1 问题的提出
河采集输稳定站稳定轻油外销, 采用了汽车油罐车运输, 装车系统选用离心泵排量为200m3/h, 扬程为60m的机泵外销装车。每台泵可以供三个装车鹤位口同时发油装车, 装车口鹤管直径为DNl00。每个装车口的安全流速应小于2.5m/s, 即每个装车口安全流速应小于70m3/h。轻油装车系统在实际操作过程中, 并不是同时给三个车辆进行装车, 当只有一个车或两个车进行装车时, 所需要的流量比设计流量小很多, 如果所用的电机不能调速, 通常只能靠调节阀门来控制流量, 其结果在阀门上造成很大的能量损耗, 而且控制不精确。装车口的流速如果超过安全流速, 很容易发生静电火灾事故。如果不用阀门控制, 而让电机调速运行, 那么将变频调速技术应用于轻油装车系统中, 很好地解决了上述轻油装车过程的安全问题。
2 变频调速技术原理
根据离心泵的运行特性, 可知其流量Q、扬程H、功率N与转速n的关系如下:
式中:Q1、H1、N1为离心泵在转速n1下的流量、扬程、功率。
Q2、H2、N2为离心泵在转速n2下的流量、扬程、功率。
从上式中可以看出, 流量变化与转速变换成正比关系, 扬程与转速的二次方成正比关系, 功率与转速的三次方成正比关系。即当转速下降为1/2时, 流量下降1/2, 压力下降1/4, 功率下降1/8, 即功率与转速成3次方的关系下降。
若要实现流量调节, 降低能耗调节输油泵转速是最有效的方法。
交流异步电动机的转速公式
式中:n为电机转速。
f为异步电动机的供电电压频率。
p为异步电动机对数。
从上式看出, 异步电动机的转速n正比于定子绕组的供电频率f, 故只要输出频率可平滑调节的变频电源, 就能平滑无级地调节异步电机的转速。
根据变频器变频调速的原理, 整流器先将50Hz的交流电变换为直流电, 再由逆变器将其变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电, 给电动机供电, 由电动机带动泵运转。变频调速装置原理如图1所示。
根据以上原理, 在装车管道鹤管安装远程启动按钮, 将启动信号送到可编程序逻辑控制器PLC中, 由PLC控制变频的输出频率, 控制电动机转速, 并调节泵的流量以使鹤管流速达到安全流速以下。
3 装车系统的改造
在装车过程中, 由于系统处于开路状态, 为了保证管线出口流量达到2.5m/s的安全流速, 泵出口压力必须控制在0.35MPa, 变频器输出频率在35Hz左右。假如在1~3台车之间装车时, 为了解决好装油过程中鹤管内流速不超过安全流速的问题, 对装车系统进行改造后, 在输油管路中安装一个EX100/EX200系列的插入式电磁流量传感器, 把介质流量信号变成强弱不等的DC信号, 通过PLC反馈给变频器的PRD模式。当装一辆车时, 流量小, 传感器反馈给变频器信号弱, 变频器的输出频率低、泵压降低, 出口排量小;当同时装2台或3台时, 反馈信号增强, 频率高, 泵压升高, 出口排量大。
经过测算, 装车口的安全流速小于2.5m/s时, 系统压力为0.35MPa, 变频器的频率控制在30HZ左右, 电信号通过传感器把流量信号反馈给变频器的PID模式, 当装车时, 终端始终保持在2.5m/s, 变频器的频率在28Hz~42Hz之间自动调节, 用变频凋速技术对输油泵进行远程控制 (如图2) 。
4 使用体会
(1) 由于装车泵电机工频采用Y-Δ启动电流是额定电流的4~5倍, 对电网的冲击非常大, 采用变频器后电机启动平顺减少了对电网冲击。
(2) 变频启动时频率是从零开始缓慢升压, 减轻对泵、轴承和密封的冲击, 提高了泵和电机的寿命减少泵的二次维护费用, 变频器有完善的故障报警故障锁定和自动断电保护功能, 减少事故发生保障生产安全高效的运行。
(3) 变频器采用手动调节频率控制泵的出口流量, 不用频繁手动调节阀门, 减轻职工劳动强度。
5 结语
通过对发油系统的改造, 将变频调速技术应用到装车系统中, 很好的解决了鹤管内装车流速的问题, 达到了设计要求, 同时在装车系统中采用了变频调速技术, 节能效果明显, 设备运转平稳, 延长了设备的寿命。
摘要：河采集输稳定站针对稳定轻油装车系统存在的安全隐患, 实施了轻油装车系统改造, 将变频调速技术应用到轻油装车系统中, 合理地控制轻油装车流速不超过安全流速, 避免产生静电打火现象发生, 使轻油装车过程更加安全。
关键词：稳定轻油,变频调速,离心泵,异步电机
参考文献
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