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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：邵明智文檔來源：大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心		點擊數(shù)：	更新時間： 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，存在啟動電流過大、勞動強(qiáng)
度大、電耗大的問題， 為此采用TD2 O00—4T07 5 0P通用變頻器對輸油控制系統(tǒng)進(jìn)行了自動變頻
控制改造，實現(xiàn)了輸油系統(tǒng)的自動恒液位輸油，大大降低了人工勞動強(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)，每個中轉(zhuǎn)站有3臺輸油泵、3個工頻控制
柜， 24 h運行。3臺輸油泵中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，存在以下問題：
1)采用工頻直接啟動45 kW輸油泵時， 電流
達(dá)到200 A左右，而穩(wěn)定運行保持在60 A左右。長
期啟動運行，過大電流沖擊電動機(jī)繞組及絕緣電
纜，會產(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)從輸油泵的運行狀況看，泵在額定轉(zhuǎn)速下
運行時輸油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際輸油量，只能通過調(diào)節(jié)
閥門開度的辦法控制整個輸油管網(wǎng)壓力，造成閥門
前后壓差增大，一般閥門損失在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，勞
動強(qiáng)度增大。
3)輸油泵長期24 h工頻運行時，大量電能消
耗在閥門上，造成大量的電力資源浪費。
采用變頻一拖二閉環(huán)調(diào)速方式對工頻控制進(jìn)行
了技術(shù)改造，改造后具有以下優(yōu)點：
1)變頻器軟啟、軟停：45 kW 輸油泵在變頻
器50 Hz啟動時，電流不超過60 A，不僅對絕緣電
纜、輸油泵等具有保護(hù)作用，而且減小了對電纜橫
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，163453。
28 l ．。y hj ．。。
2)節(jié)能效果明顯： 當(dāng)變頻器工作在44 Hz時，
45 kW 摻水泵輸出電流為40 A，而T頻T作電流為
60 A，長期運行可節(jié)省大量電費。
3)輸油泵啟動平滑，且具有過壓、過流、欠
壓、短路及缺相等保護(hù)功能，確保了整個電網(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、閥門等易損
件檢修與更換周期明顯增長。
6)自動化程度高，減輕了工人的勞動強(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。
螺．j ： ??? ?
L? ? ? ? ? ?
圖1 恒液位輸油系統(tǒng)工作簡圖
送器
針對用戶的要求， 對2 、3 輸油泵進(jìn)行變頻一
拖二技術(shù)改造，采用1臺艾默生TD2000-4T0750P
變頻器拖動2 、3 輸油泵。
輸油泵設(shè)有3種控制方式：開環(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，
變送器將檢測到的油罐實際液位反饋值與設(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臺變頻泵滿足
不了輸油需求，變頻器自動啟動第2臺工頻泵，當(dāng)
輸油量下降時，變頻器自動甩掉 頻泵，實現(xiàn)了自
動恒液位輸油。
采用閉環(huán)控制方式時，變頻器設(shè)定模擬輸入端
子VRF、VCI、GND 0～10 VDC來控制變頻器的運
轉(zhuǎn)頻率，從而手動調(diào)節(jié)油位，也減輕了工人的勞動
強(qiáng)度。采用工頻控制方式時，關(guān)掉開環(huán)與閉環(huán)，
直接啟動按鈕實現(xiàn)啟與停。
設(shè)備·產(chǎn)品
3 方案設(shè)計
針對用戶要求，對變頻柜進(jìn)行了如圖2所示的
設(shè)計。
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，變頻器輸出接觸器KMO、KM2，工頻輸出
接觸器KM1、KM3及2臺電動機(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)換開關(guān)KZ3斷開位置(白杠在中間位
置)，然后轉(zhuǎn)換開關(guān)KZ2—1來選擇變頻2 泵電動
圖2 變頻柜設(shè)計電路
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，變頻器開始運轉(zhuǎn)。對
液位變送器檢測到的實際液位值與給定液位值進(jìn)行
比較，比較后的差值信號控制輸油泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)2
變頻泵達(dá)不到設(shè)定要求時，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，YS1觸點延時閉合， 中間繼電器KA1得電，
KA1觸點閉合，3 工頻輸油泵啟動， 當(dāng)8液位逐漸
下降時，變頻器自動延時甩掉3 工頻泵(2 、3 輸
油泵逆止閥正常工作情況下)實現(xiàn)恒液位輸油。同
樣，選擇3 變頻泵時與2 變頻泵控制原理相同。
3．2 開環(huán)控制方式
首先將轉(zhuǎn)換開關(guān)KZ3接通位置(白杠在右側(cè)位
置)， 然后轉(zhuǎn)換開關(guān)KZ2來選擇2 或3 變頻泵， 再
把KZ1接通，變頻器開始啟動。通過給定電位器的
旋鈕來控制變頻器的轉(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，按下SB1停止；按下SB4按鈕，3 泵工頻啟
動，按下SB2停止。
當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時，TA—TC觸點閉合，變
頻故障燈亮，觸動故障復(fù)位按鈕，TA—Tc觸點斷
開，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
功能號碼 名 稱 設(shè)計參數(shù) 功能號碼 名 稱 設(shè)計參數(shù)
F01 運行頻率設(shè)定 2 C30 頻率2 1
F02 運行命令選擇 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 加速時間／s 180 1716 下限頻率／Hz 0
F08 減速時間／s 180 E01 X1端子 11
電位器模擬電壓控制非常實用(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，是否對地絕緣，電位
器極性是否接反等，檢查無誤后方可繼續(xù)操作。
30 1 www．syshjn．com
以上為輸油泵參數(shù)粗調(diào)步驟，經(jīng)過幾小時上電
跟蹤運行，系統(tǒng)運行良好，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，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，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，
提高了自動化程度。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個多月的運行情況看，運行穩(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
(收稿日期：2011—11—12)
《石油石化節(jié)能》雜志廣告征集
《石油石化節(jié)能》雜志是由中國石油天然
氣集團(tuán)公司主管、大慶油田有限責(zé)任公司主辦
的石油科技期刊，是國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級
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
經(jīng)驗，報道石油石化節(jié)能領(lǐng)域科研成果及新技
術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料，推動石油石化
節(jié)能減排工作穩(wěn)步發(fā)展。
《石油石化節(jié)能》雜志主要面向國內(nèi)外石
油石化企業(yè)、科研院所。本刊是石油石化行業(yè)
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本刊為月刊，每月20日出版?，F(xiàn)向相關(guān)
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