變頻器在油田注汽鍋爐恒壓供油系統(tǒng)的應用

       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、風機、泵類設備和系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，發(fā)展電機調整節(jié)電和電力電子技術……提高電能利用率”。近幾年的節(jié)能實踐雄辯評明，變頻調整是最理想的高效調速節(jié)電技術。在油田生產中，應用變頻技術，一是改造“大馬拉小車”設備，適應變工況運行，二是生產工藝自動化的需要，作為閉環(huán)系統(tǒng)中理想的執(zhí)行器。因為油田生產的特殊性，選用變頻器常重點考慮設備的可靠性、操作簡單化、運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟性，出現(xiàn)故障后系統(tǒng)處理的靈活性。我廠在1999年的新區(qū)產能建設中選用了艾默生公司的EV2000變頻器，安裝、調試成功，運行至今尚無異常。

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鍵設備，將它產生的高溫高壓飽和蒸汽強制送入地質油層，因油層開發(fā)，油層能量衰減，補充油層能量，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標（85%）與燃燒狀況直接相關，而燃燒狀況與送風量、供水流量、渣油流量、蒸汽霧化壓力息息相關。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，出口蒸汽干度不達標。所以，鍋爐經(jīng)濟運行要求供油壓力穩(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，全速運轉不節(jié)能，后采用電動閥或氣動閥控制回流構成自控制，這種方式解決了壓力自控，但渣油粘度大，閥需定期清洗，控制復雜。九十年代初引進變頻技術，在供油泵出口安裝壓力變送器，通過PID調節(jié)，輸出信號控制變頻器，構成變頻調速恒壓供油系統(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，電機參數(shù)：電壓380V，額定電流24.8A，轉速970r/min，極對數(shù)P=3。供油泵電機采用雙電源供電，工頻和變頻靠轉換開關切換。主回路是三相動力線由ZK空氣開關引出后，一路進變頻器R.S.T端子，U.V.W引出端經(jīng)交流接觸器1KM后接到電機上，另一路徑交流接觸器2KM后連到電機上，轉換開關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主令開關合→1KM輔助觸點閉合→變頻FWD與COM接通變頻運行，指標燈亮。按停止按鈕→JS失電→JS2斷開變頻減速運行，JS4延時斷開→1KM失電變頻停運，系統(tǒng)詳細原理圖請見圖1。

變頻頻率控制：當轉換開關執(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)內置PID調節(jié)，自動控制頻率。當轉換開關執(zhí)手動位置，5-6、7-8接通，從CCI端子輸入0-10V DC電壓，靠電位計手動調節(jié)頻率。（自動/手動轉換時需改變頻率設定信號參數(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，JS4是延時斷開的常開觸點。

2、1-2、3-4、5-6、7-8是轉換開關的四對觸點，1-2、3-4通，5-6、7-8開，變頻器自動調節(jié)頻率，1-2、3-4開5-6、7-8通靠電位計手動調節(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)設置

系統(tǒng)參數(shù)請見表1

表1 主要參數(shù)設置