一种高压注水泵带载启动的控制保护系统技术方案

本实用新型专利技术属于油田注水技术领域，具体涉及一种高压注水泵带载启动的控制保护系统。本实用新型专利技术通过输入电源、强冷风尾扇、矢量控制输出单元、高压注水泵电机、连接矢量控制输出单元、电压采样单元、控制与保护单元、压力模糊控制器和参数设定单元的有机设置，通过信号的采集与输送、修改控制参数、控制注水泵运行频率和输出电压和控制强冷风尾扇启停四个步骤，简化了注水泵启动工序、提高注水系统抗电压波动能力，保证注水压力精确控制，改变控制模式切换时参数需手动调整方式，同时解决高压注水泵电机低频运行时的温升过高问题，实现注水系统平稳运行，节能降耗的目的。

A control and protection system for start-up of high pressure water injection pump with load

【技术实现步骤摘要】
一种高压注水泵带载启动的控制保护系统
本专利技术属于油田注水
，具体涉及一种高压注水泵带载启动的控制保护系统。
技术介绍
在油田开发生产过程中，常采用人工向油藏注水的方法来补充和保持油层压力，以提高采油效率，因此需要注水系统保持稳定的注水量及注水压力，注水控制系统作为注水系统的核心部位，其运行稳定性起着非常重要的作用。目前注水泵多为工频启停和运行控制，为了防止电机在启动时电流冲击较大，避免损坏注水机械系统及输水管路系统，需要先对注水回路泄压，再启动注水泵，最后通过人工调节回流阀将注水压力调整至目标值，该方法存在能量浪费、注水效率低、人工操作危险系数高、人工调节压力不准确等问题；当电网电压不稳定时，将强制注水泵停止运行或保持电机持续运行，强制注水泵停止运行极大影响注水效率，如保持电机持续运行则影响安全运行，严重时将烧坏电机。对于工频控制注水泵启停和运行的系统，除上述问题外，还存在注水压力无闭环控制、抗电压波动能力低等问题，针对该问题，需要完善油田高压注水泵控制和保护功能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高压注水泵带载启动的控制保护系统，本专利技术的目的之一是提供一种闭环控制注水压力、抗电压波动能力高的高压注水泵的控制保护系统；本专利技术的目的之二是提供一种能够平稳运行，节能降耗的高压注水泵的控制保护系统；本专利技术的目的之三是提供一种能够精确控制注水压力的高压注水泵控制保护系统。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高压注水泵带载启动的控制保护系统，包括<br>高压注水泵电机；强冷风尾扇，强冷风尾扇在高压注水泵电机外部并正对高压注水泵电机设置；矢量控制输出单元，连接高压注水泵电机6，用于控制高压注水泵电机的强冷风尾扇的启停；电压采样单元，与矢量控制输出单元电信号连接，用于矢量控制输出单元输入电压的采集及输送；控制与保护单元，与矢量控制输出单元和电压采样单元电信号连接，用于接受电压采样单元采集的数据并控制矢量控制输出单元中的直流电压值；压力模糊控制器，与控制与保护单元电信号连接，用于对外接注水泵注水压力传感器信号进行采集并将控制信号发送至控制与保护单元；参数设定单元，与控制与保护单元电信号连接，用于自动修改控制与保护单元中的控制参数；输入电源，输入电源用于为矢量控制输出单元、电压采样单元、控制与保护单元、压力模糊控制器、参数设定单元和高压注水泵电机提供动力源。所述的电压采样单元采用的是型号为DMP-C530的多功能电力监测仪。所述的输入电源是380V。所述的压力模糊控制器采用的型号为FLC180V10。所述的强冷风机尾扇型号为QLFJ100-4。所述的电压采样单元采用的是型号为DMP-C530的多功能电力监测仪。有益效果：本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术带载启动工艺避免了复杂的启停注水电机与注水阀组操作流程，实现了注水站零回流，减少了注水阀组因频繁开关回流阀等零部件造成的损坏，延长设备的使用寿命。2、本专利技术对高压注水泵电机采用矢量控制，解决了现有技术中鼠笼式三相异步电机低频运行时输出转矩不足问题，减少启动时的电流冲击，保证注水泵带载启动的可靠性。3、本专利技术的模块化设置，能够结合远程监控平台，实现注水站无人值守状态，大大降低现场维护人员的劳动强度，完全避免高压带来的安全隐患。4、本专利技术模糊控制器的设置，能够依据注水压力目标设定值通过模糊控制知识库，计算出合适的电机增降频量控制注水泵出口压力，实现注水压力精确控制。当注水压力过低或过高时，停止注水泵运行。5、本专利技术的电压采样单元，具有电压采样、失速防止和欠电压保护功能，当电网电压波动时，能够控制输出电压在一定范围内变化，防止因电压过高烧毁电机。6、本专利技术的控制与保护单元，实现了自动设定运行参数。7、本专利技术的高压注水泵电机配置不仅内部设置同轴尾扇及加设外部强冷风尾扇，能够在注水泵低频运行时，电机同轴尾扇和外部强冷风尾扇同时运行，带走电机产生的热量；注水泵高频运行时，同轴尾扇运行，外部强冷风尾扇停止，保证电机低频运行时的温升在合理范围内并起到节能降耗的作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术构成示意图；图2是本专利技术的流程图。图中，1-电压采样单元；2-压力模糊控制器；3-参数设定单元；4-控制与保护单元；5-矢量控制输出单元；6-高压注水泵电机；7-输入电源。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：根据图1所示的一种高压注水泵带载启动的控制保护系统，包括高压注水泵电机6；强冷风尾扇，强冷风尾扇在高压注水泵电机6外部并正对高压注水泵电机6设置；矢量控制输出单元5，连接高压注水泵电机6，用于控制高压注水泵电机6的强冷风尾扇的启停；电压采样单元1，与矢量控制输出单元5电信号连接，用于矢量控制输出单元5输入电压的采集及输送；控制与保护单元4，与矢量控制输出单元5和电压采样单元1电信号连接，用于接受电压采样单元1采集的数据并控制矢量控制输出单元5中的直流电压值；压力模糊控制器2，与控制与保护单元4电信号连接，用于对外接注水泵注水压力传感器信号进行采集并将控制信号发送至控制与保护单元4；参数设定单元3，与控制与保护单元4电信号连接，用于自动修改控制与保护单元4中的控制参数；输入电源7，输入电源7用于为矢量控制输出单元5、电压采样单元1、控制与保护单元4、压力模糊控制器2、参数设定单元3和高压注水泵电机6提供动力源。优选地是所述的电压采样单元采用的是型号为DMP-C530的多功能电力监测仪。优选的是所述的输入电源7是380V。优选的是所述的压力模糊控制器采用的型号为FLC180V10。优选的是所述的强冷风机尾扇型号为QLFJ100-4。优选的是所述的电压采样单元采用的是型号为DMP-C530的多功能电力监测仪。在实际使用时，电压采样单元1对矢量控制输出单元5的输入电压进行采集，并通过串口通讯送至控制与保护单元4，用于控制矢量控制输出单元5中的DCBUS电压值，从而限定矢量控制输出单元5的输出电压。压力模糊控制器2对现有技术的注水泵注水压力传感器信号进行采集，并根据现有技术的模糊控制知识库计算高压注水泵电机增频量或降频量，将该控制信号发送至控制与保护单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压注水泵带载启动的控制保护系统，其特征在于：包括/n高压注水泵电机(6)；/n强冷风尾扇，强冷风尾扇在高压注水泵电机(6)外部并正对高压注水泵电机(6)设置；/n矢量控制输出单元(5)，连接高压注水泵电机(6)，用于控制高压注水泵电机(6)的强冷风尾扇的启停；/n电压采样单元(1)，与矢量控制输出单元(5)电信号连接，用于矢量控制输出单元(5)输入电压的采集及输送；/n控制与保护单元(4)，与矢量控制输出单元(5)和电压采样单元(1)电信号连接，用于接受电压采样单元(1)采集的数据并控制矢量控制输出单元(5)中的直流电压值；/n压力模糊控制器(2)，与控制与保护单元(4)电信号连接，用于对外接注水泵注水压力传感器信号进行采集并将控制信号发送至控制与保护单元(4)；/n参数设定单元(3)，与控制与保护单元(4)电信号连接，用于自动修改控制与保护单元(4)中的控制参数；/n输入电源(7)，输入电源(7)用于为矢量控制输出单元(5)、电压采样单元(1)、控制与保护单元(4)、压力模糊控制器(2)、参数设定单元(3)和高压注水泵电机(6)提供动力源。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压注水泵带载启动的控制保护系统，其特征在于：包括
高压注水泵电机(6)；
强冷风尾扇，强冷风尾扇在高压注水泵电机(6)外部并正对高压注水泵电机(6)设置；
矢量控制输出单元(5)，连接高压注水泵电机(6)，用于控制高压注水泵电机(6)的强冷风尾扇的启停；
电压采样单元(1)，与矢量控制输出单元(5)电信号连接，用于矢量控制输出单元(5)输入电压的采集及输送；
控制与保护单元(4)，与矢量控制输出单元(5)和电压采样单元(1)电信号连接，用于接受电压采样单元(1)采集的数据并控制矢量控制输出单元(5)中的直流电压值；
压力模糊控制器(2)，与控制与保护单元(4)电信号连接，用于对外接注水泵注水压力传感器信号进行采集并将控制信号发送至控制与保护单元(4)；
参数设定单元(3)，与控制与保护单元(4)电信号连接，用于自动修改控制与保护单元(4)中的控制参数；
输入电源(7)，输入电源(7)用于为矢量控制输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏耿成，周志平，郭占春，王林平，郑刚，魏立军，冯建设，张倩，程颢，石磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11