概述: 青海油田采油二廠計轉站采油作業區，地理環境比較特殊，主要處于鹽堿及沙漠地帶，油層比較深，需要向油井中注入較多的水，使油液面提升到一定高度，從而利于井下的油開采。另外，對于開采后的油井，為了保持地質的穩定，也需要及時向油井中注入水，以保持地面的穩定，防止塌陷。因此，油田公司領導在進行充分調研的基礎上，決定將原來分散的小注水井進行整合，實現集中注水，以實現增加注水量，節能降耗的目的。 新建注水站由于距離生活區較遠，根據設計要求，實現自動控制，遠程監控，無人值守，再者，注水量也隨著季節變化，冬天多，夏季少，因此還必須保證水量能及時調節，采用三臺泵，一拖三控制，注水量小時，用一臺泵，注水量大時用兩臺泵，另一臺泵作為備用。并且要保證管道壓力恒定，實現自動控制，防止壓力太高損壞管道。其工藝流程為：
即從水廠或水源處來的水，經過長途輸送,壓力已比較小，只有不到1MPa，經過高壓注水泵后，進行升壓，達到30MPa左右，再經過管道，輸送到各個油井中。
一、方案的制定
根據以上情況，我們做出了以下方案：
1、采用變頻一拖三工作方式，用一臺280KW/380V的變頻器拖動三臺250KW/380V的電機，帶動三臺高壓泵運行。
2、采用手、自動兩種控制方式，用專用的PID控制器，實現自動調節，采集出口管道壓力，經PID比例積分運算后，控制變頻器的運行頻率，實現管道的恒壓控制。
3、由于注水系統比較關鍵，特別在冬季，若管道停水時間較長，就會凍管道，造成整個系統癱瘓。因此，若變頻故障，應備有工頻旁路，以在變頻故障下及時開啟工頻，使注水不至于停止。
4、由于系統的管道承受壓力最大為35MPa, 壓力太高就會沖壞管道，再則進口壓力過低，說明水來量太小或閥門沒有打開，所以為保證系統的正常運行，要設定進、出口壓力報警及停機值。即出口壓力高報警，超高停機;進口低壓報警，超低壓停機。以保護管道不受損壞。
5、泵在運行過程中，潤滑油溫會隨著泵的長期運行而升高，為防止油溫過高，要設置潤滑油溫監測，超過設定值時，大約在80℃左右，自動停機，以保護泵。
6、在每次啟泵運轉時，要倒流程，即將泵的進、出口閥門打開調整好，沒調整好之前絕不允許啟泵，因此還要設置每臺泵的允許、禁止啟動開關，防止流程沒有倒好之前啟泵。
7、由于以上控制參數較多，進出口壓力、泵潤滑油溫、手、自動、一拖二控制、啟動/禁止開關等，因此為控制方便，采用PLC和人機界面，集中控制，實現工藝參數的顯示和設定。并利用PLC的數據通訊接口，采用MODBUS通訊規約，實現數據的存儲和上傳，從而實現遠程監控，達到無人值守的效果。
二、控制系統框圖
其中，QF為總控制開關，QF1、QF2分別為變頻和工頻軟啟動器的控制開關，DK為變頻和工頻軟啟動器的轉換開關，即雙擲開關，K1、K2、K3為工頻旁路開關，K4、K5、K6為1#泵和2#、3#泵的轉換開關。
設計的人機界面的幾個主要畫面如下圖示：
特點：
1、哪臺泵運行，畫面上相應的哪臺泵的電機和皮帶輪就旋轉，并且工頻和變頻相應的指示燈亮，十分形象、生動。
2、潤滑油溫和電機電流也同時顯示。
3、當出現故障時，相應的系統報警或變頻故障燈亮，可根據顯示直接進行判斷，并且在下面的報警內容查詢上可直接顯示具體的故障內容，便于用戶查詢。
主要元器件的選型：
1、PLC選用德國西門子公司的S7-200 CPU226型可編程控制器。該編程器具有I/O開關量點數多，模擬量擴展容易，邏輯控制能力強等優點。很適合小型多變量的控制。
2、人機界面采用臺達公司的DOP—A57CSTD型號產品，該產品具有畫面刷新速度快、簡體中文編程環境、簡單易用的操作環境、組態軟件功能豐富、可以方便地創建任意軌跡的多狀態動畫元件和移動圖形元件，采用高品質、高亮度的液晶面板，使界面生動形象。完善的上載功能，上載后的文件可重新編輯，可以兼容幾乎所有的主流 PLC,專用控制器和運動控制器。具有離線模擬和在線模擬兩種實驗方式，兩種模擬保證您在沒有觸摸屏的情況下也可以成功編寫并調試畫面，免去了重復下載的苦惱，大大節約了時間，提高工作效率等獨特優點。
3、變頻器采用本公司生產的JD-BP32-280F型供水專用變頻器。
該變頻器具有高性能、低噪音、簡單易用等特點，在提高穩定性的前提下，增加了簡易PLC、實用的PI調節，靈活的輸入、輸出端子、參數在線修改、自識別信號傳輸故障、停電、停機參數存儲、定長控制、擺頻控制，RS485控制、現場總線控制等一系列實用先進的運行、控制功能，特別是采用了JD-BP系列變頻-工頻軟切換裝置。該裝置運用了提前切換的控制思想，在大量試驗和現場測試的基礎上成功解決了電動機變頻與工頻的切換問題。運用該裝置的大慣性的切換系統，在轉換瞬間幾乎看不到電流的波動，電動機及其拖動系統無振動現象。在降速過程較快的供水系統中切換瞬間的最大沖擊電流的峰值也被控制到了1.5倍的額定電流以下，取得了令人滿意的效果。為設備制造和終端客戶提供了集成度高的一體化解決方案，對降低系統采購成本和運營成本，提高系統可靠性具有極大的幫助
4、軟啟動器采用歐瑞傳動電氣有限公司生產的HFR1000 Series型軟啟動器。該產品應用現代控制原理，采用模塊化設計、DSP控制，在采用高品質材料和元器件的基礎上應用先進的貼片生產工藝制造而成，是集數字技術、計算機技術、現代自控技術于一體的高科技產品，具有高性能、高品質、小體積等特點，可廣泛應用于各行業的鼠籠式三相異步電動機的啟動和保護。
三、控制過程：
本系統有三種控制方式，分別是變頻手動、變頻自動、軟啟動啟動。正常情況下一般用變頻運行，工頻軟啟動只作為變頻的備用，在變頻故障或檢修時暫時應用。
（一）、變頻運行
1、準備
（1）送電前，先將柜門上的各個開關復位，即將“分閘”按鈕向右旋一下，使該按鈕在彈出位置。將“1#停止/啟動”、“2#停止/啟動”、“3#停止/啟動”旋鈕都打到“停止”位置。將“1#禁止/允許”、“2#禁止/允許”、“3#禁止/允許”旋鈕打到“禁止”位置，將變頻器的“停機/開機”旋鈕打到“停機”位置。
（2）按一下“合閘”按鈕，柜子送電，可聽到柜內有空氣開關吸合的聲音，變頻器內的交流接觸器吸合，柜門上的觸摸屏通電顯示，出現主畫面，畫面上的“主板通訊”閃爍顯示，同時變頻器的面板閃爍顯示設定頻率“50.05”，表示送電正常。
（3）若觸摸屏顯示正常，而變頻器沒有送電，可在觸摸屏顯示畫面上看一下“選擇設置”的“變頻送電/斷電”旋鈕是否在“變頻送電”位置，若不在，而在“變頻斷電”位置，可用手指點一下，即出現對話框“Are you suoe? Yes No”，點一下“Yes”，開關即指向“變頻送電”，同時變頻器的交流接觸器吸合，變頻即送電，面板經延時后閃爍顯示設置頻率“50.05”（或“0.00”），即表示送電正常。
（4）若是第一次使用控制柜，送電后觸摸屏主畫面顯示“系統故障”，1到2秒鐘后出現“報警內容”畫面，顯示報警信息，說明系統參數沒有設置，可點一下右下角的“返回主畫面”，回到主畫面進行參數設置。若是已經調試好的控制柜，則直接出現主畫面，等待開機運行。
2、參數設置
（1）在觸摸屏主畫面顯示正常后（若不在主畫面，可點一下畫面右下角的“返回主畫面”按鈕，即可回到主畫面。），在畫面上點一下“設置參數”按鈕，即進入“設置參數”畫面，可進<
