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6ES7231-0HF22-0XA0常备现货1前言 胜利油田孤东采油厂新滩油田地处黄河入海口的海滩上，1998年投入生产开发，目前己投入油井63口，年产原油12万t。由于该地区离采油厂主力生产区块较远，各采油点又比较分散，油井数量相对较少。自油田开发以来一直采用大型油罐车拉油的办法，将各采油点的原油每天不停地运输至数十公里外的原油中转站，原油运输成本居高不下。随着油田开发难度的增加和吨油成本的不断上升，进一步挖掘内部潜力，降低油气生产成本，减少输油损耗，就显得尤其重要。显然，利用管道输油可以大大降低油气输送成本，减少油气损耗，但由于受各采油点产液量的限制，要保证油气正常长距离生产输送，就得采取大功率高扬程机组通过截流控制的办法，才能满足油井生产的连续运行需要。由于输油泵机组容量偏大、其liuliang和储油罐液位控制均采用人为节流调节控制等因素，造成了该生产工艺系统运行效率小高、设备易损件故障频繁和“大马拉小车”等现象的发生，这不仅严重浪费了能源，而且影响油井的正常生产和原油产量的完成。为此我们于2005年初提出了在30 kW的CSYll- 2油气混输单螺杆泵上推广应用了森兰SB61G变频调速控制技术，安装了质量可靠的变频调速世蔷．以解决生产中的诸多实际问题，现场使用效果良好，取得了显著的经济效益和社会效益。2变频调速工作原理 变频器是一种先进的节电设备，其主要实现方式是通过电流的频率的变化，改变电动机的转数，降低电动机输出功率，具体工作流程信号如图1所示，工频电流经过整流电路变成直流电，直流电流变频器按照控制信号的要求，输出改变频率的交流电，作用于电动机，改变其输出频率。 变频器的种类可分为高压和低压变频两种，其工作方式可分闭环控制、开环控制两种，其中闭环控制工作原理如图2所示，它是介质的个或多个参数（如压力、温度、liuliang、液位）等通过传感器采样，形成电信号，这些信号经过信号处理器（工控机、单板机、微机等）处理形成变频器可识别的信号，作用于变频器，变频器产生交变电流，作用于电功机等用电设备，这些用电设备驱动泵类、风机等设备，作用于介质，改变或维持介质参数。开环控制原理是变频器的拧制信号经输入面板或微机等输入设备．根据生产实际需要确定电机工作频率，通过人工直接设置相关参数，直接控制变频器的输出电流的频率，来改变电机的转速，降低电机输出功率，从而达到用电设备有被控制的目的，其工作原理如图3所示。新滩油田162油气混输站和191油气混输站油气混输泵机组变频调速技术控制方案则采用了闭环控制与开环控制相结合的方式．以满足现场生产工作的需要。3森兰变频控制器现场应用技术方案3．1现场生产工艺流程 162站管理着7口油井，油井来油先进入2．7 m高的40方储油罐，经加热后由30 kW的CSYll——2油气混输单螺杆泵将油井产出物输送至几十公里外的油气接转站。191站生产工艺流流与162站基本相同，目前管理着5口油井，油气输送距离比162站更远。3．2闭环控制应用技术方案 在40方储油罐上安装带4～20 mA模拟信号输出的浮球液位计，将液位信号给变频器，变频器在接收液忙计信号后与变频器设定值比较，采用PID调节控制算法，通过变频器输出频率的变化来自动调节和控制储油罐的液位高度，达到节能降耗和油井生产平稳运行自动控制的目的。储油罐的液位控制高度为1．6m。3．3开环控制应用技术方案 在40方储油罐上不安装液位计，液位检测采用人工定时检测，操作人员根据储油罐的液位检测高度，通过人工调节5kQ的电位器来调节变频器的输出频率，控制油气混输泵的排量，从而实现储油罐的液位高度的控制，达到节能降耗和油井生产平稳运行的目的。储油罐的液位控制高度范围为1. 5～2 m。4变频调速技术现场应用情况 我们于 2005年9月先后在孤东采油厂新滩油田162油气混输站和191油气混输站油气混输泵机组泵上各应用了型号为SB61G型号的变频器两台，共4台30kW的森兰SB61G型变频器控制器，各站实际生产运行油气混输泵机组为一台（套），另一台（套）为生产备用机组，应用变频调速技术后，162站电动机平均输出电流频率为2J 2Hz，191站电动机平均输出电流频率为20．4Hz．两者均采用闭环控制方式。 由表1中可看出两台变频器输出频率均在20～30 Hz之间，节电效果显著。表2和表3分别是162站和191站应用变频调速技术前后的各数据对比表。 在油气混输泵上安装变频器后，电动机工作电流大幅下降，由20多A下降到10 A左右，电动机输入功率也大幅下降，节电效果明显，功率因数随之tigao，系统效率也大幅tigao，值得指出的一点是泵效有所下降，但这是正常现象，因为电流频率下降之后，电动机和泵不能在设计工况下运行，效果不能佳，因此泵效有所下降，但节电效果显著，两台在用泵机组综合节电率可达50％以上，两台在用变频器年节电可达116 800 kW-h。由此可见，变频调速技术在油田油气混输螺杆泵上的应用既可为解决“大马拉小车”现象提供了一个好的方法，又可满足油田生产连续运行的工作需要，且延长了油气混输泉设备的使用寿命。5综合效益评价 （1）节能效果显著 从孤东采油厂新滩油田162站和191站油气混输生产工艺流程中应用的4台变频器情况来看，平均系统效率由原来的30．7％tigao到目前的39．51％，使用1年可节约电能约116900kW．h，以每kW.h按0．465元价格计算，则年可节省电费约5．5万余元。 （2）延长了设备使用寿命，减少设备故障维修工作量 从现场使用情况看，使用变频调速技术后，不但大大节约了能源，而且有效地减少了设备的维修维护费用。由于油气混输螺杆泵实现低速旋转后，油气混输螺杆起动电流小，对供电电网的冲击波减小，对整条电网其他用电设备也大有好处，采用变频调速技术的油气混输螺杆泵，泵的维修次数将大大降低，tigao了油气混输螺杆泵的完好率，同时也大大节省了油气混输螺杆泵易损件的维修费用。 （3）减轻了职工的工作劳动强度，tigao了职工工作效率，改进和tigao了油气生产的工作时效性。 （4）降低了油气混输生产工艺线的噪声污染，有效地改善了职工的工作环境，减少了职业危害。 （5）tigao了油井生产油气产出物处理过程的自动化管理水平，确保了处理后的油气质量，实现了油气生产的密闭输送，减少油气输送过程中的油气损耗。 （6）该项技术先进，操作简单方便，安全可靠。 （7）油井生产过程实现了储油罐液位和liuliang调节的自动闭环控制，保证了生产过程的平稳运行，满足了油井连续生产不间断输送，特别是冬季气温低连续生产长距离连续输送防止管道堵塞的工艺要求。 （8）闭环控制变频调速技术的应用是一个很好的方法，它实现了电动机的软起动功能，逐步升高电动机转速，既可节约电能，减少设备的损耗，又可不必电动机全速运转，有效地控制了生产质量，达到佳经济运行效果，在实际生产中具有良好的推广应用价值。1 引言 变频调速是一种高效的调速方式，它调速精度高、调速范围宽和操作方便，并且可利用变频器上自带的RS485串行通讯口实现和控制系统的通讯，以便于随时监控系统的工作情况，有利于生产正常进行。2002年我公司对炼油厂丙烷压缩机液化气的提取系统进行自动化改造，改造后除tigao工艺操作水平外，而且节能20%左右，经济效益也十分显著。 2 森兰SB61变频器的主要特点 丙烷压缩机是该系统的关键设备，对变频器的可靠性、起动转矩和动态响应都有一定的要求。由于变频器是该自动化系统的一部分，为减少干扰，要求输出波形中有较低的谐波含量，因此，选用我公司生产的SB61全能王变频器。该变频器采用先进的矢量控制算法，功能齐全，在各种行业中应用自如。可以选择V/f开环、V/f闭环、无PG矢量控制和有PG矢量控制方式;可选用键盘和外部端子，功能端子的操作方式，并有RS485串行通讯口，便于与计算机组网控制。在设计中进行可靠性设计，电磁兼容设计，稳定性分析等。考虑到人性化因素，SB61系列变频器美观大方，虽然功能齐全，但参数设定简单，操作非常方便，是一款性价比很高的产品。 3 工艺过程 3.1 液化气的提取工艺系统 液化气的提取工艺系统如图1所示。 图1中: P0—入口压力，外部供气压力; P1—进气口压力，进气阀调节后压力,要求<0.6Mpa; P2—压缩机出口压力,要求1.2Mpa～1.7Mpa; P3—分离塔压力,要求1.08Mpa; L1—入口liuliang,压缩机吸气量; L2—出口liuliang,压缩机排气量; 阀门开度:生产要求进气阀开度30%～50%。 出口阀开度80%～。 工艺过程: 炼油产生的气体，经过压缩机加压后凝为液态进入分离塔，经过吸收等其他加工工艺，提取出石油液化气。进气口压力P1要求小于0.6MPa，压缩机出口压力P2可达到1.2MPa～1.7MPa之间，经出口阀调节后保证分离塔压力P3在1.05MPa。如果某种原因使分离塔压力升高，为安全起见则将泄压阀打开，将分离塔内的液体经管道回流进气口。 调节阀门的开度使P1指示压力小于0.6MPa，P3压力在1.08MPa左右。操作操作人员根据P1、P2、P3上的指示值进行调节。进气的压力P0一般来说不是很稳定，为使控制准确，需知道P0与P1、P2、P3的变化的关系如表1所示。 P0不变时调节进口阀的开度与P1，P2，P3变化关系如表2所示。 4 系统的构成 由表1和表2所反映的在P0改变时和进口阀开度改变时，P1、P2、P3和L1、L2的变化可见，进气P0的升高或降低，使P1，L1和L2发生相应的改变。如果要使liuliangL1和L2不变,可调节进口阀的开度往P0增加的相反方向变化，即P0增大，进口阀开度减少，或P0降低，进口阀开度增大。 为保证生产的稳定性，希望进入分离塔的丙烷liuliang不要太大的波动。为此控制方式可有两种选择，一种采用liuliang控制方式，用liuliang变送器采集的liuliang信号回馈到控制系统上，使系统组成为量闭环系统，这样不论P0如何变化，都可保证liuliang基本不变。另一种方式是用P1信号作为反馈信号，只要使P1保持稳定liuliang就基本不变。因此，在进气压力P0波动时，使压缩机转速发生改变，使P1不变，即可使liuliang基本不变。于是以压力信号P1作为反馈信号组成压力闭环系统。这里P1信号在压缩机输入管道上，但是P1的变化是压缩机调速后的结果，作为闭环系统的反馈信号是可行的。由此可见，调节压缩机的转速和调节进口阀的开度在工艺上可达到相同的效果。本系统的压缩机电机功率为160KW，工频运行时，liuliang的改变靠阀门节流调节，浪费了大量的能源，机械的磨损未能减低，影响机组的使用寿命。为实现生产过程的自动化，采用一台SB61系列160kW变频器与压力变送器P1构成恒压控制。系统如图2所示。 为tisheng整个系统的自动化水平，引入工控机进行监控，监控系统框图如图3。 本系统数据采集卡采集压力，liuliang,阀门开度等模拟量，输出模拟量调节电动阀开度;采集报警，和其他开关信号，输出备用系统起动信号，停止信号等。工控机通过RS485实现对变频器进行控制，P1压力通过数据采集卡采集，经工控机处理后,由RS485将控制信号送到变频器,控制变频器的频率的升降，达到恒定P1的目的，终使liuliang基本不变.当然还要控制变频器的起停，同时电机的运行参数也要送工控机进行监控。工控机为一台CPU PⅢ，内存128M，硬盘20G的研祥工控机，配置数据采集卡，温度信号处理卡，开关信号接线板，RS485通讯卡，RS485通讯模块等。 模拟量数据采集卡将压力、liuliang、阀门开度、电机温度和管道温度等模拟信号转换成12位的数字信号，每一路信号占用数据采集卡上一个模拟通道，互不影响，采样周期为300ms。SB61变频器支持RS485半双工串行通讯方式，通过在工控机上用IP函数或VB的MSCDMM通讯控件编制串行通讯程序，即可实现工控机与变频器之间的通讯，本系统用VB的通讯控件编制。将采集到的数据信号，经实时分析处理后，通过组态王监控画面，监测现场传输的实时数据和历史数据及设备的运行状况，历史曲线的分析，实时报表，历史报表的打印，声光报警等。 5 结束语 原系统是在人为观察P1压力的情况下，改变进口阀的开度来满足工艺上的要求，在P0波动比较频繁时，人工劳动强度大。控制系统投入运行后一般不需要人工干预，可在远离现场的地方进行监控。压缩机用变频器驱动后节能效果明显,据用户测算可节能18%～22%。电动机的起动电流和运行电流均在额定电流以下，减少了对电网的冲击。电机速度不总是在工频工作，延长了设备的使用寿命，系统的安全性也有所tigao。 行车上主要传动部分有tisheng机构、大车和小车, tisheng机构根据额定负载吨位要求, 选择的变频器大小各不相同。 tisheng电动机一般自身带机械抱闸机构，抱闸机构与电动机动作的时序配合十分重要，以往不采用变频器控制时，往往启动时电流和机械冲击很大，在时序配合不好时还会产生溜钩现象，tisheng和下放的速度也无法控制，采用iAStar系列变频器后，运行性能大为改善。iAStar系列变频器用在tisheng机构上，考虑到其特殊性，在变频器内部内置了机械抱闸逻辑顺序控制功能，使用户无需过多考虑，很方便地解决以往出现的问题。其他品牌的变频器由于在变频器软件设计上缺陷，用户只好通过外部监测和时间延迟的方法来解决，往往在现场需要反复试验校正，才能达到实际要求。 机械抱闸逻辑顺序功能控制图如附图所示。 在iAStar系列变频器内部I/O菜单中，我们可以设定R2输出继电器为“Brake logic control”，在调整菜单中，出现如下5个参数，分别代表: l Ibr， 制动抱闸释放时电流; l brt， 抱闸释放时间延迟; l ben， 抱闸投入频率; l bet， 抱闸投入时间延迟; l bip， 抱闸释放时瞬间力矩方向设置。 有了以上这些特殊功能参数，我们可以很方便通过调整这些参数满足起重现场要求，如根据吊装重物的重量情况和抱闸机械时间常数，适当调整Ibr和brt，同时设置bip功能，使抱闸释放时电动机有足够的力矩，保证重物tisheng过程时在空中不会溜钩;同样，停机时适当调整ben和bet，使变频器输出频率还没到零时抱闸已动作，确保停机时重物不会下坠。 应用中速度给定一般采用多段速度的给定方式，通过逻辑端子可以很方便实现，而速度大小可以很方便地通过内部预置速度的修改来达到。而以往不采用变频调速时，往往采用电磁调速，需要通过改变串接的电阻大小来实现，产生的问题是调速范围小，电阻能耗大，需要经常维修。要考虑到不同于锥形电动机的应用，停车方式应为减速停车方式，即把控制菜单中的STT参数应设为“Ramp stop”，变频器一旦接到停车命令，沿设定的减速斜坡Dec停车，当输出频率降到设定的抱闸投入频率ben，抱闸开始动作。 同样，在该应用中，有一个参数必须事先检查的是传动菜单里的“brA”参数，该参数在起重应用中务必设为“No”，不能让变频器在电动机减速过程中自由地延长减速时间，否则，在重物下放过程中，可能会产生溜钩或下坠现象。 变频器在这类应用选型时同样要放大一到二档使用，同时，一定要选择阻值和功率相匹配的能耗制动电阻。 iAStar系列变频器除了能提供以上突出功能外，还有许多优点，如低频出力大、内置了输入滤波器、电抗器以及制动单元等，体积小，空间紧凑。 iAStar系列变频器在大小车上的应用 大车驱动一般分两台同样电动机驱动，我们采用一台iAStar系列变频器驱动两台电动机，选型上主要考虑两电动机电流和是否与变频器的额定电流相匹配，小车采用单电机驱动，选型上也是根据电流选择。 采用变频器后大小车运行十分平稳，消除了以往如大车平移时，吊钩在空中晃动、震动现象十分明显的现象，采用变频器与不采用变频器，运行性能改变十分明显。
