東營(yíng)原油庫(kù)石化原油外輸泵優(yōu)化運(yùn)行的可行性分析

朱慶華

（中國(guó)石化勝利油田分公司銷售事業(yè)部,山東 東營(yíng) 257000）

隨著生產(chǎn)成本的不斷壓縮和節(jié)能降耗的要求，東營(yíng)原油庫(kù)對(duì)現(xiàn)有的兩臺(tái)KY150-90×2A型石化變頻泵和雷諾爾RNL6160A型變頻調(diào)速器進(jìn)行改進(jìn)，使其能做到根據(jù)每天所需要的輸銷量，按照峰平谷電價(jià)較好的分配給各個(gè)時(shí)段，從而節(jié)約生產(chǎn)成本并能有效減小崗位職工勞動(dòng)強(qiáng)度，并能提升石化泵運(yùn)行的安全系數(shù)。

1 目的及意義

隨著東營(yíng)原油庫(kù)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平提高，提出了石化泵自動(dòng)調(diào)節(jié)的優(yōu)化運(yùn)行方案。東營(yíng)原油庫(kù)石化泵的運(yùn)行狀態(tài)是手動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的工作頻率可以改變泵的排量，調(diào)整電機(jī)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。但手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的頻率時(shí)不能完全按時(shí)、按量的調(diào)節(jié)變頻器頻率，如果不及時(shí)調(diào)節(jié)石化泵的頻率，會(huì)導(dǎo)致在峰值時(shí)石化泵所用的電量較大，導(dǎo)致電費(fèi)過高，輸油成本高，不利于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)輸油。

通過在計(jì)算機(jī)上編制程序，建立優(yōu)化運(yùn)行模型，增加新的變頻器或者控制柜，并控制石化泵準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)的改變泵的排量，全面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。通過在電腦終端輸入當(dāng)日所需的排量，電腦程序根據(jù)輸入數(shù)值自動(dòng)合理分配各個(gè)時(shí)間段的輸油量，制定最佳運(yùn)行方案。再通過自控調(diào)節(jié)石化泵的頻率，更好的實(shí)現(xiàn)制定的峰平谷運(yùn)行方案，減輕崗位職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 實(shí)施方案

（1）建立優(yōu)化運(yùn)行模型。建立一個(gè)完善的優(yōu)化運(yùn)行模型是這次技術(shù)改造成功與否的關(guān)鍵，需要的數(shù)據(jù)主要有：?jiǎn)稳账枧帕俊⒂推返钠焚|(zhì)、峰平谷時(shí)段及電價(jià)、泵額定排量、環(huán)境溫度、油品溫度等。

（2）數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線。在值班室增設(shè)一套工控設(shè)備，用三維力控軟件進(jìn)行組態(tài)編程，通過模擬量輸入模塊，實(shí)時(shí)采集石化泵的瞬時(shí)排量，同時(shí)可以采集石化爐、石化流量計(jì)的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行顯示、處理、相應(yīng)的計(jì)算，采集信號(hào)傳輸采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流信號(hào)或0-10V電壓信號(hào)。

（3）對(duì)石化泵及變頻器雷諾爾RNL6160A研究。東營(yíng)原油庫(kù)兩臺(tái)石化泵型號(hào)為KY150-90×2A型變頻泵、上海雷諾爾RNL6160A型變頻調(diào)速器，與兩臺(tái)石化泵是一拖二使用。雷諾爾RNL6160A變頻調(diào)速器有RS485通訊接口、可編程數(shù)字輸出接口、模擬量輸出口等，這些可實(shí)現(xiàn)所需要的遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制等功能。

（4）三維力控系統(tǒng)。使用三維力控系統(tǒng)控制，需要有模擬量輸出卡件支持，模擬量輸入卡件已應(yīng)用于生產(chǎn)，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(shí)現(xiàn)在輸入當(dāng)日排量之后，力控系統(tǒng)根據(jù)編程生成的優(yōu)化運(yùn)行模板中選取對(duì)應(yīng)時(shí)段的排量，通過力控系統(tǒng)通訊至模擬量輸出卡件，模擬量輸出卡件輸出對(duì)應(yīng)的4-20mA電流信號(hào)至變頻器的模擬輸入端，從而改變石化泵的排量。與此同時(shí)，力控系統(tǒng)通過原有的研華ADAM4080數(shù)字量輸入模塊采集了石化流量計(jì)的瞬時(shí)排量，當(dāng)石化流量計(jì)的瞬時(shí)排量反饋至力控系統(tǒng)時(shí)，力控系統(tǒng)的PID控制程序?qū)⒖膳袛喈?dāng)時(shí)排量是否滿足生產(chǎn)所需，如果不滿足，系統(tǒng)將通過微積分計(jì)算的方式將排量控制在所需排量范圍。

當(dāng)流量計(jì)信號(hào)通過研華ADAM4080模擬量輸入模塊傳入電腦，電腦信號(hào)通過數(shù)據(jù)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?yún)^(qū)域輸入當(dāng)日所需的排量，通過系統(tǒng)的三個(gè)彈窗可將所有需要數(shù)據(jù)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(jì)處加入第三條數(shù)據(jù)采集線，采集石化流量計(jì)瞬時(shí)排量至PLC上。與力控系統(tǒng)控制方式基本相同，通過編程并載入PLC上，實(shí)現(xiàn)在輸入當(dāng)日排量之后，PLC根據(jù)編程生成的優(yōu)化運(yùn)行模板中選取對(duì)應(yīng)時(shí)段的排量，通過EM235模擬量輸入輸出模塊輸出相對(duì)應(yīng)的4-20mA電流信號(hào)至變頻器的模擬輸入端，從而改變石化泵的排量。與此同時(shí)，PLC通過EM221數(shù)字量輸入模塊采集了石化流量計(jì)的瞬時(shí)排量。當(dāng)石化流量計(jì)的瞬時(shí)排量反饋至PLC時(shí)，載入PLC的PID控制程序?qū)⒖梢耘袛喈?dāng)時(shí)排量是否滿足生產(chǎn)所需；如果不滿足，系統(tǒng)將通過微積分計(jì)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(tǒng)的PID邏輯框圖基本相同，PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)是在PLC常用的應(yīng)用的系統(tǒng)，其中的PID控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，均需要人工編程，并載入PLC中，才能實(shí)現(xiàn)控制。

（6）兩種方案的優(yōu)、劣勢(shì)及優(yōu)選。通過力控系統(tǒng)進(jìn)行石化泵的自控變頻調(diào)節(jié)與通過PLC進(jìn)行石化泵的自控變頻調(diào)節(jié)兩種方式都是可行的，也各有優(yōu)劣。相對(duì)于使用PLC，使用力控系統(tǒng)可僅在原油庫(kù)現(xiàn)有的技術(shù)、資源基礎(chǔ)上增加幾個(gè)程序、增加少量材料即可實(shí)現(xiàn)，節(jié)省大量的資源、費(fèi)用，但使用力控系統(tǒng)，崗位職工無意退出力控系統(tǒng)或是斷電后，會(huì)導(dǎo)致自控系統(tǒng)不能控制排量，失去了改造的意義，因此使用力控系統(tǒng)控制需要有很好的后續(xù)維護(hù)等工作；相對(duì)于使用力控系統(tǒng)，使用PLC實(shí)現(xiàn)石化泵自動(dòng)變頻安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，使用PLC控制，編程相對(duì)簡(jiǎn)單，而且抗干擾能力較強(qiáng),在控制變頻器時(shí)不會(huì)出現(xiàn)被干擾的現(xiàn)象。

3 效果與經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）完成改造后，石化泵的每天輸油量會(huì)達(dá)到相當(dāng)高的精確度，不需要在月底補(bǔ)量或者停泵。

（2）石化泵的自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，在石化泵運(yùn)行方面實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)化控制，并提高了石化泵的安全水平，經(jīng)濟(jì)輸油的精確性、及時(shí)性。

（3）石化泵自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)優(yōu)化運(yùn)行方案的實(shí)行，大大減輕東營(yíng)原油庫(kù)部分崗位職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，為東營(yíng)原油庫(kù)的崗位職工在日常生產(chǎn)、工作中提供了便利。

[1]潭浩強(qiáng) C程序設(shè)計(jì) 第二版 [S].北京：清華大學(xué)出版社.