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变频器在油田注汽锅炉恒压供油系统的应用 |
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作者：新疆油田公司 郑玉明 李言章 |
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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
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 | - |
(end)
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(2/13/2006) |
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