海洋平台变频器一键降频和智能解卡功能介绍★

周建新， 陈柯臣， 周建龙， 苗 杰

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300000）

引言

平台中控新增一键降频上位机基于原有上位机进行通讯和程序升级，低成本高效率地实现了中控远程一键降频、调频功能，可以在生产流程压力较大时，对任意选定的多台变频器直接进行远程降频。

现海洋平台变频器型号主要包括OTS400，OTS600、DPC600A 和DPC600B 等几种，其修改方法原理相同，不同型号变频器在参数设置上稍有差异。掌握解卡原理，再针对不同型号变频器分别处理，就可以灵活处理现场情况。

本文从秦皇岛32-6CEPJ 平台一键降频功能和西门子变频器解卡方法及原理入手，介绍了海洋平台变频器一键降频和智能解卡功能[1]。

1 秦皇岛32-6CEPJ 平台一键降频简介

秦皇岛32-6CEPJ 平台油井地面设备使用变频器分布于两个ESP 控制间，新旧ESP 控制间分别位于上层甲板和中层甲板。原ESP 间中装有29 台工程技术OTS600 低压变频器和8 台华云中压变频器，新增ESP 控制间中装有12 台工程技术DPC600变频器。三种类型变频器都分别依靠Profibus DP 网络与各自中央控制柜相连，可以在中央控制柜实现数据监测、启停、调频和历史数据查看等功能[2]。

中控一键降频上位机通过新加交换机直接与原有三台油井中央控制柜PLC 相连。原有中央控制柜已经通过Profibus DP 网络将所有变频器数据通讯到柜内PLC300 或PLC400 中，若原有PLC 拥有TCP/IP 模块，即可通过程序组态，将中控一键降频上位机与三套中央控制柜处于同一网段内，依靠PLC和上位机自带的通讯功能，实现数据的传输。中控一键降频上位机通过TCP/IP 网络即可监控、调用和控制所有油井变频器数据，实现一键降频功能，其硬件拓扑图如图1 所示。

2 西门子变频器解卡方法及原理

2.1 卡泵原因

1）井液中含有泥砂，泥砂卡主泵轮导致电机过载停泵；

2）在修井过程中，异物落入井筒，在生产过程中被吸入泵内造成卡泵现象；

3）对于井液比较粘稠的油井，当停井一段时间后，由于井温下降，泵的叶轮与导轮间充满粘稠的液体介质，处于一种胶着状态当启泵时易发生卡泵现象；

4）容易结垢或者结蜡的油井发生的卡泵现象。

2.2 井下卡泵的现象

1）电流过高发生过载停机，且测量井下机组直阻、绝缘正常；

2）正常启泵触发电流限幅或者直接过载停机。

2.3 解卡原理

使用低频率启泵，或者增加加速时间均可有效降低起泵时的电流，尽管如此，在卡泵时的电流仍然很高，因为井下电缆的阻抗而损失的压降，相对于低频状态下的电压来说会变得很大，实际电机绕组端的电压远远低于当前频率下的电压理论值。

根据公式（1），电机产生的磁通远远低于所需要的磁通量：

式中：E 表示电机定子的感应电动势，f1表示电源频率，Φm表示磁通，N1表示定子绕组匝数，C 为常数。

又由公式（2）可知，电机提供的转矩远小于实际需要的转矩：

式中：CM，I2，X2，r2均为常数。

因此，在启动时提高零频电压可以有效提高电机启动转矩。提高零频电压后的U-f 曲线如图2所示。

2.4 变频器解卡方法

在OTS400 变频器柜门操作面板AOP30 上，通过修改持续电压提升（P1310）、输出电压在加速时自动提升（P1311）这两个参数来达到提升零频电压的目的。

其中持续电压提升（P1310）表示在额定频率前的整个频带内电压持续上升，但随频率上升，电压提升幅度逐渐降低。

输出电压在加速时自动提升（P1311）表示只有在变频器加速过程中，输出电压才会自动提升，只有信号“加速生效”置位（r1199.0=1）时，电压提升才生效。提高零频电压后的V-f 图如图3 所示。