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輸油變頻控制系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用

文檔作者：邵明智文檔來(lái)源：大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月27日
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■ Equipment&amp;amp;Product
輸油變頻控制系統(tǒng)在油田中的應(yīng)用
邵明智(大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心)
摘要 大慶油田第七采油廠中轉(zhuǎn)站輸油泵采用工頻直接啟動(dòng)，存在啟動(dòng)電流過(guò)大、勞動(dòng)強(qiáng)
度大、電耗大的問(wèn)題， 為此采用TD2 O00—4T07 5 0P通用變頻器對(duì)輸油控制系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)變頻
控制改造，實(shí)現(xiàn)了輸油系統(tǒng)的自動(dòng)恒液位輸油，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了電耗，節(jié)能
效果明顯。
關(guān)鍵詞 輸油泵 變頻器 開(kāi)環(huán)控制 閉環(huán)控制 工頻控制 恒液位輸油
D0I：10．3969／i．iSSI3．2095-1493．2012．02。011
1 系統(tǒng)狀況
大慶油田第七采油廠中轉(zhuǎn)站擔(dān)負(fù)著輸送原油的
任務(wù)，每個(gè)中轉(zhuǎn)站有3臺(tái)輸油泵、3個(gè)工頻控制
柜， 24 h運(yùn)行。3臺(tái)輸油泵中2 、3 為正常T作
泵，1 為備用泵。本次改造工程采用TD2【】(】0—
4T0750P通用變頻器。
改造前輸油泵采用工頻直接啟動(dòng)，存在以下問(wèn)題：
1)采用工頻直接啟動(dòng)45 kW輸油泵時(shí)， 電流
達(dá)到200 A左右，而穩(wěn)定運(yùn)行保持在60 A左右。長(zhǎng)
期啟動(dòng)運(yùn)行，過(guò)大電流沖擊電動(dòng)機(jī)繞組及絕緣電
纜，會(huì)產(chǎn)生一定的損害，曾多次出現(xiàn)故障，造成較
高的維護(hù)成本。
2)從輸油泵的運(yùn)行狀況看，泵在額定轉(zhuǎn)速下
運(yùn)行時(shí)輸油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際輸油量，只能通過(guò)調(diào)節(jié)
閥門(mén)開(kāi)度的辦法控制整個(gè)輸油管網(wǎng)壓力，造成閥門(mén)
前后壓差增大，一般閥門(mén)損失在20％左右，并且控
制精度及可操作性差，操作工須經(jīng)常調(diào)節(jié)閥門(mén)，勞
動(dòng)強(qiáng)度增大。
3)輸油泵長(zhǎng)期24 h工頻運(yùn)行時(shí)，大量電能消
耗在閥門(mén)上，造成大量的電力資源浪費(fèi)。
采用變頻一拖二閉環(huán)調(diào)速方式對(duì)工頻控制進(jìn)行
了技術(shù)改造，改造后具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)變頻器軟啟、軟停：45 kW 輸油泵在變頻
器50 Hz啟動(dòng)時(shí)，電流不超過(guò)60 A，不僅對(duì)絕緣電
纜、輸油泵等具有保護(hù)作用，而且減小了對(duì)電纜橫
截面積的要求，大大提高了維護(hù)人員的安全因數(shù)。
作者簡(jiǎn)介：邵明智，1989年畢業(yè)于黑龍江省電子T業(yè)學(xué)校，從事容
量、流量計(jì)量檢定下作，E—mail：smz680904@sina．o,om， 地址： 黑
龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路552號(hào)，163453。
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2)節(jié)能效果明顯： 當(dāng)變頻器工作在44 Hz時(shí)，
45 kW 摻水泵輸出電流為40 A，而T頻T作電流為
60 A，長(zhǎng)期運(yùn)行可節(jié)省大量電費(fèi)。
3)輸油泵啟動(dòng)平滑，且具有過(guò)壓、過(guò)流、欠
壓、短路及缺相等保護(hù)功能，確保了整個(gè)電網(wǎng)及供
電系統(tǒng)的穩(wěn)定。
4)形成閉環(huán)一拖二壓力控制， 自動(dòng)調(diào)節(jié)輸油
泵的轉(zhuǎn)速，控制精度高，輸油狀況穩(wěn)定。
5)接觸器、電機(jī)軸承、泵機(jī)輪、閥門(mén)等易損
件檢修與更換周期明顯增長(zhǎng)。
6)自動(dòng)化程度高，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2 改造方案
由于輸油泵在油田輸油回路中起著舉足輕重的
作用，用戶對(duì)改造工程非常重視，提出以下要求：
◇ 變頻柜能分別控制工頻和變頻兩路，并且
互相聯(lián)鎖；
◇ 變頻柜具有開(kāi)環(huán)、閉環(huán)設(shè)定功能。
恒液位輸油系統(tǒng)工作原理如圖1所示。
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圖1 恒液位輸油系統(tǒng)工作簡(jiǎn)圖
送器
針對(duì)用戶的要求， 對(duì)2 、3 輸油泵進(jìn)行變頻一
拖二技術(shù)改造，采用1臺(tái)艾默生TD2000-4T0750P
變頻器拖動(dòng)2 、3 輸油泵。
輸油泵設(shè)有3種控制方式：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、工頻
旁路。
在總油罐上加裝液位變送器， 閉環(huán)控制時(shí)，
變送器將檢測(cè)到的油罐實(shí)際液位反饋值與設(shè)定液位
值進(jìn)行比較， 比較后的差值信號(hào)控制輸油泵的轉(zhuǎn)
速，使液位穩(wěn)定在設(shè)定值上。如果1臺(tái)變頻泵滿足
不了輸油需求，變頻器自動(dòng)啟動(dòng)第2臺(tái)工頻泵，當(dāng)
輸油量下降時(shí)，變頻器自動(dòng)甩掉 頻泵，實(shí)現(xiàn)了自
動(dòng)恒液位輸油。
采用閉環(huán)控制方式時(shí)，變頻器設(shè)定模擬輸入端
子VRF、VCI、GND 0～10 VDC來(lái)控制變頻器的運(yùn)
轉(zhuǎn)頻率，從而手動(dòng)調(diào)節(jié)油位，也減輕了工人的勞動(dòng)
強(qiáng)度。采用工頻控制方式時(shí)，關(guān)掉開(kāi)環(huán)與閉環(huán)，
直接啟動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)啟與停。
設(shè)備·產(chǎn)品
3 方案設(shè)計(jì)
針對(duì)用戶要求，對(duì)變頻柜進(jìn)行了如圖2所示的
設(shè)計(jì)。
變頻控制柜電路分主回路和控制回路兩部分。
主回路輸入電源為380 V、50 Hz，三相交流電源，
由空開(kāi)，變頻器輸出接觸器KMO、KM2，工頻輸出
接觸器KM1、KM3及2臺(tái)電動(dòng)機(jī)組成?？刂苹芈份?
人為單相220 V交流電源，包括變頻器供電、停
電，變頻器運(yùn)行、停機(jī)，變頻器故障復(fù)位，PID智
能儀和液位變送器的供電和停電等功能。
合空開(kāi)QF、ZK，使系統(tǒng)上電， 電源指示燈
HD1亮， 合QF2使變頻器上電，操作面板顯示
0000。
3．1 閉環(huán)控制方式
首先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)KZ3斷開(kāi)位置(白杠在中間位
置)，然后轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)KZ2—1來(lái)選擇變頻2 泵電動(dòng)
圖2 變頻柜設(shè)計(jì)電路
己口l 年第 期石油石化節(jié)能J 29
■
■ Equipment＆Producl
機(jī)，之后KZl一1接通變頻位置，交流接觸器KM0線
圈得電吸合，LD2指示燈亮，變頻器開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)
液位變送器檢測(cè)到的實(shí)際液位值與給定液位值進(jìn)行
比較，比較后的差值信號(hào)控制輸油泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)2
變頻泵達(dá)不到設(shè)定要求時(shí)，變頻器將輸出Y1端
子， YS1線圈得電，待10 S后仍滿足不了設(shè)定要求
時(shí)，YS1觸點(diǎn)延時(shí)閉合， 中間繼電器KA1得電，
KA1觸點(diǎn)閉合，3 工頻輸油泵啟動(dòng)， 當(dāng)8液位逐漸
下降時(shí)，變頻器自動(dòng)延時(shí)甩掉3 工頻泵(2 、3 輸
油泵逆止閥正常工作情況下)實(shí)現(xiàn)恒液位輸油。同
樣，選擇3 變頻泵時(shí)與2 變頻泵控制原理相同。
3．2 開(kāi)環(huán)控制方式
首先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)KZ3接通位置(白杠在右側(cè)位
置)， 然后轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)KZ2來(lái)選擇2 或3 變頻泵， 再
把KZ1接通，變頻器開(kāi)始啟動(dòng)。通過(guò)給定電位器的
旋鈕來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，繼而可控制管網(wǎng)的壓
力，保持恒液位輸油。Y1、Y2的輸出端子則與閉
環(huán)方式的相同。
3．3 工頻控制方式
KZ1接通工頻位置， 按下SB3按鈕，2 工頻泵
啟動(dòng)，按下SB1停止；按下SB4按鈕，3 泵工頻啟
動(dòng)，按下SB2停止。
當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，TA—TC觸點(diǎn)閉合，變
頻故障燈亮，觸動(dòng)故障復(fù)位按鈕，TA—Tc觸點(diǎn)斷
開(kāi)，變頻故障燈滅，根據(jù)面板故障顯示碼查找故障
原因。
4 調(diào)試步驟
TD2000—4T變頻器在輸油泵調(diào)試中參數(shù)設(shè)置如
表1所示?。
表1
功能號(hào)碼 名 稱 設(shè)計(jì)參數(shù) 功能號(hào)碼 名 稱 設(shè)計(jì)參數(shù)
F01 運(yùn)行頻率設(shè)定 2 C30 頻率2 1
F02 運(yùn)行命令選擇 1 P01 電機(jī)極數(shù) 4
F03 最高頻率／Hz 50 P02 電機(jī)容量／kW 45
F04 基本頻率／Hz 1 P03 電機(jī)電流／A 89
1705 額定電壓／V 380 F09 轉(zhuǎn)矩提升0．1
F06 最高輸出電壓／V 380 - F15 上限頻率／Hz 50
F07 加速時(shí)間／s 180 1716 下限頻率／Hz 0
F08 減速時(shí)間／s 180 E01 X1端子 11
電位器模擬電壓控制非常實(shí)用(由于變頻器操
作面板按鍵多，易產(chǎn)生失誤，不宜操作)。參數(shù)設(shè)
置完后應(yīng)檢查接線是否正確，是否對(duì)地絕緣，電位
器極性是否接反等，檢查無(wú)誤后方可繼續(xù)操作。
30 1 www．syshjn．com
以上為輸油泵參數(shù)粗調(diào)步驟，經(jīng)過(guò)幾小時(shí)上電
跟蹤運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行良好，滿足用戶要求。
5 結(jié)論
采用變頻調(diào)速技術(shù)恒液位輸油控制是油田地區(qū)
改造的一大趨勢(shì)，不僅節(jié)約了電力資源，而且機(jī)械
部分檢修周期大大延長(zhǎng)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，
提高了自動(dòng)化程度。為了保證用戶使用放心、質(zhì)量
放心，為該系統(tǒng)建立了質(zhì)量、技術(shù)、節(jié)能跟蹤卡。
從近3個(gè)多月的運(yùn)行情況看，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果
明顯。
參考文獻(xiàn)：
[1]艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司．TD2000系列通用變頻器用戶
手冊(cè)
(收稿日期：2011—11—12)
《石油石化節(jié)能》雜志廣告征集
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雜志。
《石油石化節(jié)能》雜志的辦刊宗旨是：宣
傳石油石化節(jié)能方針政策，交流推廣節(jié)能工作
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