吕梁西门子S7-300代理商

在我国石油开采中，稠油井的比例占相当大一部分，这类井原油粘度高、凝固点高、密度大、含蜡量高，难以开采。目前国内外开采这类油井的广泛效果好的采油工艺技术是稠油热采。采用空心杆电加热工艺技术，使稠油变稀，可实现稠油的顺利开采。
　　
    以前的空心杆加热技术，采用工频加热，因负载为单相，需要有一个独立的变压器，将三相输入变为单相输出，造成三相电网的不平衡，功率因数低，电能消耗大，对电网的污染大，加热效果不明显，造成电能的极大浪费。因此，需要探讨一种先进的加热方式，以tigao功效，增强加热效果。

    经过多方试验，采用我们现已掌握的较成熟的变频技术，为该加热装置提供一种电源，这就是我们公司与油田共同研发的中频加热电源。该设备可提供250——1000HZ的频率，实现了输出电压、电流的连续可调，以达到输出功率连续可调的目的，tigao了加热效果，目前已在胜利油田、辽河油田应用上百台，很受油田采油工的欢迎。

一、变频加热电源的基本原理：

1、集肤效应原理：在加热理论中，有一个集肤效应原理，即：
　　S=K（1/FC）1/2
　　式中：S — 集肤效应深度
　　K — 修正系数
　　FC — 频率
　　
    由此可以看出，当FC增大时，S变小，则集肤深度越深，同时其交流阻抗
　　
    Z= KZC（FC）1/2也变大，因此在相同数值的电流作用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而tigao了加热效率，同时还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理做成的，利用变频技术，可将运行频率tigao到工频的数倍，加热效果会明显tigao。

2、整机原理框图如图一示。

    首先将380V/50HZ的三相交流电经整流、滤波成直流电，经逆变电路变成频率连续可调的单相电，再经中频变压器隔离后，输送到加热电缆给油层加热。

    其主功率器件采用的是德国西门子公司的第三代大功率器件IGBT，控制器件为单片机，是8位工业专用微处理机AT89C51，它具有很强的环境自适应能力和抗干扰能力，工作可 靠，寿命长等优点。

二、变频加热电源的特点：

    1、采用了先进的移相控制技术和软起动技术，使工作更可靠。
　　
    2、人机对话的显示界面，可通过键盘的选择显示工作频率及电流，输出脉冲的占空比、电流变比等，并可显示故障状态及原因，使显示更直观，更易于操作。显示与主控板共用一个线路板，排列更紧凑，避免了信号传输过程中的干扰，工作更稳定。

    3、输出部分采用环形中频变压器，用于隔离输入、输出电压，同时经电容组与控制柜输出相连接，起到隔直作用，防止由于直流偏磁或过励磁产生的磁饱和，同时可起到串联谐振的作用。

    中频变压器为非晶钛材料，导磁率高，工作频率高，自身能量损耗极低，整机效率tigao。若频率再tigao，其体积可做得更小，工作效率更高。

    4、保护功能齐全。设置了过流、短路、机内温升过高及过、欠压保护，功能更齐全，工作更可靠，避免了由于各种不正常因素而造成的损坏。

三、应用效果

    我们在胜利油田滨南采油厂、辽河油田曙光采油厂等几个稠油井分布的区域内上百口井运用了该技术，通过现场调整，结合加热电缆及功率，一般将频率调至500HZ左右，比工频tigao了10倍，根据功率调整电流，一般75KW的在80A左右，90KW的在100A左右，其加热效果十分明显，较之工频加热：

（1）功率因数明显tigao，原工频加热，功率因数约在0、7左右，而用变频加热，经测试都在0.95以上。

（2）减少了对电网的污染。原工频加热，需三相变二相，造成变压器输入三相电压严重不平衡，对电网污染严重。应用变频器以后，功率因数tigao，谐波含量明显减少，减轻了对电网的污染。

（3）加热效果明显。根据集肤效应，频率tigao后，负载所获得的能量tigao，线路损耗也相应减少从而tigao了加热效果。据测试，变频加热可比工频加热提前1—2小时达到欲定效果，而且温度也要高。

（4）保护功能齐全。原工频柜因无单片机控制，其保护功能差，往往由于负载的短路、断路及电压的不稳定，造成变压器烧毁、工作不稳定。而变频柜由于单片机的控制，其保护功能齐全，避免了由于电网及负载的故障引起的问题，保证系统的稳定运行。

（5）节能效果明显。据测试，每台变频柜比相应的工频柜节电都在20%左右，有力的节约了电能，tigao了工作效率，保证了加热系统的效果。

    变频加热是稠油热采的一次革命，我国的稠油资源相当丰富，我们推广该技术，是可以为我国的采油事业作出一定贡献的。

潜油电泵由于工频启动负荷大，电机功率都相对较大，普遍存在着“大马拉小车”现象，无功损耗多，耗电量大。加之潜油电泵不能自行实现软启停，使得电机、电缆的绝缘性能降低，在不同程度上影响了潜油电泵的使用寿命。为实现电泵井节能增效，经认真调研，我们引进了潜油电泵变频技术，并在梁23-平1井安装试验了一套山东风光电子有限责任公司生产的JD-BP系列1140V潜油电泵专用变频器。经过现场试验后，见到了明显效果。

一、 潜油电泵专用变频器的工作原理

1、 变频调速原理
　　
    变频器可以通过改变潜油电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现潜油电机的调速。交流异步电动机的转速公式为：
n=60F1（1-S）/P
式中, n-电机转速, F1-定子供电频率，P-极对数,S-转差率.

2 、变频器工作原理

    该设备为交——-直——-交电压源型变频调速系统，即先将交流输入整流为直流,再把直流逆变为所需频率的交流。通过控制程序可以自由改变其输出频率，从而可以平滑地软启动电机、软停车。再加上变频器设有输出滤波器，有较好的输出波形补偿，从而减少了由于输出线较长而造成的传输损耗。

    逆变部分采用三电平方案，与两电平方案相比，它逆变电压高，用常规电压IGBT器件就能实现千伏以上的逆变，并且波形比两电平好。

    原理图：

图一、三电平逆变原理图

二、 现场应用情况

    2001年9月10日，我们在梁23-平1井安装试验了一台1140V潜油电泵专用变频器，其主要技术指标如下：

输入：三相、50Hz、线电压1140V+15%～20%
容量：75KW
输出：频率2～50 Hz 连续可调，额定电压1140V
过载能力：150%，1分钟
保护功能：过压、欠压、过流、短路、缺相、温升过高、失速等。
安装方法：与控制屏串联，即控制屏的输出接变频器的输入，变频器的输出接井下机组。

    安装完毕，频率调至40 Hz试运行1天，日产液量较原来下降10m3.9月11日，将频率调至47 Hz运行，产量恢复到原来状态。目前该变频器运转正常，运行数据见表1：

表 1、梁23-平1井安装变频器前后运行情况统计表

三、 效果评价和经济效益

1、 效果评价

    2001年9月28日，纯梁采油厂能源检测站采用DJYC-95型电机经济运行测试仪（电流、电压0.5级，功率1.0级），对梁23-平1井1140V潜油电泵专用变频器的节电效果进行了现场测试，得出结论如下：

A、 功率因数得到tigao，由0.671tigao到0.759。
B、 有功功率降低幅度较大，有功节电率达到了22.49%，无功节电率为39.85%，综合节电率为23.04%，节电效果较好。（见表2）

表2、梁23-平1井安装变频器前后测试数据表

2、 经济效益：

    安装变频器后综合节电率为23.04%，年节电15.22万Kwh，基本电费按0.435元/Kwh计算，则每年节约电费6.62万元，不到两年便可收回投资（该变频器价格为12.5万元）。

    另外，由于变频器实现了电泵的软启停，对延长电泵使用寿命将大有益处，可节约维护资金，tigao经济效益。

四、 推广应用前景
　　
    潜油电泵专用变频器针对潜油电泵不能自由调节产量这一弊端，有效地解决了这一科技难题，保证了潜油电泵能够安全可靠地运行，起到了节能增效的效果。但变频调速技术在潜油电泵井上的推广应用仍处于起步阶段。我厂共有电泵井16口。目前，仅在梁23-平1井应用了该技术。若能在所有电泵井上得到推广应用，将会大大tigao我厂电泵井的经济效益，因此其推广前景十分广阔。

五、对潜油电泵井应用变频技术的几点认识

1、 潜油电泵井应用变频技术能够保证电泵机组工作在佳工况，可以延长潜油电泵的使用寿命，同时节电效果明显。
2、 潜油电泵专用变频器存在一次性投资较大、需进一步降低成本的问题，以利于大面积的推广应用。
3、进一步tigao变频器的硬件设计，软件开发水平及相关配件的质量，确保其在 使用过程中稳定可靠。

随着科学技术的发展，PM在给水工程中的应用也越来越广泛，在给水工程中成功地应用计算机和PLC系统遥控小井。下面以沈阳汇津水务有限公司小井遥控系统为例，介绍PLC在小井遥控中的应用情况。
　　沈阳汇津水务有限公司采用计算机系统，并以先进设备进行装备，对取水井部分实行无线四遥控制，厂区内由多台微机构成计算机网络，由中央控制室进行集中监测、分散控制，使水源生产运行实现自动化管理。小井遥控系统采用SIMATIC的S7-200和S7-300系列PIC。

　　1、PLC的配置
　
　　本系统的中控室和配水泵房采用S7-300系列PLC，小井采用S7-200系列PLC，共配置电源模块23个，CPU模块23个，数字量输入模块3个、输出模块10个，模拟量输入模块28个、输出模块2个，还有通信模块4个。

　　2、系统的功能

　　系统控制全厂生产过程以及井群的调度，控制管理和信息处理。采集井群检测仪表输出的数据、生产设备运行中电气量数据及开关量信号，通过CRT以动态画面显示井群及全厂生产过程、变配电系统状态及工艺设备运行情况；能进行报警、显示、记录、处理，与井群建立无线四遥系统，控制井群操作运行、打印整理汉化工作报表，绘制曲线；采集取水井的电流、电压，水泵开关箱的电源信号，采集泵房内liuliang、出口压力，清水池水位等有关工艺参数，电气量数据以及设备运行状态信号：在显示器上以动态画面显示本区域生产过程、电气系统，并在相应屏幕位置上显示实时数据。

3、PLC控制过程

　　PLC控制系统构成框图如图1所示。
　　本系统使用SIMATIC Manager STEP7软件，利用S7-200和S7-300系列PLC，通过编制程序，自动或手动实现采集数据，分析运算，输出信号，调节设备运行并整理、记录、打印有关信息。
　　对取水井来说，PLC通过模拟量输入模块采集电流、电压、液位、电源状态等信号，经CPU处理后，通过通信模块，经调制解调器和无线数传机将信号传送到中控室，当PLC检测到液位低于设定值时，自动关闭取水井潜水泵，液位恢复后自动开机。当外电源断电再次上电后，或在电动机故障跳闸后，要由中控室值班人员在查明原因后，通过元线遥控重新起动。
　　对中控室来说，在中央控制室可选用集中控制和集中监测方式。在集中控制方式下，中控室可集中控制配水泵房和加氯间，正常运行方式下使用集中监测，即中央控制室只作监测再由分站作分散控制。利用监控软件，在终端上发出控制命令，由串行通信端口传入PLC，经CPU处理后，由通信模块、调制解调器和无线数传机将信号传送到取水井PLC，实现对小井的遥控。中控室还根据温度检测信号，对水井控制箱加热器进行合闸遥控，以保证控制设备电子器件的正常运行。
　　PLC控制系统软件框图如图2所示。

4、遥控关键技术及解决方案

　　为保证本遥控系统正常运行，在数据通信过程中，采用了抗干扰技术，在数据传输时，为保证传输数据的准确性，根据检测仪表的测量范围和PLC的输出范围，经过精密计算，建立两者间的转换关系，确定转换参数，使电流、电压、liuliang、压力、水位等数据量准确传输。
另外，为防止出现死循环，对每个子站设定多巡检3次，3次失败转入下个子站，并对通信失败和传输、接收错误置不同标志，以便判断、维护。

　　5、结束语

　　本遥控系统经过一段时间的运行，使用效果良好，是一个实用性较强的控制系统，在中控室利用监控机通过无线遥控可直接开停小井潜水泵，观察电流、电压、设备运行情况，极大地减轻了井群值班人员的工作强度，使生产信息能及时、准确地反馈，便于领导指挥生产，tigao了生产效率。

1、引言 
         
    全自动包装机是由操作人员将单边封口的包装袋放在供袋库位置，包装机自动完成取袋、送袋、装袋等一系列工序，后送到夹口机将未封的袋口进行整形与立袋输送一起将物料送至折边机进行折边，折边机与立袋输送一起将物料送至自动缝纫机进行封口工序。 

    在全自动包装机中封袋口机构主要由夹袋口、折边、立袋输送、缝纫机等四个部分组成，具体位置见图1虚线内的部分。 

图1 全自动包装机中封袋口机结构图

    为了保持物料带在立袋输送机上运输过程中保持物料带形状不发生变化，保证折边缝口平整美观，tigao封口率，必须保持缝纫机、折边输送机、夹口输送机和立袋输送机水平输送速度一致，但由于加工误差、输送皮带拉伸和打滑等多方面因素影响，只靠机械加工或机械调整很难保证，所以采用以缝纫机速度为基准，折边电机、夹口电机和立袋输送电机变频调速的方法来解决上述问题。

2、方案 

    采用多圈电位器调速，数字量输入控制电机正反转，具体方案如下： 

2.1 电路设计：通过3个电位器调整频率，变频器控制控制端子接线：V1、V2、V3—电位器，OP6—正转控制输入，OP7—反转，OP8—复位，CM—公共输入端子，TA、TC—故障报警输出。 

2.2 变频器参数设置：F114=0.5, F115=0.5, F204=3, F206=2, （如果不采用PLC需设置为3）。 

2.3 变频器工作过程及调速方法：由于变频器安装在控制柜内，位置距离控制现场较远，所以降3个变频器的调速电位器安装在可以直接观察到设备运行的现场操作台上，便于操作人员直接观察设备进行调频操作，在工作过程中如果发现有不合格产品通过，（如包装袋破裂等），可以将设备切换到手动操作状态，按下操作台上“反向输送”按钮，3个变频器同时控制电机反转，将物料运输下线。具体控制信号走向如图2所示。 

图2 变频器具体控制信号走向图

3、结束语 

    该方案调速简单、便捷，控制环节少，出现故障易于检修，但做细微速度调整时，需要依靠操作人员的经验。电位器必须有所定机构，电位器可以在调整结束后任意位置所定，避免电位器旋转端与其他物体接触发生旋转而改变变频器频率。