變頻調(diào)速技術(shù)在油品安全裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　 摘要：河采集輸穩(wěn)定站針對(duì)穩(wěn)定輕油裝車系統(tǒng)存在的安全隱患，實(shí)施了輕油裝車系統(tǒng)改造，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到輕油裝車系統(tǒng)中，合理地控制輕油裝車流速不超過(guò)安全流速，避免產(chǎn)生靜電打火現(xiàn)象發(fā)生，使輕油裝車過(guò)程更加安全。
　　關(guān)鍵詞：穩(wěn)定輕油 變頻調(diào)速 離心泵 異步電機(jī)
　　中圖分類號(hào)：TM5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1 . 問(wèn)題的提出
　　河采集輸穩(wěn)定站穩(wěn)定輕油外銷，采用了汽車油罐車運(yùn)輸，裝車系統(tǒng)選用離心泵排量為200m3／h，揚(yáng)程為60m的機(jī)泵外銷裝車。每臺(tái)泵可以供三個(gè)裝車鶴位口同時(shí)發(fā)油裝車，裝車口鶴管直徑為DNl00。每個(gè)裝車口的安全流速應(yīng)小于2.5m／s，即每個(gè)裝車口安全流速應(yīng)小于70m3／h。輕油裝車系統(tǒng)在實(shí)際操作過(guò)程中，并不是同時(shí)給三個(gè)車輛進(jìn)行裝車，當(dāng)只有一個(gè)車或兩個(gè)車進(jìn)行裝車時(shí)，所需要的流量比設(shè)計(jì)流量小很多，如果所用的電機(jī)不能調(diào)速，通常只能靠調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)控制流量，其結(jié)果在閥門(mén)上造成很大的能量損耗，而且控制不精確。裝車口的流速如果超過(guò)安全流速，很容易發(fā)生靜電火災(zāi)事故。如果不用閥門(mén)控制，而讓電機(jī)調(diào)速運(yùn)行，那么將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于輕油裝車系統(tǒng)中，很好地解決了上述輕油裝車過(guò)程的安全問(wèn)題。
　　2 . 變頻調(diào)速技術(shù)原理
　　根據(jù)離心泵的運(yùn)行特性，可知其流量Q、揚(yáng)程H、功率N與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系如下：
　　Q1/Q2=n1/n2………………………………………(1)
　　
　　H1/H2=( n1/n2)2…………………………….……(2)
　　
　　N1/N2=( n1/n2)3………....……………………….(3)
　　
　　式中：Q1、H1、N1................離心泵在轉(zhuǎn)速n1下的流量、揚(yáng)程、功率。
　　
　　Q2、H2、N2................ 離心泵在轉(zhuǎn)速n2下的流量、揚(yáng)程、功率。
　　從上式中可以看出，流量變化與轉(zhuǎn)速變換成正比關(guān)系，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的二次方成正比關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系。即當(dāng)轉(zhuǎn)速下降為1/2時(shí)，流量下降1/2，壓力下降1/4，功率下降1/8，即功率與轉(zhuǎn)速成3次方的關(guān)系下降。
　　若要實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，降低能耗調(diào)節(jié)輸油泵轉(zhuǎn)速是最有效的方法。
　　交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式n=60f/p……..(4)
　　式中：n——電機(jī)轉(zhuǎn)速
　　f——異步電動(dòng)機(jī)的供電電壓頻率
　　p——異步電動(dòng)機(jī)對(duì)數(shù)
　　從上式看出，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n正比于定子繞組的供電頻率f，故只要輸出頻率可平滑調(diào)節(jié)的變頻電源，就能平滑無(wú)級(jí)地調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
　　 根據(jù)變頻器變頻調(diào)速的原理，整流器先將50Hz的交流電變換為直流電，再由逆變器將其變換為頻率可調(diào)、電壓有效值也可調(diào)的三相交流電，給電動(dòng)機(jī)供電，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵運(yùn)
　　轉(zhuǎn)。變頻調(diào)速裝置原理如圖l所示：
　　F=50 Hz三【整流器】三 【逆變器】三 【電動(dòng)機(jī)】三【泵】
　　圖l變頻調(diào)速裝置原理示意圖
　　
　　根據(jù)以上原理，在裝車管道鶴管安裝遠(yuǎn)程啟動(dòng)按鈕，將啟動(dòng)信號(hào)送到可編程序邏輯控制器PLC中，由PLC控制變頻的輸出頻率，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并調(diào)節(jié)泵的流量以使鶴管流速達(dá)到安全流速以下。
　　3. 裝車系統(tǒng)的改造
　　在裝車過(guò)程中，由于系統(tǒng)處于開(kāi)路狀態(tài)，為了保證管線出口流量達(dá)到2.5m/s的安全流速，泵出口壓力必須控制在0.35Mpa，變頻器輸出頻率在35HZ左右。假如在1-3臺(tái)車之間裝車時(shí)，為了解決好裝油過(guò)程中鶴管內(nèi)流速不超過(guò)安全流速的問(wèn)題，對(duì)裝車系統(tǒng)進(jìn)行改造后，在輸油管路中安裝一個(gè)EX100/EX200系列的插入式電磁流量傳感器，把介質(zhì)流量信號(hào)變成強(qiáng)弱不等的DC信號(hào)，通過(guò)PLC反饋給變頻器的PRD模式。當(dāng)裝一輛車時(shí)，流量小，傳感器反饋給變頻器信號(hào)弱，變頻器的輸出頻率低、泵壓降低，出口排量小；當(dāng)同時(shí)裝2臺(tái)或3臺(tái)時(shí)，反饋信號(hào)增強(qiáng)，頻率高，泵壓升高，出口排量大。
　　經(jīng)過(guò)測(cè)算，裝車口的安全流速小于2.5m/s時(shí)，系統(tǒng)壓力為0.35Mpa，變頻器的頻率控制在30HZ左右，電信號(hào)通過(guò)傳感器把流量信號(hào)反饋給變頻器的PID模式，當(dāng)裝車時(shí)，終端始終保持在2.5m/s，變頻器的頻率在28-42HZ之間自動(dòng)調(diào)節(jié)，用變頻凋速技術(shù)對(duì)輸油泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖2變頻調(diào)速控制系統(tǒng)圖
　　
　　
　　4、使用體會(huì)
　　1）由于裝車泵電機(jī)工頻采用Y-啟動(dòng)電流是額定電流的4-5倍，對(duì)電網(wǎng)的沖擊非常大，采用變頻器后電機(jī)啟動(dòng)平順減少了對(duì)電網(wǎng)沖擊。
　　2）變頻啟動(dòng)時(shí)頻率是從零開(kāi)始緩慢升壓，減輕對(duì)泵、軸承和密封的沖擊，提高了泵和電機(jī)的壽命減少泵的二次維護(hù)費(fèi)用，變頻器有完善的故障報(bào)警故障鎖定和自動(dòng)斷電保護(hù)功能，減少事故發(fā)生保障生產(chǎn)安全高效的運(yùn)行。
　　3）變頻器采用手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率控制泵的出口流量，不用頻繁手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　5 結(jié)論
　　通過(guò)對(duì)發(fā)油系統(tǒng)的改造，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到裝車系統(tǒng)中，很好的解決了鶴管內(nèi)裝車流速的問(wèn)題，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在裝車系統(tǒng)中采用了變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)能效果明顯，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 王鵬英.新編空氣調(diào)節(jié)[M].上海：上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工