变频调速技术在油品安全装车系统中的应用

　　 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
　　中图分类号：TM5文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　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：
　　Q1/Q2=n1/n2………………………………………(1)
　　
　　H1/H2=( n1/n2)2…………………………….……(2)
　　
　　N1/N2=( n1/n2)3………....……………………….(3)
　　
　　式中：Q1、H1、N1................离心泵在转速n1下的流量、扬程、功率。
　　
　　Q2、H2、N2................ 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n=60f/p……..(4)
　　式中：n——电机转速
　　f——异步电动机的供电电压频率
　　p——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l所示：
　　F=50 Hz三【整流器】三 【逆变器】三 【电动机】三【泵】
　　图l变频调速装置原理示意图
　　
　　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28-42HZ之间自动调节，用变频凋速技术对输油泵进行远程控制。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　图2变频调速控制系统图
　　
　　
　　4、使用体会
　　1）由于装车泵电机工频采用Y-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 结论
　　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。
　　
　　参考文献
　　[1] 王鹏英.新编空气调节[M].上海：上海工程技术大学机械工