成本高效率地實現了中控遠程一鍵降頻、調頻功能，可以在生產流程壓力較大時，對任意選定的多臺變頻器直接進行遠程降頻。

現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設置上稍有差異。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DPC600變頻器。三種類型變頻器都分別依靠Profibus DP 網絡與各自中央控制柜相連，可以在中央控制柜實現數據監測、啟停、調頻和歷史數據查看等功能[2]。

中控一鍵降頻上位機通過新加交換機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通過Profibus DP 網絡將所有變頻器數據通訊到柜內PLC300 或PLC400 中，若原有PLC 擁有TCP/IP 模塊，即可通過程序組態，將中控一鍵降頻上位機與三套中央控制柜處于同一網段內，依靠PLC和上位機自帶的通訊功能，實現數據的傳輸。中控一鍵降頻上位機通過TCP/IP 網絡即可監控、調用和控制所有油井變頻器數據，實現一鍵降頻功能，其硬件拓撲圖如圖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，泥砂卡主泵輪導致電機過載停泵；

2）在修井過程中，異物落入井筒，在生產過程中被吸入泵內造成卡泵現象；

3）對于井液比較粘稠的油井，當停井一段時間后，由于井溫下降，泵的葉輪與導輪間充滿粘稠的液體介質，處于一種膠著狀態當啟泵時易發生卡泵現象；

4）容易結垢或者結蠟的油井發生的卡泵現象。

2.2 井下卡泵的現象

1）電流過高發生過載停機，且測量井下機組直阻、絕緣正常；

2）正常啟泵觸發電流限幅或者直接過載停機。

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，因為井下電纜的阻抗而損失的壓降，相對于低頻狀態下的電壓來說會變得很大，實際電機繞組端的電壓遠遠低于當前頻率下的電壓理論值。

根據公式（1），電機產生的磁通遠遠低于所需要的磁通量：

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

又由公式（2）可知，電機提供的轉矩遠小于實際需要的轉矩：

式中：CM，I2，X2，r2均為常數。

因此，在啟動時提高零頻電壓可以有效提高電機啟動轉矩。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，通過修改持續電壓提升（P1310）、輸出電壓在加速時自動提升（P1311）這兩個參數來達到提升零頻電壓的目的。

其中持續電壓提升（P1310）表示在額定頻率前的整個頻帶內電壓持續上升，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。