艾默生EV2000變頻器在油田注汽鍋爐恒壓供油系統(tǒng)中的應(yīng)用

1998年1月1日我國發(fā)布的《節(jié)約能源法》第四章第三十九條（二）款明文規(guī)定，“逐步實現(xiàn)電動
機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，發(fā)展電機(jī)調(diào)整節(jié)電和電力電子技術(shù)……提高電能利用率”。近
幾年的節(jié)能實踐雄辯評明，變頻調(diào)整是最理想的高效調(diào)速節(jié)電技術(shù)。在油田生產(chǎn)中，應(yīng)用變頻技術(shù)，一是改造“大馬拉小車”設(shè)備，適應(yīng)變工況運(yùn)行，二是生產(chǎn)工藝自動化的需要，作為閉環(huán)系統(tǒng)中理想的執(zhí)行器。因為油田生產(chǎn)的特殊性，選用變頻器常重點(diǎn)考慮設(shè)備的可靠性、操作簡單化、運(yùn)行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性，出現(xiàn)故障后系統(tǒng)處理的靈活性。我廠在1999年的新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)中選用了艾默生公司的EV2000變頻器，安裝、調(diào)試成功，運(yùn)行至今尚無異常。
一、油田注汽鍋爐恒壓供油系統(tǒng)概述
油田注汽鍋爐是稠油熱采中的關(guān)鍵設(shè)備，將它產(chǎn)生的高溫高壓飽和蒸汽強(qiáng)制送入地質(zhì)油層，因油
層開發(fā)，油層能量衰減，補(bǔ)充油層能量，更為重要的是降低稠油粘度，實現(xiàn)蒸汽熱區(qū)采油。其燃燒系統(tǒng)常以渣油和天然氣為燃料。鍋爐出口蒸汽干度是否達(dá)標(biāo)（85%）與燃燒狀況直接相關(guān)，而燃燒狀況與送風(fēng)量、供水流量、渣油流量、蒸汽霧化壓力息息相關(guān)。供油壓力偏高時，渣油不能充分燃燒，冒黑煙或爐膛過熱對爐襯破壞性大，以至引起鍋爐爆管安全事故，供油壓力偏低時，出口蒸汽干度不達(dá)標(biāo)。所以，鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求供油壓力穩(wěn)定，經(jīng)驗數(shù)據(jù)是穩(wěn)定是1.0-1.2Mpa。最初采用供油泵打回流方式，手動控制供油壓力，這種壓力壓力波動范圍大，全速運(yùn)轉(zhuǎn)不節(jié)能，后采用電動閥或氣動閥控制回流構(gòu)成自控制，這種方式解決了壓力自控，但渣油粘度大，閥需定期清洗，控制復(fù)雜。九十年代初引進(jìn)變頻技術(shù)，在供油泵出口安裝壓力變送器，通過PID調(diào)節(jié)，輸出信號控制變頻器，構(gòu)成變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)方案介紹
供油系統(tǒng)選用TLB稠油泵，壓力變送器E+H，測量范圍0-2.5MPa,輸出4-20mA，變頻器型號為：EV2000-4T0110P，電機(jī)參數(shù)：電壓380V，額定電流24.8A，轉(zhuǎn)速970r/min，極對數(shù)P=3。供油泵電機(jī)采用雙電源供電，工頻和變頻靠轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。主回路是三相動力線由ZK空氣開關(guān)引出后，一路進(jìn)變頻器R.S.T端子，U.V.W引出端經(jīng)交流接觸器1KM后接到電機(jī)上，另一路徑交流接觸器2KM后連到電機(jī)上，轉(zhuǎn)換開關(guān)SK執(zhí)2，ZK合→按起動按鈕→JS線圈通電→JS1閉合自鎖、JS2閉合、JS3閉合→1KM主令開關(guān)合→1KM輔助觸點(diǎn)閉合→變頻FWD與COM接通變頻運(yùn)行，指標(biāo)燈亮。按停止按鈕→JS失電→JS2斷開變頻減速運(yùn)行，JS4延時斷開→1KM失電變頻停運(yùn)，系統(tǒng)詳細(xì)原理圖請見圖1
變頻頻率控制：當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)自動位置，1-2、3-4接通，P24 →壓力變送器（+）→壓力變送器（-）→CCI →GND →COM形成4-20mADC輸入回路，經(jīng)內(nèi)置PID調(diào)節(jié)，自動控制頻率。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)手動位置，5-6、7-8接通，從CCI端子輸入0-10V DC電壓，靠電位計手動調(diào)節(jié)頻率。（自動/手動轉(zhuǎn)換時需改變頻率設(shè)定信號參數(shù)）。

圖一：EV2000 PID閉環(huán)系統(tǒng)原理圖

說明：
1、JS1、JS2、JS3是時間繼電器JS輔助常開觸點(diǎn)，JS4是延時斷開的常開觸點(diǎn)。
2、1-2、3-4、5-6、7-8是轉(zhuǎn)換開關(guān)的四對觸點(diǎn)，1-2、3-4通，5-6、7-8開，變頻器自動調(diào)節(jié)頻率，
1-2、3-4開5-6、7-8通靠電位計手動調(diào)節(jié)頻率。
3、1HA、1TA安裝在變頻控制柜面板上的起動、停止按鈕、2HA、2TA安裝在泵房隔爆操作柱上的起
動、停止按鈕。
三、 參數(shù)設(shè)置
系統(tǒng)參數(shù)請見表1

表1 主要參數(shù)設(shè)置