海洋石油平臺海水系統中變頻器的應用

徐 超 袁海萍（西安寶美電氣工業有限公司，陜西 西安 710065）

海洋石油平臺海水系統中變頻器的應用

徐 超 袁海萍
（西安寶美電氣工業有限公司，陜西 西安 710065）

摘 要：文章主要針對海洋石油平臺海水系統中變頻器的應用進行了分析，重點分析了實際應用中變頻器的故障處理以及調試問題，從而論證變頻器在海洋石油平臺中的應用具有巨大的發展空間以及實際意義。

關鍵詞：海洋石油平臺；海水系統；變頻器；應用

海洋石油平臺運行中海水系統是保證平臺正常運行的基礎，主要負責淡水的生成、污水處理以及消防系統，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成，通過變頻器的引用，系統可以進行現場控制也可以進行遠程控制。下文便針對海洋石油平臺海水系統中的變頻器使用相關內容進行了詳細的介紹。

1 海水系統組成

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

2 海水泵變頻系統設計

該氣田海水系統中專門設計使用了變頻調速設備以及壓力傳感器，從而使得海水系統程序具有了可編程控制性，形成了一個閉環控制系統，依照海水出水管網的實際狀態對泵組的速度進行調控，并且通過變頻調速系統還可以對投入使用的水泵臺數進行自動調整，從而使得系統的供水壓力更加的穩定，并節約系統的用電量。依照該平臺的實際使用狀況，在海水系統的設計中使用了四臺海水提升泵，并將海水管道的壓力范圍設計為450kPa至750kPa。根據該范圍設計人員在對系統進行設計的過程中使用了ABB公司的兩臺ACS800變頻器，并在設計中令A、D兩泵共用一臺變頻器，B、C兩臺泵共用一臺變頻器。如圖1所示。

在海水出口管處設置了四臺壓力傳感器，通過壓力傳感器檢測到的壓力信號對系統進行編程控制，通過在中控室進行程序的編入，繼而經過運算后向變頻器傳輸信號，以此控制變頻器的啟停和運行。

圖1海水提升泵變頻系統示意圖

海水泵的控制主要通過三種模式，即現場控制、MCC間（遠方）控制、中控室控制。其中變頻控制以及現場控制對于變頻器的啟動只能實現軟啟動，但是遠方控制，即MCC間控制，可以控制變頻器軟啟動，也可以控制變頻器全壓啟動。若某一變頻器啟動頻率為50Hz，管壓小于450kPa，那么變頻控制系統就會控制系統進行工頻切換，啟動另一臺海水泵，此時頻率會隨之上升至系統給定值，從而保證管壓在系統規定范圍中。一旦用水量降低，則預先啟動的泵退出，同時控制器會對運行參數進行調節，令運行中的海水泵保持穩定頻率，從而穩定系統運行。

3 變頻系統的調試

在海水系統交接試驗中，調試變頻系統是最為重要的環節，依照程序分別進行外觀的檢查、回路的檢查以及絕緣性能和功能的測試，并且調試順序必須依次進行。

（1）外觀。首先需要針對變頻系統的外觀進行檢查，主要步驟為：依照設計規定檢查設備是否符合要求，并對設備的銘牌數據進行核對。其次，查看柜體表面有無損傷和劃痕，并檢查防護設備登機是否符合設計要求。繼而對所有的連接件以及緊固件進行檢查，保證其緊致性。同時，對設備上的儀表、儀器進行核對，保證其同廠家提供的機器資料一致。最后對設備外殼的接地性進行檢驗，同時檢查設備內部是否存在異物。通過外觀檢查，可以對設備中是否存在小零件缺失問題進行排查，一旦發現問題可以及時的告知廠家補齊零件，并找出安裝過程中存在的問題，及時的調整變頻器內部狀態，避免后期出現系統的短路故障。

（2）回路以及絕緣檢測。通過回路檢測以及絕緣性檢測可以發現施工過程中變頻器存在的電纜連接不浪鼓以及進出線是否連接正確的問題，及時的予以糾正，避免事故的發生。

（3）功能。功能性測試在整個系統測試中具有重要的意義，并且是調試時間最長的，可以發現系統中存在的各類問題，功能測試必須依照調試表格進行逐一的測試、檢查，并對發現問題及時的予以糾正。

4 變頻器故障的處理

變頻器故障一般可分為兩類：一類是在運行中頻發出現的自動停機現象，并伴隨著一定的故障顯示代碼：另一類是由于使用環境惡劣、高溫和導電粉塵引起的短路，潮濕引起的絕緣性能降低或者擊穿等突發故障。前一類，一般是由于變頻器運行參數設定不合格或外部工況、條件不滿足引起的過度電流、過電壓或欠電壓等故障，其處理措施可依照隨機說明書上提供的指導方法進行參數修改或重置、調整變頻器加速時間等方法來完成。而后一類故障，變頻器一般無顯示，可以進行解體檢查予以處理，重點查找損壞件，依照故障進行清理、測量及更換；觀察觸發回路輸出側六組波形大小、相位差相等后再加載運行，直到解決故障。

結語

海水變頻恒壓控制系統在使用中相比較于傳統的水壓調節系統減少了海水泵的磨損，延長了水泵的使用壽命，并且有效節約了電能。但是該系統的運行環境要求較高，需要注重日常的圍護，變頻器的使用環境予以改善。

參考文獻

[1]海洋石油工程設計指南編委會.海洋石油工程電氣、儀表、通信設計[M].北京：石油工業出版社，2007.

[2]周志敏，紀愛華. ABB變頻器工程應用與故障處理[M].北京：機械工業出版社，2013.

中圖分類號：TE53

文獻標識碼：A