长输管道高压变频输油系统的技术改造

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摘　要：第一输油处杨山输油站使用的两台罗宾康2000型高压变频器，与两台输油泵原配备模式为一一对应，通过技术改造实现了每台变频器可根据生产需求拖动（不同时）两台输油泵中的任意一台，提高了变频输油系统运行的灵活性和设备利用率，保证输油站的安全生产运行。

关键词：变频器　技术改造　一对二　可靠性

在工业生产中风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，电动机启动电流最大可达到电动机启动电流的4~7倍，对电网的冲击很大。此外，控制系统只能通过调节入口或出口的风门、挡板开度的大小来调整受控对象以适应工艺要求和运行工况，不仅控制精度受到限制，而且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中，造成能源浪费和设备损耗。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率电源的电能控制装置，不同于常规电源频率50Hz不可调，变频调速器（简称变频器）凭借灵活的变频调速功能，可有效降低电动机启动电流，实现平稳启动，同时通过调节频率来调整风机、泵类设备的风量和排量，节省大量的能源，因此在工业生产中逐步得到广泛应用。

长庆油田分公司第一输油处杨山输油站作为长输管线的重要枢纽，站内两台德国进口的鲁尔泵均采用西门子-罗宾康2000型高压变频器进行拖动，自2001年投产以来来，累计输送原油41092834吨，为整条长输管线的安全运行及节能做出了重要贡献。

一、存在的问题

杨山输油站的两台变频器与两台输油泵原配备模式为一一对应，如图1（a）所示。随着时间的推移，由于电子元器件的老化及设备的磨损，近年来变频器和输油泵的故障频发，由于两者均为进口设备，维修周期较长，因此严重影响了输油站的安全可靠运行。特别是当1#变频器和2#输油泵或者2#变频器和1#输油泵同时出故障时，由于没有可以替代的设备维持正常生产，全站将陷于瘫痪，造成全线停输，对长输管线的生产安全构成严重威胁。

二、技术改造方案

为了增强变频器及输油泵运行的灵活性，为设备的故障维修争取时间，保证输油站的安全稳定运行，经与西门子上海电气传动设备有限公司进行协商沟通，取得一致意见后，对两套变频器-输油泵系统进行技术改造，如图1（b）所示，即在变频器和输油泵之间增加一面联络柜，安装四台高压真空接触器，通过控制接触器的闭合与断开来实现变频器由一一对应模式转变为一拖二模式。由图1（b）可知，当接触器KM1和KM2闭合，其它接触器断开时，变频器VFD1拖动1#输油泵，变频器VFD2拖动2#输油泵，即原运行模式；当接触器KM2和KM3闭合，其它接触器断开时，变频器VFD1可以通过KM3拖动2#输油泵，变频器VFD2可以通过KM2拖动1#输油泵。接触器的闭合与断开控制原理如图2所示。 （a）技术改造前

（b）技术改造后CB：高压断路器；VFD：变频器；M：电动机；KM：真空接触器主触点图1 变频器-输油泵系统电力一次部分结构简图

为了避免误操作，即防止一台变频器拖动两台输油泵或两台变频器同时拖动一台输油泵，联络柜内增加了机械闭锁和电气闭锁。

1.机械闭锁：KM1和KM2机械互锁，KM3和KM4机械互锁，可以保证两台变频器不会同时拖动一台输油泵（同时供电会损坏变频器）。

2.电气闭锁：由图2可知，KM1和KM2、KM3电气互锁，KM2和KM1、KM4电气互锁，KM3和KM1、KM4电气互锁，KM4和KM2、KM3电气互锁，既可以保证一台变频器不会同时拖动两台输油泵（变频器功率不足以拖动两台电机），也可以保证两台变频器不会同时拖动一台输油泵。SB：合闸按钮、分闸按钮；KM：真空接触器图2 联络柜控制原理图

三、应用情况

变频器-输油泵系统进行技术改造后，经过调试和试运行，能够满足设计的需要，提高了系统运行的灵活性，经济效益和社会效益明显。一是可以避免因杨山输油站长时间停输对整个长输管线造成的重大影响。二是避免因长时间停输造成的直接经济损失。假如1#变频器和2#输油泵同时故障造成停输一天，将造成停输原油366吨，导致下游场站停泵停输，如果环境温度太低，有可能造成长输管道凝管的安全事故，经济损失将无法估量。

四、结语

杨山输油站通过对两套变频器-输油泵系统进行技术改造既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，给输油泵及高压变频器的维修提供了充足时间，大大提高了输油泵的安全可靠运行，但同时还要注意以下几点：

1.变频器内部的整流、逆变以及电容器等日益老化的元器件需要及时更新改造，以减少变频器的故障发生的概率。

2.联络柜仅起到联络的作用，启动输油泵操作时，应根据运行的需要先操作联络柜相应的接触器，再启动变频器。停运输油泵或改变运行方式时，应先停运变频器，再操作联络柜相应的接触器，严禁在变频器运行时操作联络柜内的相关的接触器。

3.应编写启停泵标准操作票，操作人员应严格按照操作票的步骤进行操作，避免误操作事故的发生。参考文献[1]张燕宾.小孙学变频[M]。北京：中国电力出版社，2011.[2]刘介才.实用供配电技术手册.中国水利水电出版社.2002.[3]刘光源.电气设备安装工实用手册.中国电力出版社.2005.[4]郁聪. 中国绿色照明工程实施背景及内容; 中国能源; 2001年02期.[5]王建华. 绿色照明及其主要技术措施; 可再生能源; 2002年04期.