变频调速技 术以及plc控制技术在注汽锅炉上的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年2月第3l卷第1期JournalofOilandGasTechnology(J．JPDFeb．2009Vo1．31No．1变频调速技术以及PLC控制技术在注汽锅炉上的应用李桂芹，靳立宏，党建军(河南油田分公司第二采油厂，河南唐河473400)[摘要]在稠油蒸汽吞吐热采中，注汽锅炉是个耗能大户．研究针对河南油田注汽锅炉运行中存在的问题。介绍采用变频调速技术以及PLC自动控制技术，实现锅炉给水泵、供油泵电机变频调速运行；实现空压机启、停的自动控制．

2、从而使注汽锅炉能耗得以降低，达到了节能降耗的目的。[关键词]稠油；蒸汽吞吐；自动控制；变频调速；注汽锅炉l节能降耗[中图分类号]TE357．4[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2009)Ol一0319—03河南油田稠油开发经过十多年的不断探索和刻苦攻关，有效地将层系厚度仅3～15m的薄层稠油投入工业化开发，极大地拓展了稠油蒸汽吞吐技术的应用领域，逐步形成了以蒸汽吞吐为主的薄层稠油开采工艺配套技术。但是，稠油蒸汽吞吐热采是一种高投入、高成本的开发工艺，其核心设备是注汽锅炉。在保证注汽质量的同时，对不合理工艺流程

3、进行技术改造，加强节能新技术、新产品推广应用，对降低稠油开采成本，提高热采效益，具有非常重要的意义。1现状分析1．1注汽锅炉给水、供油方式不合理造成电能单耗过大注汽锅炉的能耗设备主要是给水泵和供油泵，给水泵的排量是按照锅炉最大负荷设计的，而实际生产中热采井注汽所需给水量小于给水泵额定排量，如井楼三区注汽站，给水泵额定排量为23t／h，而实际上根据吞吐井配汽需要，给水量每小时在14．5~23t之间波动，给水量是靠调节回水调节阀开度来控制的，因此给水泵产生大量富余水，25以上的高压给水通过调节阀又回到给水泵低压入口端，造成电能

4、浪费。另外，供油泵也存在着同样的问题，为了保证锅炉燃烧器油嘴供给压力稳定，以实现燃料燃烧的稳定和锅炉的平稳运行，在供油泵排量选型上考虑有较大的富裕量，供油泵的额定排量为24m。／h，单台锅炉实际供油量每小时在1～1．25m之间变化，运行中除少部分供锅炉燃用外，92以上的燃料油又都通过回油管线返回储油罐，使锅炉的燃料油供给系统，存在着严重的“大马拉小车”现象，造成电能浪费。1．2注汽锅炉供风方式不合理造成能耗采油二厂各注汽站现有柳州空气压缩机16台，其作用是给注汽锅炉空气雾化、水处理气动阀及其他气动仪表提供用风，每台压缩机的

5、电机功率为37kW。锅炉在点炉时需要空气雾化，且用气量较大，当锅炉蒸汽干度大于4O之后改为蒸汽雾化，蒸汽雾化时，压缩空气只供水处理气动阀及其他气动仪表使用，这时压缩空气需求量大大减少。特别是锅炉燃料改烧天然气后，压缩空气的需求量更少，仅相当于注汽锅炉烧原油或渣油时改蒸汽雾化后的用气量，空压机工作时间与卸载时间比约为1：10，即空压机工作时间为imin，卸载时间为10rain，经测量空压机卸载时电流为29A，工作时电流为37A，空压机在卸载状态下仍在空转，这样既造成电能浪费，又增加了空压机的磨损，减少空压机的使用寿命。[收稿

6、日期]2008—12—22[作者简介]李桂芹(1969一)，女，1992年大学毕业。工程师，现主要从事采油设备电气仪表方面的研究工作。学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2009年2月2技改措施针对上述两方面的问题，分别进行了技术改造和新技术的推广应用。2．1应用变频技术对给水、供油系统进行技术改进从电机转速公式n=6of(1一s)／可知，转速与频率．厂、转差率成正比，与极数P成反比，由此可见，改变频率，、转差率5和极数P，均能改变电机的转速[1，而一台电机确定后，P、5即是一定值，这样通

7、过均匀地改变供电频率．厂，即可以平滑地改变电机的转速，达到变频调速的目的。变频器的工作原理为：根据实际负荷大小，变频器把通常不可调节的380V、50Hz的三相交流电变成频率和电压可调的三相交流电，送给电动机，使电动机输出功率能够随着负荷的变化自动地调节[2]，从而达到节能的目的。在注汽锅炉给水系统和供油系统中，给水量和供油量是根据锅炉的干度随机变化的，对柱塞泵和螺杆泵来说，在排量一定的情况下，要实现变量控制的一个重要途径，就是调节转速，变频调速是通过改变电机定子绕组的供电频率来改变同步转速，实现调速，因此在给水系统和供油系

8、统中采用变频调速，可获得显著的节能效果。因此，针对注汽站给水泵回流控制以及供油系统工艺流程现状，以满足注汽锅炉安全运行、产气量和出口蒸汽干度稳定为前提，采用变频技术，对锅炉给水系统和供油系统进行技术改造，利用变频器对给水泵和供油泵的电机实施控制，通过调节电机转速改变供水量和供油量，有效地解决了“供过于求