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TD2000变频器在新疆油田恒压供油系统中的应用

发布时间:2003-09-30 11:30   类型:应用案例   人浏览

新疆天择数码科技有限公司 李彦璋 李 超 
摘 要:本文介绍了TD2000变频器在新疆油田应用的一个实例,以及解决变频供油实际当中遇到的问题。 
关键词:TD2000变频器 油田注汽锅炉 恒压控制 应用 
Abstract:The paper introduces a typical example ,it is the application of TD2000 inverter in the oil field of XinJiang.The problems that happen in the actual application are solved。 
Keywords:TD2000-Inverter Boiler for Oil field steam injection Constant Pressure Control Application 

1998年1月1日我国发布的《节约能源法》第四章第三十九条条(二)款明文规定,“逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行,发展电机调速节电和电力电子技术......提高电能利用率”。近几年的节能实践雄辩证明,变频调速是最理想的高效调速节电技术。在油田生产中,应用变频技术,一是改造“大马拉小车”设备,适应变工况运行,二是生产工艺自动化的需要,作为闭环系统中理想的执行器。因为油田生产的特殊性,选用变频器常重点考虑*作简单化,运行的安全性、可靠性、经济性,出现故障后系统处理的灵活性。在油田上使用的变频器大都属进口,如富士、三肯、A-B、ABB、施耐德、西门子等,随着国产变频器的发展和完善,2000年在克拉玛依四2区新区产能建设中选用了华为公司的TD2000变频器,安装、调试成功,运行至今尚无异常。为提高国产变频器应用技术水平,本人愿就应用情况做技术总结。 
1 油田注汽锅炉恒压供油系统概述 
油田注汽锅炉是稠油热采中的关键设备,将它产生的高温高压饱和蒸汽强制送入地质油层,因油层开发,油层能量衰减,补充油层能量。降低稠油粘度,实现蒸汽热驱采油。其燃烧系统常以渣油和天然气为燃料, 2000年在克拉玛依四二区新建3#注汽站的两台锅炉以渣油为燃料。锅炉出口蒸汽干度是否达标(80%)与燃烧状况直接相关,而燃烧状况与送风量、供水流量、渣油流量、蒸汽雾化压力息息相关。供油压力偏高时,渣油不能充分燃烧,冒黑烟或炉膛过热对炉衬破坏性大,以至引起锅炉爆管安全事故,供油压力偏低时,出口蒸汽干度不达标。所以,锅炉经济运行要求供油压力稳定,经验数据是稳定在1.0~1.2 Mpa。 
最初采用供油泵打回流方式,手动控制供油压力,这种方式压力波动范围大,全速运转不节能,后采用电动阀或气动阀控制回流构成自控,这种方式解决了压力自控,但渣油粘度大,阀需定期清洗,控制复杂。九十年代初引进变频技术,在供油泵出口安装压力变送器,通过PID调节,输出信号控制变频器,构成变频调速恒压供油系统。 
2 选用TD2000变频器,系统接线方式 
供油泵选用TLB稠油泵,压力变送器E+H,测量范围0-2.5Mpa,输出4-20mA,变频器型号为:TD2000-4T011P1,电机参数:电压380V,额定电流24.8A,转速970r/min,极对数P=3。 
供油泵电机采用双电源供电,工频和变频靠转换开关切换。主回路是三相动力线由ZK空气开关引出后,一路进变频器R、S、T端子,U、V、W引出端经交流接触器1KM后接到电机上,另一路经交流接触器2KM后连到电机上。转换开关SK执2,ZK合→按起动按扭→JS线圈通电→JS1闭合自锁、JS2闭合、JS3闭合→1KM主令开关合→1KM辅助触点闭合→变频FWD与COM接通变频运行,指示灯亮。按停止按钮→JS失电→JS2断开变频减速运行,JS4延时断开→1KM失电变频停运。 
变频频率控制:当转换开关执自动位置,1-2、3-4接通,P24→压力变送器(+)→压力变送器(-)→CCI→GND→COM形成4—20mA DC输入回路,经内置PID调节,自动控制频率。当转换开关执手动位置,5-6、7-8接通,从CCI端子输入0-10V DC电压,靠电位计手动调节频率。(自动/手动转换时需改变频率设定信号参数) 
3 参数设置及系统调试 
在调试过程中遇到的问题: 
(1) 变频空载运行正常,带负荷运行多次出现E001、E002、E003、E013、E014故障显示,把加速、减速时间20S改为30S,问题暂时解决,运行频率低于28HZ左右,又出现过电流故障停机,复位也启动不了,处理办法增大F08,FO8=20,启动后可上升到13HZ出现001故障停运,F08=10,启动后到21HZ又出现类似故障,凭经验11KW电机20S时间就够长了,故把加减速时间降到20S,F07由1改为0,F08依次改为8、7、6、5效果变好,但问题仍得不到解决,增大载波频率是以降低电磁转矩为代价,故把F29由6改为4启动正常,没出现过电流故障,再把F29=1启动正常,但电机发热,声音杂有尖叫声,经分析是因载波频率过低引起,反复调整,当F29=2,F08=4,F07=0时效果最理想,再没出现过电流故障,电机声音均匀纯正。 
(2) F00参数设定与说明书不符,说明书中说F00=3时0~10VDC输入,F00=4时,0~20mA DC输入,在现场实际*作中,当CN10跳线在I侧,F00=3、F00=4均可输入电流信号,在F00=3的情况下,电流信号为5 mA时测量CCI与GND间有2.5VDC,恰为500Ω匹配情况,成线性关系。压力变送器输出为4~20mA标准信号,F13设定范围0~10V(0~20mA)实际上变化范围为0~10,现场分析后,设F13=2(对应着4mA)F14=0 (HZ),设定信号得以解决。 
(3) 采取CN10插件式跳线方式,在选用CCI端子电压输入和电流输入时受限。在设计时变频频率给定考虑手动电位计与模拟电流自动两种方式,启动泵时手动*作,当压力在控制范围时改投自动运行。因切换时要停机才可改变跳线,无法满足要求。在使用中做了改装,由三个插线桩引出三根导线,靠转换开关实现不停机切换,F00=3兼顾了变频器频率自动和手动给定两种情况。 
系统2000年3月份调试成功,运行至今,效果尚好。 
4 对应用TD2000变频器的几点建议 
(1) 详细阅读说明书,根据实际运行工况选择控制方式。对参数的意义要确切了解。比如说0~20mA与4~20mA,0~10与1~5V、0~5V信号时怎样设定。闭环功能中,给定信号设定与采用的信号类型与压力变送器参数有关,比如说F13=2,压力变送器输出4~20mA范围0~2.5Mpa 控制压力为1.2Mpa,F102=2+(10-2)×1.2/2.5=5.84V。不一一列举。 
(2) CN10插件式跳线改为三接线端子,可采取短接片或外接导线用转换开关实现选择,在实际应用中灵活,可满足多种要求。 
(3) 可选标定百分比的电位计专配供VRF-VCI-GND使用,在闭环控制中采用电位计给定信号设定时应用方便。 
5 结束语 
这是我们第一次选用国产变频器,现场研究,调试成功,达到进口变频器使用的要求。变频技术的发展日新月异,在油田生产中也由过去的简单应用发展到系统集成,自动控制。所以,我们面临的问题是怎样做到变频、电机、负载整个系统应用最优化,节电效益最大化。 

参 考 文 献 
(1) 王占奎,变频调速应用百例,科学出版社,1999,4。 
(2) 深圳华为电气公司,TD2000系列变频器使用手册。 


























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