延煉“一拖二”變頻恒壓供油應用改造

摘要介紹了延安煉油廠油品輸送系統(tǒng)，提出使用變頻器控制恒壓供油，徹底解決了原供油系統(tǒng)油泵的頻繁啟動，以及不能自動供油的問題，并且節(jié)能效果明顯。

關鍵詞變頻器；PID閉環(huán)調(diào)節(jié)；PLC；恒壓供油

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0081-02

延安煉油廠是陜西延長石油（集團）旗下最大的煉油廠，承擔了延長石油一半的原油加工及處理任務，為陜西及周邊省份成品油市場的供應提供有力的保障。

延安煉油廠成品油輸送是從延煉交口河生產(chǎn)廠區(qū)輸送至惠家河調(diào)和銷售罐區(qū)，在裝置擴容改造以及生產(chǎn)負荷的調(diào)整等不同工況條件下，輸送油品的4臺汽油泵（工藝編號：6808、6809、9513、9514），2臺柴油泵（工藝編號：6802、6803）存在的問題是：兩臺輸油機泵，開一臺壓力不夠，開兩臺壓力過高，而且要頻繁的開停機泵，這樣以來運行壓力不穩(wěn)定，機泵的機械損傷嚴重，電機故障率較高，耗電量大，操作人員的勞動強度大。

基于以上原因，對上述6臺輸油泵進行變頻器、PLC控制的恒壓供油系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了泵組、閥門的邏輯控制，達到實現(xiàn)泵組的自動啟停、恒壓供油。

1變頻調(diào)速的技術(shù)原理及應用

對于變頻恒壓供油系統(tǒng)來說，其供油部分主要包括管道、閥門、油泵及電動機等；一般采用鼠籠式異步電動機，對油泵起到驅(qū)動作用，滿足供油需求；利用變頻器對異步電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，優(yōu)化出油流量，實現(xiàn)恒壓供油。由n=60f（1-S）/p可知，通過對定子供電頻率的改變，就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的優(yōu)化調(diào)節(jié)，且變頻調(diào)速技術(shù)具有高精度、高效率、平滑性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢。

在國外，隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺，變頻調(diào)速技術(shù)越來越廣泛地應用在冶金、機械、石化、紡織等各個行業(yè)的風機、水泵等節(jié)能場合，一些發(fā)達國家采用變頻調(diào)速率己高達70%，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。反觀國內(nèi)，目前我國電動機采用變頻調(diào)速率只有10%左右，電機驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用率非常低，其中蘊藏著極大的節(jié)能潛力。

2變頻供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要設備選型

為了節(jié)約成本，在本次改造中我們采用了一拖二變頻器控制模式。整個恒壓供油系統(tǒng)由：壓力傳感器、變頻器控制柜、機泵組成，變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。其主要元器件選材如下。

壓力傳感器：采用橫河EJA430A壓力傳感器，壓力范圍為0~2 MPa，用以檢測管網(wǎng)的實際壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號直接輸送至變頻器。

變頻器：采用ABB的ACS800變頻器，它是整個恒壓供油系統(tǒng)的核心部件，直接拖動電機運轉(zhuǎn)，并根據(jù)測到的壓力大小進行變頻調(diào)節(jié)，控制電動機的運行速度。

PLC：采用西門子S7-200系列PLC，接收變頻器的高頻或低頻信號來控制備用泵的投入和工頻泵自動切換。

電氣控制柜：安裝變頻器、PLC、一次開關、接觸器、各種轉(zhuǎn)換開關、狀態(tài)信號以及控制回路。

3變頻供油系統(tǒng)工作原理

1）電氣原理圖。如圖所示B11是ACS800變頻器，KM1、KM2分別是1#泵變頻和工頻回路的接觸器；KM3、KM4分別是2#泵變頻和工頻回路的接觸器。從圖可以看出變頻器同時帶兩臺油泵電機，他們之間的切換依靠變頻器輸送給PLC的信號來切換變頻和工頻。本次改造我們根據(jù)平時運行的要求和以前使用變頻器過程中出現(xiàn)的問題進行了合理的改進，增加了手動和自動的切換開關，1#主泵和2#主泵的切換開關，現(xiàn)場和DCS切換開關，為操作方便做準備。

2）變頻器過程PID控制的設置。變頻器傳動單元有一個內(nèi)置PID控制器，它可以用于控制壓力、流量和液位等過程變量，在啟動了過程PID控制之后，過程給定信號取代速度給定信號，一個實際值也會反饋給傳動單元，過程PID控制會調(diào)節(jié)傳動單元的速度使實際測量值等于給定值。內(nèi)部的參數(shù)設置如下。

3）變頻器工作原理?？刂葡到y(tǒng)通過安裝在輸油管網(wǎng)上的壓力傳感器，采集輸油管網(wǎng)的出口壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號，直接送到變頻器，將反饋信號和設定值進行比較，得出偏差，其偏差值通過變頻器內(nèi)部PID進行過程控制進行調(diào)節(jié)，使油泵進行變頻調(diào)速，同時檢測壓力是否滿足要求。先起1#泵為例，當變頻器所帶電機轉(zhuǎn)速達到變頻器設定的上限頻率50 Hz，壓力還未達到設定值，即一臺泵變頻運行無法滿足流量要求時，則變頻器給PLC發(fā)出低頻信號，使PLC自動將1#泵轉(zhuǎn)為工頻運行，同時2#泵變頻啟動運行，直至達到設定壓力。反之，當流量變大，壓力還偏高時，變頻器則給PLC發(fā)出高頻信號，要求自動切除1#工頻運行的油泵，只有2#變頻油泵運行，直至達到設定壓力值。整個系統(tǒng)采用：“先起先停，后起后停”的工作過程。

4恒壓供油系統(tǒng)改造的效果

改造后油泵始終運行在0.7 MPa壓力下，在變頻運行狀態(tài)下的電機和機泵的轉(zhuǎn)速降低，機械損傷相對較小，運行電流小，運行安全性、可靠性得到大幅提高，節(jié)電效果也是十分明顯，且操作人員的勞動強度也減小了。

通過本次恒壓供油系統(tǒng)的改造，使我們對基于變頻器、PLC閉環(huán)調(diào)節(jié)恒壓供油系統(tǒng)的應用逐漸走向成熟，并且根據(jù)多年來的運行經(jīng)驗和使用習慣對變頻器的控制和應用技術(shù)進行了不斷的完善和改進，使操作、維護更加方便。在以后我們將在這方面進行更加深入的研究和推廣，使工藝生產(chǎn)更優(yōu)化，使節(jié)電效果最大化。

參考文獻

[1]ACS800變頻器硬件手冊[M].

[2]王三秀.PLC變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)[J].臺州學院學報，2007（03）.

[3]黃剛.變頻技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電氣時代，2003（5）：34-35.

[4]徐海，施利春.變頻器原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]王龍，李著信，蘇毅，王鵬飛.單片機在變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)中的應用[J].機電一體化，2003（04）.

作者簡介

韓志威（1985-），男，陜西清澗縣人，工程師，本科，專業(yè)為電氣工程及其自動化。

endprint

摘要介紹了延安煉油廠油品輸送系統(tǒng)，提出使用變頻器控制恒壓供油，徹底解決了原供油系統(tǒng)油泵的頻繁啟動，以及不能自動供油的問題，并且節(jié)能效果明顯。

關鍵詞變頻器；PID閉環(huán)調(diào)節(jié)；PLC；恒壓供油

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0081-02

延安煉油廠是陜西延長石油（集團）旗下最大的煉油廠，承擔了延長石油一半的原油加工及處理任務，為陜西及周邊省份成品油市場的供應提供有力的保障。

延安煉油廠成品油輸送是從延煉交口河生產(chǎn)廠區(qū)輸送至惠家河調(diào)和銷售罐區(qū)，在裝置擴容改造以及生產(chǎn)負荷的調(diào)整等不同工況條件下，輸送油品的4臺汽油泵（工藝編號：6808、6809、9513、9514），2臺柴油泵（工藝編號：6802、6803）存在的問題是：兩臺輸油機泵，開一臺壓力不夠，開兩臺壓力過高，而且要頻繁的開停機泵，這樣以來運行壓力不穩(wěn)定，機泵的機械損傷嚴重，電機故障率較高，耗電量大，操作人員的勞動強度大。

基于以上原因，對上述6臺輸油泵進行變頻器、PLC控制的恒壓供油系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了泵組、閥門的邏輯控制，達到實現(xiàn)泵組的自動啟停、恒壓供油。

1變頻調(diào)速的技術(shù)原理及應用

對于變頻恒壓供油系統(tǒng)來說，其供油部分主要包括管道、閥門、油泵及電動機等；一般采用鼠籠式異步電動機，對油泵起到驅(qū)動作用，滿足供油需求；利用變頻器對異步電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，優(yōu)化出油流量，實現(xiàn)恒壓供油。由n=60f（1-S）/p可知，通過對定子供電頻率的改變，就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的優(yōu)化調(diào)節(jié)，且變頻調(diào)速技術(shù)具有高精度、高效率、平滑性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢。

在國外，隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺，變頻調(diào)速技術(shù)越來越廣泛地應用在冶金、機械、石化、紡織等各個行業(yè)的風機、水泵等節(jié)能場合，一些發(fā)達國家采用變頻調(diào)速率己高達70%，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。反觀國內(nèi)，目前我國電動機采用變頻調(diào)速率只有10%左右，電機驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用率非常低，其中蘊藏著極大的節(jié)能潛力。

2變頻供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要設備選型

為了節(jié)約成本，在本次改造中我們采用了一拖二變頻器控制模式。整個恒壓供油系統(tǒng)由：壓力傳感器、變頻器控制柜、機泵組成，變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。其主要元器件選材如下。

壓力傳感器：采用橫河EJA430A壓力傳感器，壓力范圍為0~2 MPa，用以檢測管網(wǎng)的實際壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號直接輸送至變頻器。

變頻器：采用ABB的ACS800變頻器，它是整個恒壓供油系統(tǒng)的核心部件，直接拖動電機運轉(zhuǎn)，并根據(jù)測到的壓力大小進行變頻調(diào)節(jié)，控制電動機的運行速度。

PLC：采用西門子S7-200系列PLC，接收變頻器的高頻或低頻信號來控制備用泵的投入和工頻泵自動切換。

電氣控制柜：安裝變頻器、PLC、一次開關、接觸器、各種轉(zhuǎn)換開關、狀態(tài)信號以及控制回路。

3變頻供油系統(tǒng)工作原理

1）電氣原理圖。如圖所示B11是ACS800變頻器，KM1、KM2分別是1#泵變頻和工頻回路的接觸器；KM3、KM4分別是2#泵變頻和工頻回路的接觸器。從圖可以看出變頻器同時帶兩臺油泵電機，他們之間的切換依靠變頻器輸送給PLC的信號來切換變頻和工頻。本次改造我們根據(jù)平時運行的要求和以前使用變頻器過程中出現(xiàn)的問題進行了合理的改進，增加了手動和自動的切換開關，1#主泵和2#主泵的切換開關，現(xiàn)場和DCS切換開關，為操作方便做準備。

2）變頻器過程PID控制的設置。變頻器傳動單元有一個內(nèi)置PID控制器，它可以用于控制壓力、流量和液位等過程變量，在啟動了過程PID控制之后，過程給定信號取代速度給定信號，一個實際值也會反饋給傳動單元，過程PID控制會調(diào)節(jié)傳動單元的速度使實際測量值等于給定值。內(nèi)部的參數(shù)設置如下。

3）變頻器工作原理。控制系統(tǒng)通過安裝在輸油管網(wǎng)上的壓力傳感器，采集輸油管網(wǎng)的出口壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號，直接送到變頻器，將反饋信號和設定值進行比較，得出偏差，其偏差值通過變頻器內(nèi)部PID進行過程控制進行調(diào)節(jié)，使油泵進行變頻調(diào)速，同時檢測壓力是否滿足要求。先起1#泵為例，當變頻器所帶電機轉(zhuǎn)速達到變頻器設定的上限頻率50 Hz，壓力還未達到設定值，即一臺泵變頻運行無法滿足流量要求時，則變頻器給PLC發(fā)出低頻信號，使PLC自動將1#泵轉(zhuǎn)為工頻運行，同時2#泵變頻啟動運行，直至達到設定壓力。反之，當流量變大，壓力還偏高時，變頻器則給PLC發(fā)出高頻信號，要求自動切除1#工頻運行的油泵，只有2#變頻油泵運行，直至達到設定壓力值。整個系統(tǒng)采用：“先起先停，后起后停”的工作過程。

4恒壓供油系統(tǒng)改造的效果

改造后油泵始終運行在0.7 MPa壓力下，在變頻運行狀態(tài)下的電機和機泵的轉(zhuǎn)速降低，機械損傷相對較小，運行電流小，運行安全性、可靠性得到大幅提高，節(jié)電效果也是十分明顯，且操作人員的勞動強度也減小了。

通過本次恒壓供油系統(tǒng)的改造，使我們對基于變頻器、PLC閉環(huán)調(diào)節(jié)恒壓供油系統(tǒng)的應用逐漸走向成熟，并且根據(jù)多年來的運行經(jīng)驗和使用習慣對變頻器的控制和應用技術(shù)進行了不斷的完善和改進，使操作、維護更加方便。在以后我們將在這方面進行更加深入的研究和推廣，使工藝生產(chǎn)更優(yōu)化，使節(jié)電效果最大化。

參考文獻

[1]ACS800變頻器硬件手冊[M].

[2]王三秀.PLC變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)[J].臺州學院學報，2007（03）.

[3]黃剛.變頻技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電氣時代，2003（5）：34-35.

[4]徐海，施利春.變頻器原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]王龍，李著信，蘇毅，王鵬飛.單片機在變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)中的應用[J].機電一體化，2003（04）.

作者簡介

韓志威（1985-），男，陜西清澗縣人，工程師，本科，專業(yè)為電氣工程及其自動化。

endprint

摘要介紹了延安煉油廠油品輸送系統(tǒng)，提出使用變頻器控制恒壓供油，徹底解決了原供油系統(tǒng)油泵的頻繁啟動，以及不能自動供油的問題，并且節(jié)能效果明顯。

關鍵詞變頻器；PID閉環(huán)調(diào)節(jié)；PLC；恒壓供油

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0081-02

延安煉油廠是陜西延長石油（集團）旗下最大的煉油廠，承擔了延長石油一半的原油加工及處理任務，為陜西及周邊省份成品油市場的供應提供有力的保障。

延安煉油廠成品油輸送是從延煉交口河生產(chǎn)廠區(qū)輸送至惠家河調(diào)和銷售罐區(qū)，在裝置擴容改造以及生產(chǎn)負荷的調(diào)整等不同工況條件下，輸送油品的4臺汽油泵（工藝編號：6808、6809、9513、9514），2臺柴油泵（工藝編號：6802、6803）存在的問題是：兩臺輸油機泵，開一臺壓力不夠，開兩臺壓力過高，而且要頻繁的開停機泵，這樣以來運行壓力不穩(wěn)定，機泵的機械損傷嚴重，電機故障率較高，耗電量大，操作人員的勞動強度大。

基于以上原因，對上述6臺輸油泵進行變頻器、PLC控制的恒壓供油系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了泵組、閥門的邏輯控制，達到實現(xiàn)泵組的自動啟停、恒壓供油。

1變頻調(diào)速的技術(shù)原理及應用

對于變頻恒壓供油系統(tǒng)來說，其供油部分主要包括管道、閥門、油泵及電動機等；一般采用鼠籠式異步電動機，對油泵起到驅(qū)動作用，滿足供油需求；利用變頻器對異步電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，優(yōu)化出油流量，實現(xiàn)恒壓供油。由n=60f（1-S）/p可知，通過對定子供電頻率的改變，就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的優(yōu)化調(diào)節(jié)，且變頻調(diào)速技術(shù)具有高精度、高效率、平滑性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢。

在國外，隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺，變頻調(diào)速技術(shù)越來越廣泛地應用在冶金、機械、石化、紡織等各個行業(yè)的風機、水泵等節(jié)能場合，一些發(fā)達國家采用變頻調(diào)速率己高達70%，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。反觀國內(nèi)，目前我國電動機采用變頻調(diào)速率只有10%左右，電機驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用率非常低，其中蘊藏著極大的節(jié)能潛力。

2變頻供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要設備選型

為了節(jié)約成本，在本次改造中我們采用了一拖二變頻器控制模式。整個恒壓供油系統(tǒng)由：壓力傳感器、變頻器控制柜、機泵組成，變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。其主要元器件選材如下。

壓力傳感器：采用橫河EJA430A壓力傳感器，壓力范圍為0~2 MPa，用以檢測管網(wǎng)的實際壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號直接輸送至變頻器。

變頻器：采用ABB的ACS800變頻器，它是整個恒壓供油系統(tǒng)的核心部件，直接拖動電機運轉(zhuǎn)，并根據(jù)測到的壓力大小進行變頻調(diào)節(jié)，控制電動機的運行速度。

PLC：采用西門子S7-200系列PLC，接收變頻器的高頻或低頻信號來控制備用泵的投入和工頻泵自動切換。

電氣控制柜：安裝變頻器、PLC、一次開關、接觸器、各種轉(zhuǎn)換開關、狀態(tài)信號以及控制回路。

3變頻供油系統(tǒng)工作原理

1）電氣原理圖。如圖所示B11是ACS800變頻器，KM1、KM2分別是1#泵變頻和工頻回路的接觸器；KM3、KM4分別是2#泵變頻和工頻回路的接觸器。從圖可以看出變頻器同時帶兩臺油泵電機，他們之間的切換依靠變頻器輸送給PLC的信號來切換變頻和工頻。本次改造我們根據(jù)平時運行的要求和以前使用變頻器過程中出現(xiàn)的問題進行了合理的改進，增加了手動和自動的切換開關，1#主泵和2#主泵的切換開關，現(xiàn)場和DCS切換開關，為操作方便做準備。

2）變頻器過程PID控制的設置。變頻器傳動單元有一個內(nèi)置PID控制器，它可以用于控制壓力、流量和液位等過程變量，在啟動了過程PID控制之后，過程給定信號取代速度給定信號，一個實際值也會反饋給傳動單元，過程PID控制會調(diào)節(jié)傳動單元的速度使實際測量值等于給定值。內(nèi)部的參數(shù)設置如下。

3）變頻器工作原理?？刂葡到y(tǒng)通過安裝在輸油管網(wǎng)上的壓力傳感器，采集輸油管網(wǎng)的出口壓力，并將壓力信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA電流信號，直接送到變頻器，將反饋信號和設定值進行比較，得出偏差，其偏差值通過變頻器內(nèi)部PID進行過程控制進行調(diào)節(jié)，使油泵進行變頻調(diào)速，同時檢測壓力是否滿足要求。先起1#泵為例，當變頻器所帶電機轉(zhuǎn)速達到變頻器設定的上限頻率50 Hz，壓力還未達到設定值，即一臺泵變頻運行無法滿足流量要求時，則變頻器給PLC發(fā)出低頻信號，使PLC自動將1#泵轉(zhuǎn)為工頻運行，同時2#泵變頻啟動運行，直至達到設定壓力。反之，當流量變大，壓力還偏高時，變頻器則給PLC發(fā)出高頻信號，要求自動切除1#工頻運行的油泵，只有2#變頻油泵運行，直至達到設定壓力值。整個系統(tǒng)采用：“先起先停，后起后?！钡墓ぷ鬟^程。

4恒壓供油系統(tǒng)改造的效果

改造后油泵始終運行在0.7 MPa壓力下，在變頻運行狀態(tài)下的電機和機泵的轉(zhuǎn)速降低，機械損傷相對較小，運行電流小，運行安全性、可靠性得到大幅提高，節(jié)電效果也是十分明顯，且操作人員的勞動強度也減小了。

通過本次恒壓供油系統(tǒng)的改造，使我們對基于變頻器、PLC閉環(huán)調(diào)節(jié)恒壓供油系統(tǒng)的應用逐漸走向成熟，并且根據(jù)多年來的運行經(jīng)驗和使用習慣對變頻器的控制和應用技術(shù)進行了不斷的完善和改進，使操作、維護更加方便。在以后我們將在這方面進行更加深入的研究和推廣，使工藝生產(chǎn)更優(yōu)化，使節(jié)電效果最大化。

參考文獻

[1]ACS800變頻器硬件手冊[M].

[2]王三秀.PLC變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)[J].臺州學院學報，2007（03）.

[3]黃剛.變頻技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電氣時代，2003（5）：34-35.

[4]徐海，施利春.變頻器原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]王龍，李著信，蘇毅，王鵬飛.單片機在變頻調(diào)速恒壓供油系統(tǒng)中的應用[J].機電一體化，2003（04）.

作者簡介

韓志威（1985-），男，陜西清澗縣人，工程師，本科，專業(yè)為電氣工程及其自動化。

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