兰成渝输油管道全长1250千米,途经甘肃、陕西、四川、重庆三省一市的40个县(市、区),依次经过黄土高原、秦岭山地、成都平原和川渝丘陵(图1)。输油管道沿线自然环境复杂,海拔高差大,是中国管道建设史上地质条件最为复杂,技术含金量最高,设计、施工和管道难度最大的管道工程项目。
图1:兰成渝输油管道工程走向图
兰成渝输油管道具有如下主要特点:
压力最高:设计管道内压力达到14.76Mpa。
高差最大 :全线最高点和最低点高差为2268.3m。
输送工艺最复杂:可对多种石油化工产品进行密闭顺序输送。
分输点最多:全线共有13个分输站。
输送量最大:设计年输送量为500万吨以上。
线路阀室类型和数量最多:全线设有各类阀室55座,其中:手动阀室14座,单向阀室18座,紧急截断阀室15座,高点放空阀室8座。
在管道输油泵驱动中,采用变频调速技术可以避免
图2:SIMOVERT MV 中压变频器
SIMOVERT MV 是西门子中压变频器(图2)成功地应用于兰成渝输油管道的成都分输站(单机1700kVA,采用24脉冲整流)、临汾分输站和内江分输站(单机1700kVA,采用12脉冲整流)的输油泵驱动中,作为西门子公司的主要中压变频器产品,SIMOVERT MV具有如下特点:
1、采用多重化整流的电压源型三电平变频器结构:很大程度地削弱网侧谐波,使电流谐波各次分量和电压THD满足国际和国标的相关标准,全速范围内网侧的功率因数均大于0.96。利用三电平逆变输出,输出电平数多,高次谐波含量小,电机上的dv/dt小,有效地保护了电机绝缘。
2、采用西门子开发并完善的矢量控制作为核心控制方法,可以实现含有码盘信号的速度闭合控制和不含码盘信号的频率开环控制。矢量控制通过磁场定向,可以获得很高的转矩动、静态性能。
3、采用西门子公司研制和开发的高压IGBT作为功率开关器件,使驱动简单,并可进行无熔断器设计,因此变频器具有很高的可靠性。
4、对功率部分和控制部分采用模块化的设计,易于检测、诊断和维修,因此变频器具有很高的可维护性。
在输油泵驱动中,变频器的本地操作以及数值的测量和状态显示都可以由OP7操作控制面板来完成,例如可以通过操作面板设置两套电机参数值、速度给定值、速度给定的最大和最小值,可显示电机速度、电压、电流、输出功率、直流母线电压和运行时间等状态值。通过就地/远程控制选择,变频器可以在中控室进行远程控制,为此,变频器提供了丰富的模拟和数字端子用于连接必要输入输出控制电缆。
管道压力的闭环控制由PLC完成,通过PI调节输出速度值给变频器。PLC和变频器之间通过PROFIBUS-DP总线来进行连接,PROFIBUS-DP是西门子公司用于驱动的标准总线系统,其数据传输能力高达12Mbit/s,通讯距离使用普通电缆可达9.6公里,使用光纤电缆可以达到90公里,整个系统最多可以配置126个从站。利用PROFIBUS-DP总线不但可以传输过程控制数据,还可以把SIMOVERT MV 变频器的运行数据传输到DCS系统进行监控。
兰成渝输油管道是中国西部大开发中一个资金投入大、技术难度高的工程项目,西门子中压变频器SIMOVERT MV能够在核心的输油动力部分发挥关键的作用,充分体现其优异的技术性能和产品设计的高可靠性。我们有理由相信SIMOVERT MV中压变频器将继续高水平地服务于中国的石化行业。