DOC《CPS-20C1恒压供水控制器在陆梁油田生活给水系统的应用》

CPS-20C1恒压供水控制器在陆梁油田生活给水系统的应用 新疆油田公司陆梁作业区 李新国 李红伟 摘要:简述了恒压供水在陆梁油田生活给水系统应用的必要性,重点阐述了CPS-20C1恒压供水控制器调节切换水泵的工作原理,结合变频调速模糊控制系统应用于陆梁油田生活给水系统,成本低,工作可靠,抗干扰能力强,节能效果显著,响应速度快,能根据出口水压、水罐液位等信号自动调节,安全、可靠、平稳地自动切换水泵,是一种取代传统供水方式的新途径,对于人力资源极度短缺的沙漠油田,以及供水压力要求高的工矿企业,具有较高的推广应用价值.

概述 陆梁油田作业区地处新疆准噶尔盆地腹部,距克拉玛依市区公路距离约240公里,隶属新疆油田分公司,年产原油200多万吨.由于油田远离居住区,后勤保障战线较长,油区实行每周一倒的轮岗作业,员工工作、生活都在作业区,后勤生活保障供应尤其是生活给水系统的安全就显得极为重要,它是保证油田生产和队伍稳定的前提.陆梁油田后勤生活水系统主要依靠井区水源井供水,经过水处理厂处理成纯净水后通过给水系统进行再分配. 陆梁油田生活给水系统有4台22KW立式离心给水泵,日供水能力2400m3,根据具体用水情况,平均每天启用2~3台,以满足生活饮用水、洗澡供热、外协生活、供暖锅炉、中央空调等的用水需求.2004年以前,主要通过人工来控制和调节供水,水压波动大,控制调节困难,水罐液位无法监控,安全隐患点多,设备损耗严重;

员工劳动强度大,工作压力大.需要对其进行优化改造. 工作原理及接线方法 2.1工作原理 CPS-20C1一般用于生活供水系统,任何一台水泵可设定为变量泵(变频软起动)或定量泵(消防泵),在FA端子(消防控制信号,断开有效)闭合时执行第一设定压力,变量泵循环软起动.当所有变量泵全部起动后,压力仍然不够时,再起动定量泵.当压力高于设定值时,先关闭定量泵,再关闭变量泵.变量泵和定量泵都遵循先开先停的原则,只是变量泵采用循环软起动方式,定量泵采用直接起动或降压起动.在FA端子断开后,执行第二设定压力.当压力低于设定值时,先起动变量泵,再起动定量泵.当压力高于设定值时,不再起动新的水泵,也不关闭原已起动的水泵.每台水泵的工作方式可随意设定,没有顺序要求. 图1 陆梁油田作业区生活给水系统构成图

2 接线图

3、水泵的调节与切换 3.1 PID调节 CPS-20C1控制器采用自整定PID调节器,引用系统参数辨识及模糊控制算法,用户不需要调整PID参数,在参数设定时,需将变频器加减速时间与控制器的设定保持一致,即与控制器参数07一致,否则容易使系统跟随性变差,甚至引起振荡.功率越大的系统,加减速时间也应越长. 3.2 水泵的切换 CPS-20C1控制器可用于变量泵循环软起动和定量泵直接(降压)起动两种工作方式,通过设定水泵的状态来区别每台水泵的工作方式(通过主机开关设定窗的K1来设定).泵之间可混合设定,即两种工作方式可共存.当系统的压力低于设定值,变频器的频率达到50Hz时,若压力误差在切泵误差范围内,则保持不变,不进行切换,可以减少水泵的切换次数,避免频繁切换;

若超过切泵压力误差,则开始延时.延时时间由压力误差决定,误差越大,则延时时间越短,反之则越长.切换时,系统先起动变量泵,后起动定量泵.系统起动变量泵时,采用循环软起动方式,即把原来变频运行的水泵切换到工频运行,再用变频器起动下一台水泵. 图2 操作面板示意图 切换过程中特别要注意要连接滑行停车(惯性停车)EMG端子,否则容易损坏变频器.对于75KW以上的系统,如果也采用循环软起动的方式,切换时需增加一个中间环节,即水泵从变频运行先切换到降压起动器上,然后再切换到工频全压运行.因为对于功率较大的电机,从变频运行脱开后,存在较大的反电动势,直接切换电流太大,会造成工频跳闸. 水位控制 CPS-20C1控制器有两组水位控制端子,LA1,GND和LA2,GND,LA1是低水位信号,LA2是高水位信号,都是闭合有效.LA1和LA2都闭合时表示水位正常,控制器正常工作.当水位低于水罐高水位点但高于低水位点时,控制器仍正常工作.当水位继续降低,低于低水位点时,控制器停机并报警;

当水位逐渐恢复,并到达高水位点时,控制器才解除报警继续正常工作.陆梁生活纯水罐安装有浮球开关,分别对应低水位和高水位.但当消防信号有效时,无论低水位还是高水位,控制器都不停机,保证消防用水. 应用效果 陆梁油田作业区自动化专业人员组织了课题攻关,对生活给水系统进行技术改进.经过反复调研,会同设计院专业人员,合作设计了恒压供水控制系统,并拿出了具体的技改方案.该方案选用CPS-20C1型恒压供水控制器,结合ABB-ACS400变频器,配合外围电控部分,组成了完整的给水恒压控制系统. 方案实施并运行两年多来,基本实现了自动控制和调节供水.该系统能根据现场实际用水(给水泵出口管线压力)自动调节水量,维持恒定水压,满足生活供热供暖、原油集中处理站原油渗热用水的需要;

同时,还能根据检测到的纯净水罐液位,自动启停水泵,实现了生活给水系统无人值守运行,提高了系统的安全可靠性能. 结论 5.1 采用CPS-20C1恒压供水控制器实现多台水泵的投入和切换,可靠性好,灵活性大,抗干扰性强. 5.2 与变频器综合应用,可实现对系统过热和过流、电源欠压和过压、短路、瞬间断电、过载等保护功能,对启动和运行过程中出现的各种故障均能给出相应的状态指示和报警信号. 5.3有自动和手动两种工作方式,便于调试和检修,并可在出现故障时切换到手动控制方式,保证连续供水. 5.4系统容量小,降低了电控系统的造价.采用变频调速方式调节水压,给水水压更加稳定. 5.5 由于增加了变频器、控制器等设备,对维护人员的技术水平要求更加严格. 作者简介:李新国,男,汉,36岁,新疆油田公司陆梁油田作业区自动化总监 手机:13999516000

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