變頻調速技術在油品安全裝車系統中的應用

　　 摘要：河采集輸穩定站針對穩定輕油裝車系統存在的安全隱患，實施了輕油裝車系統改造，將變頻調速技術應用到輕油裝車系統中，合理地控制輕油裝車流速不超過安全流速，避免產生靜電打火現象發生，使輕油裝車過程更加安全。
　　關鍵詞：穩定輕油 變頻調速 離心泵 異步電機
　　中圖分類號：TM5文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1 . 問題的提出
　　河采集輸穩定站穩定輕油外銷，采用了汽車油罐車運輸，裝車系統選用離心泵排量為200m3／h，揚程為60m的機泵外銷裝車。每臺泵可以供三個裝車鶴位口同時發油裝車，裝車口鶴管直徑為DNl00。每個裝車口的安全流速應小于2.5m／s，即每個裝車口安全流速應小于70m3／h。輕油裝車系統在實際操作過程中，并不是同時給三個車輛進行裝車，當只有一個車或兩個車進行裝車時，所需要的流量比設計流量小很多，如果所用的電機不能調速，通常只能靠調節閥門來控制流量，其結果在閥門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安全流速，很容易發生靜電火災事故。如果不用閥門控制，而讓電機調速運行，那么將變頻調速技術應用于輕油裝車系統中，很好地解決了上述輕油裝車過程的安全問題。
　　2 . 變頻調速技術原理
　　根據離心泵的運行特性，可知其流量Q、揚程H、功率N與轉速n的關系如下：
　　Q1/Q2=n1/n2………………………………………(1)
　　
　　H1/H2=( n1/n2)2…………………………….……(2)
　　
　　N1/N2=( n1/n2)3………....……………………….(3)
　　
　　式中：Q1、H1、N1................離心泵在轉速n1下的流量、揚程、功率。
　　
　　Q2、H2、N2................ 離心泵在轉速n2下的流量、揚程、功率。
　　從上式中可以看出，流量變化與轉速變換成正比關系，揚程與轉速的二次方成正比關系，功率與轉速的三次方成正比關系。即當轉速下降為1/2時，流量下降1/2，壓力下降1/4，功率下降1/8，即功率與轉速成3次方的關系下降。
　　若要實現流量調節，降低能耗調節輸油泵轉速是最有效的方法。
　　交流異步電動機的轉速公式n=60f/p……..(4)
　　式中：n——電機轉速
　　f——異步電動機的供電電壓頻率
　　p——異步電動機對數
　　從上式看出，異步電動機的轉速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節的變頻電源，就能平滑無級地調節異步電機的轉速。
　　 根據變頻器變頻調速的原理，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、電壓有效值也可調的三相交流電，給電動機供電，由電動機帶動泵運
　　轉。變頻調速裝置原理如圖l所示：
　　F=50 Hz三【整流器】三 【逆變器】三 【電動機】三【泵】
　　圖l變頻調速裝置原理示意圖
　　
　　根據以上原理，在裝車管道鶴管安裝遠程啟動按鈕，將啟動信號送到可編程序邏輯控制器PLC中，由PLC控制變頻的輸出頻率，控制電動機轉速，并調節泵的流量以使鶴管流速達到安全流速以下。
　　3. 裝車系統的改造
　　在裝車過程中，由于系統處于開路狀態，為了保證管線出口流量達到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臺車之間裝車時，為了解決好裝油過程中鶴管內流速不超過安全流速的問題，對裝車系統進行改造后，在輸油管路中安裝一個EX100/EX200系列的插入式電磁流量傳感器，把介質流量信號變成強弱不等的DC信號，通過PLC反饋給變頻器的PRD模式。當裝一輛車時，流量小，傳感器反饋給變頻器信號弱，變頻器的輸出頻率低、泵壓降低，出口排量小；當同時裝2臺或3臺時，反饋信號增強，頻率高，泵壓升高，出口排量大。
　　經過測算，裝車口的安全流速小于2.5m/s時，系統壓力為0.35Mpa，變頻器的頻率控制在30HZ左右，電信號通過傳感器把流量信號反饋給變頻器的PID模式，當裝車時，終端始終保持在2.5m/s，變頻器的頻率在28-42HZ之間自動調節，用變頻凋速技術對輸油泵進行遠程控制。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　圖2變頻調速控制系統圖
　　
　　
　　4、使用體會
　　1）由于裝車泵電機工頻采用Y-啟動電流是額定電流的4-5倍，對電網的沖擊非常大，采用變頻器后電機啟動平順減少了對電網沖擊。
　　2）變頻啟動時頻率是從零開始緩慢升壓，減輕對泵、軸承和密封的沖擊，提高了泵和電機的壽命減少泵的二次維護費用，變頻器有完善的故障報警故障鎖定和自動斷電保護功能，減少事故發生保障生產安全高效的運行。
　　3）變頻器采用手動調節頻率控制泵的出口流量，不用頻繁手動調節閥門，減輕職工勞動強度。
　　5 結論
　　通過對發油系統的改造，將變頻調速技術應用到裝車系統中，很好的解決了鶴管內裝車流速的問題，達到了設計要求，同時在裝車系統中采用了變頻調速技術，節能效果明顯，設備運轉平穩，延長了設備的壽命。
　　
　　參考文獻
　　[1] 王鵬英.新編空氣調節[M].上海：上海工程技術大學機械工