東營原油庫石化原油外輸泵優化運行的可行性分析

朱慶華

（中國石化勝利油田分公司銷售事業部,山東 東營 257000）

隨著生產成本的不斷壓縮和節能降耗的要求，東營原油庫對現有的兩臺KY150-90×2A型石化變頻泵和雷諾爾RNL6160A型變頻調速器進行改進，使其能做到根據每天所需要的輸銷量，按照峰平谷電價較好的分配給各個時段，從而節約生產成本并能有效減小崗位職工勞動強度，并能提升石化泵運行的安全系數。

1 目的及意義

隨著東營原油庫生產設備的自動化水平提高，提出了石化泵自動調節的優化運行方案。東營原油庫石化泵的運行狀態是手動變頻調節，通過手動調節變頻器的工作頻率可以改變泵的排量，調整電機負荷，實現優化運行。但手動調節變頻器的頻率時不能完全按時、按量的調節變頻器頻率，如果不及時調節石化泵的頻率，會導致在峰值時石化泵所用的電量較大，導致電費過高，輸油成本高，不利于實現經濟輸油。

通過在計算機上編制程序，建立優化運行模型，增加新的變頻器或者控制柜，并控制石化泵準時準點的改變泵的排量，全面實現優化運行。通過在電腦終端輸入當日所需的排量，電腦程序根據輸入數值自動合理分配各個時間段的輸油量，制定最佳運行方案。再通過自控調節石化泵的頻率，更好的實現制定的峰平谷運行方案，減輕崗位職工勞動強度。

2 實施方案

（1）建立優化運行模型。建立一個完善的優化運行模型是這次技術改造成功與否的關鍵，需要的數據主要有：單日所需排量、油品的品質、峰平谷時段及電價、泵額定排量、環境溫度、油品溫度等。

（2）數據采集、控制系統現場布線。在值班室增設一套工控設備，用三維力控軟件進行組態編程，通過模擬量輸入模塊，實時采集石化泵的瞬時排量，同時可以采集石化爐、石化流量計的相關參數，進行顯示、處理、相應的計算，采集信號傳輸采用國際標準的4-20mA電流信號或0-10V電壓信號。

（3）對石化泵及變頻器雷諾爾RNL6160A研究。東營原油庫兩臺石化泵型號為KY150-90×2A型變頻泵、上海雷諾爾RNL6160A型變頻調速器，與兩臺石化泵是一拖二使用。雷諾爾RNL6160A變頻調速器有RS485通訊接口、可編程數字輸出接口、模擬量輸出口等，這些可實現所需要的遠程控制、自動控制等功能。

（4）三維力控系統。使用三維力控系統控制，需要有模擬量輸出卡件支持，模擬量輸入卡件已應用于生產，研華ADAM4024是4路模擬量輸出模塊，通過串口與電腦連通訊，輸出4-20mA電流至變頻器的模擬輸入端，之后通過力控編程，從而實現在輸入當日排量之后，力控系統根據編程生成的優化運行模板中選取對應時段的排量，通過力控系統通訊至模擬量輸出卡件，模擬量輸出卡件輸出對應的4-20mA電流信號至變頻器的模擬輸入端，從而改變石化泵的排量。與此同時，力控系統通過原有的研華ADAM4080數字量輸入模塊采集了石化流量計的瞬時排量，當石化流量計的瞬時排量反饋至力控系統時，力控系統的PID控制程序將可判斷當時排量是否滿足生產所需，如果不滿足，系統將通過微積分計算的方式將排量控制在所需排量范圍。

當流量計信號通過研華ADAM4080模擬量輸入模塊傳入電腦，電腦信號通過數據通訊至研華ADAN4024模擬量輸入模塊傳入泵變頻器的模擬量輸入端，通過鍵入區域輸入當日所需的排量，通過系統的三個彈窗可將所有需要數據均處理完成，并通過模擬量輸出模塊傳輸至變頻泵模擬量輸入端，改變石化泵排量。

（5）外接PLC。通過外接PLC的方式控制石化泵變頻器的頻率需要，從石化流量計處加入第三條數據采集線，采集石化流量計瞬時排量至PLC上。與力控系統控制方式基本相同，通過編程并載入PLC上，實現在輸入當日排量之后，PLC根據編程生成的優化運行模板中選取對應時段的排量，通過EM235模擬量輸入輸出模塊輸出相對應的4-20mA電流信號至變頻器的模擬輸入端，從而改變石化泵的排量。與此同時，PLC通過EM221數字量輸入模塊采集了石化流量計的瞬時排量。當石化流量計的瞬時排量反饋至PLC時，載入PLC的PID控制程序將可以判斷當時排量是否滿足生產所需；如果不滿足，系統將通過微積分計算的方式將排量控制在所需排量范圍。邏輯框圖同力控系統的PID邏輯框圖基本相同，PLC閉環控制系統是在PLC常用的應用的系統，其中的PID控制、執行機構等，均需要人工編程，并載入PLC中，才能實現控制。

（6）兩種方案的優、劣勢及優選。通過力控系統進行石化泵的自控變頻調節與通過PLC進行石化泵的自控變頻調節兩種方式都是可行的，也各有優劣。相對于使用PLC，使用力控系統可僅在原油庫現有的技術、資源基礎上增加幾個程序、增加少量材料即可實現，節省大量的資源、費用，但使用力控系統，崗位職工無意退出力控系統或是斷電后，會導致自控系統不能控制排量，失去了改造的意義，因此使用力控系統控制需要有很好的后續維護等工作；相對于使用力控系統，使用PLC實現石化泵自動變頻安全、穩定的運行，使用PLC控制，編程相對簡單，而且抗干擾能力較強,在控制變頻器時不會出現被干擾的現象。

3 效果與經濟效益分析

（1）完成改造后，石化泵的每天輸油量會達到相當高的精確度，不需要在月底補量或者停泵。

（2）石化泵的自動變頻調節，在石化泵運行方面實現更高程度的自動化控制，并提高了石化泵的安全水平，經濟輸油的精確性、及時性。

（3）石化泵自動變頻調節優化運行方案的實行，大大減輕東營原油庫部分崗位職工的勞動強度，為東營原油庫的崗位職工在日常生產、工作中提供了便利。

[1]潭浩強 C程序設計 第二版 [S].北京：清華大學出版社.