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变频器在油田注汽锅炉恒压供油系统的应用
 
慧聪网   2006年2月13日9时3分   信息来源:慧聪网广电行业频道    

    新疆油田公司采油一厂    郑玉明  李言章

    1998年1月1日我国发布的《节约能源法》第四章第三十九条(二)款明文规定,“逐步实现电动机风机、泵类设备和系统的经济运行,发展电机调整节电和电力电子技术……提高电能利用率”。近几年的节能实践雄辩评明,变频调整是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中,应用变频技术,一是改造“大马拉小车”设备,适应变工况运行,二是生产工艺自动化的需要,作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性,选用变频器常重点考虑设备的可靠性、操作简单化、运行的安全性、可靠性、经济性,出现故障后系统处理的灵活性。我厂在1999年的新区产能建设中选用了艾默生公司的EV2000变频器,安装、调试成功,运行至今尚无异常。

一、油田注汽锅炉恒压供油系统概述

    油田注汽锅炉是稠油热采中的关键设备,将它产生的高温高压饱和蒸汽强制送入地质油层,因油层开发,油层能量衰减,补充油层能量,更为重要的是降低稠油粘度,实现蒸汽热区采油。其燃烧系统常以渣油和天然气为燃料。锅炉出口蒸汽干度是否达标(85%)与燃烧状况直接相关,而燃烧状况与送风量、供水流量、渣油流量、蒸汽雾化压力息息相关。供油压力偏高时,渣油不能充分燃烧,冒黑烟或炉膛过热对炉衬破坏性大,以至引起锅炉爆管安全事故,供油压力偏低时,出口蒸汽干度不达标。所以,锅炉经济运行要求供油压力稳定,经验数据是稳定是1.0-1.2Mpa。最初采用供油泵打回流方式,手动控制供油压力,这种压力压力波动范围大,全速运转不节能,后采用电动阀或气动阀控制回流构成自控制,这种方式解决了压力自控,但渣油粘度大,阀需定期清洗,控制复杂。九十年代初引进变频技术,在供油泵出口安装压力变送器,通过PID调节,输出信号控制变频器,构成变频调速恒压供油系统。

二、系统方案介绍

    供油系统选用TLB稠油泵,压力变送器E+H,测量范围0-2.5MPa,输出4-20mA,变频器型号为:EV2000-4T0110P,电机参数:电压380V,额定电流24.8A,转速970r/min,极对数P=3。供油泵电机采用双电源供电,工频和变频靠转换开关切换。主回路是三相动力线由ZK空气开关引出后,一路进变频器R.S.T端子,U.V.W引出端经交流接触器1KM后接到电机上,另一路径交流接触器2KM后连到电机上,转换开关SK执2,ZK合→按起动按钮→JS线圈通电→JS1闭合自锁、JS2闭合、JS3闭合→1KM主令开关合→1KM辅助触点闭合→变频FWD与COM接通变频运行,指标灯亮。按停止按钮→JS失电→JS2断开变频减速运行,JS4延时断开→1KM失电变频停运,系统详细原理图请见图1。

    变频频率控制:当转换开关执自动位置,1-2、3-4接通,P24 →压力变送器(+)→压力变送器(-)→CCI →GND →COM形成4-20mADC输入回路,经内置PID调节,自动控制频率。当转换开关执手动位置,5-6、7-8接通,从CCI端子输入0-10V DC电压,靠电位计手动调节频率。(自动/手动转换时需改变频率设定信号参数)。

图一:EV2000 PID闭环系统原理图

图一:EV2000 PID闭环系统原理图

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说明:

    1、JS1、JS2、JS3是时间继电器JS辅助常开触点,JS4是延时断开的常开触点。

    2、1-2、3-4、5-6、7-8是转换开关的四对触点,1-2、3-4通,5-6、7-8开,变频器自动调节频率,1-2、3-4开5-6、7-8通靠电位计手动调节频率。

    3、1HA、1TA安装在变频控制柜面板上的起动、停止按钮、2HA、2TA安装在泵房隔爆操作柱上的起动、停止按钮。

三、 参数设置

     系统参数请见表1

表1   主要参数设置

功能代码

参数意义

设定值

备注

*F00

运行频率设定方式

3

模拟电流4-20mA

F02

运行命令选择

1

FWD与COM控制

F04

最大输 出频率

50

 

F05

基本运行频率

50

 

F06

最大输出电压

380

 

*F07

V/F曲线模式

0

线性电压/频率模式

*F08

手动转矩提升

4.0

 

F09

加速时间1

20

 

F10

减速时间1

20

 

F11

上限频率

50

 

F12

下限频率

15

 

*F13

最小模拟输入量

2

与4-20mA 对应

F14

最小输入模拟量对应频率

0

 

F15

最大模拟输入量

10

 

F16

最大模拟输入量对应频率

50

 

F18

电机过载保护方式

1

 

F19

电机过载保护系数

105

 

F20

功能块(21-45)选择

1

 

F21

启动运行方式

0

 

*F29

载波频率调节

1

出厂设定为6

F30

停机方式

0

 

F44

自动节能运行

1

 

F100

闭环控制功能选择

1

选择闭环控制功能

F101

给定量通道选择

0

面板给定

*F102

给定量数字设定

5.84V

设定压力1.2MPa

F103

反馈通道选择

2

电流输入4-20mA

F104

反馈偏置电压

0.0V

 

*F105

反馈偏置极性

0

 

*F106

反馈增益

125

 

*F107

反馈量极性

0

 

F111

比例增益P

48

 

F112

积分时间Ti

26

 

F113

采样周期T

0.1S

 

F148

电机额定电压

380

 

F149

电机额定电流

24.8

 

F150

额定转速

970

 

F151

额定功率

11

 

 
 
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