專利名稱：多功能油罐氣回收變頻控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本控制柜屬于天然氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制裝置，是用于罐頂油罐氣自動(dòng)回收的控制設(shè)備。具體來說，是根據(jù)微差壓變送器檢測(cè)到的大罐罐頂壓力來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)罐頂壓力較高時(shí)，自動(dòng)加快壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，多抽氣，當(dāng)罐頂壓力較低時(shí)，自動(dòng)降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，少抽氣，使罐頂壓力保持穩(wěn)定值的多功能油罐氣回收變頻控制柜。
原來油田油罐大多采用敞口式，罐頂天然氣直接排放到大氣中，既浪費(fèi)了能源，又造成了環(huán)境污染。目前油罐氣的回收有兩種方案一是采用將罐頂天然氣引至大皮囊中，根據(jù)皮囊的充氣程度，手動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制抽氣量。存在弊端是調(diào)節(jié)不及時(shí)，過量抽氣易使油罐混入空氣造成自燃。二是將油罐密閉，根據(jù)罐頂壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行幾臺(tái)壓縮機(jī)的循環(huán)啟動(dòng)，主要采用自行開發(fā)的電子線路邏輯控制器，通過幾十個(gè)繼電器進(jìn)行邏輯控制來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，由于電子線路及繼電控制故障率高，當(dāng)氣量變化較大時(shí)，繼電器工作頻繁經(jīng)常出現(xiàn)繼電器誤動(dòng)作，工作不正常的情況。方案二專利號(hào)為ZL 95216036.6本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種克服以上油罐氣控制裝置缺陷的多功能油罐氣回收變頻控制柜。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案上通過以下方式實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型采用變頻調(diào)速器5、PID調(diào)節(jié)儀3、PLC邏輯控制器4、完備的電氣控制線路6、安全柵2、外圍配套微差壓變送器1等構(gòu)成。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下所述微差壓變送器1將大罐7罐頂壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA電信號(hào)，送給PID調(diào)節(jié)儀3，調(diào)節(jié)儀3根據(jù)實(shí)測(cè)的壓力值與所要求的壓力值進(jìn)行比較，對(duì)其偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，將輸出信號(hào)送給變頻器5控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)氣量增大，達(dá)到壓力上限值并且壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，則將該壓縮機(jī)切換到工頻運(yùn)行，并啟動(dòng)另一臺(tái)壓縮機(jī)變頻運(yùn)行；當(dāng)氣量減小時(shí)，低于壓力下限值并且壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到最低轉(zhuǎn)速，則停止工頻運(yùn)行的壓縮機(jī)，只保留一臺(tái)變頻運(yùn)行，始終保持罐頂壓力恒定。所有的啟停及切換動(dòng)作邏輯，全部由PLC邏輯控制器4進(jìn)行控制，全自動(dòng)運(yùn)行。如果變頻器5出現(xiàn)問題，控制柜自動(dòng)采取雙位式控制方式，即利用罐頂壓力上、下限進(jìn)行兩臺(tái)壓縮機(jī)的工頻循環(huán)啟停，保證生產(chǎn)的進(jìn)行?？刂乒裰羞€包括可燃?xì)怏w報(bào)警器8以防止壓縮機(jī)房?jī)?nèi)天然氣管線泄漏引起事故發(fā)生。
本實(shí)用新型與目前油罐氣回收控制裝置相比具有以下優(yōu)點(diǎn)工作穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)及時(shí)，繼電邏輯控制采用PLC可編程控制器用軟件編程方式來實(shí)現(xiàn)，克服了以往電子線路及繼電控制故障率高的弊端，是一種改進(jìn)型的油罐氣回收裝置。
為進(jìn)一步公開本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附

圖1、2、3、4、5，通過實(shí)施例作詳細(xì)闡述附圖一是電氣控制方框圖附圖二是PLC輸入、輸出點(diǎn)的設(shè)置附圖三是變頻調(diào)速器控制原理圖附圖四是主回路圖附圖五是電氣原理圖結(jié)合附圖對(duì)本裝置的實(shí)施例詳述如下附圖一中，1為微差壓變送器，采用美國(guó)ROSEMOUNT3051系列，2為安全柵，采用陜西坤寧KN-9000系列齊納安全柵，3為PID調(diào)節(jié)儀，采用日本島電SR63系列，4為PLC可編程邏輯控制器，采用日本三菱FXON-60MR,5為變頻調(diào)速器，采用日本富士FRN5000P11S,6為循環(huán)啟停電氣電路，7為大罐，8為可燃?xì)怏w報(bào)警器，采用深圳索富通SST-9601系列。
附圖二為PLC輸入、輸出點(diǎn)的設(shè)置情況及輸入點(diǎn)的電氣原理圖，輸入、輸出點(diǎn)的設(shè)置如下X000 1#壓縮機(jī)啟動(dòng) X001 1#壓縮機(jī)停止X002 2#壓縮機(jī)啟動(dòng) X003 2#壓縮機(jī)停止X004 變頻器運(yùn)行X005 1#壓縮機(jī)油壓故障X006 1#壓縮機(jī)水壓故障 X007 1#壓縮機(jī)排氣壓力故障X010 2#壓縮機(jī)油壓故障 X011 2#壓縮機(jī)水壓故障X012 2#壓縮機(jī)排氣壓力故障 X013 變頻器故障X014 變頻達(dá)到50HZ信號(hào) X015 壓力下限信號(hào)X016 壓力上限信號(hào) X017 消音按鈕X020 1#投入/切出 X021 2#投入/切出X022 壓力下下限Y000 變頻器運(yùn)行信號(hào)Y002 變頻故障燈Y003 報(bào)警電鈴 Y004 1#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行Y005 1#壓縮機(jī)工頻運(yùn)行 Y006 2#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行Y007 2#壓縮機(jī)工頻運(yùn)行 Y010 1#油壓故障燈Y011 2#油壓故障燈 Y012 壓縮機(jī)水壓故障燈Y013 壓縮機(jī)排氣壓力故障燈 Y014 壓縮機(jī)油壓故障燈Y015 1#壓縮機(jī)運(yùn)行信號(hào) Y016 2#壓縮機(jī)運(yùn)行信號(hào)Y017 外輸泵停止信號(hào)附圖三為變頻器控制端子的電氣接線圖，F(xiàn)WD、CM為變頻器運(yùn)行端子，30A、30C為變頻器故障輸出，C1、11為電流信號(hào)輸入，F(xiàn)MA、11為頻率輸出，Y2、CME為頻率達(dá)到50Hz輸出。
附圖四為整套系統(tǒng)的主回路原理圖，其中QF1～QF3為空氣開關(guān)；KM1～KM4為交流接觸器，KM1為1#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行接觸器，KM2為2#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行接觸器，KM3為1#壓縮機(jī)工頻運(yùn)行接觸器，KM4為2#壓縮機(jī)工頻運(yùn)行接觸器，JZ1、JZ2為油泵運(yùn)行接觸器。
附圖五為整套系統(tǒng)的控制回路原理圖。
安全柵部分2接受微差壓變送器1送來的4～20mA信號(hào)(PV信號(hào))，并進(jìn)行電氣隔離后，輸出至PID調(diào)節(jié)儀3。
PID調(diào)節(jié)儀部分3設(shè)定保持大罐罐頂恒定壓力值(SV信號(hào))及進(jìn)行報(bào)警和切換作用的罐頂壓力上、下限及下下限壓力值。將反映罐頂真實(shí)壓力的PV值與設(shè)定壓力SV值進(jìn)行比較，對(duì)其差值ΔP進(jìn)行PID運(yùn)算，比例系數(shù)P取150,I取40,D為零。運(yùn)算后得出的4～20mA電流信號(hào)輸出給變頻調(diào)速器5。
PLC可編程邏輯控制器部分4此部分為本實(shí)用新型的核心部分，所有壓縮機(jī)及油泵設(shè)備的啟停及故障顯示均由該部分來完成，利用軟件編程方式實(shí)現(xiàn)各功能。
當(dāng)大罐罐頂壓力高于450Pa時(shí)，PLC接受來自PID調(diào)節(jié)儀的上限信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)1#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行。當(dāng)大罐氣量不斷增加，1#壓縮機(jī)50Hz運(yùn)行，壓力仍高于400Pa時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將1#壓縮機(jī)由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，延時(shí)0.6s軟啟動(dòng)2#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行。當(dāng)大罐氣量下降，罐頂壓力低于150Pa時(shí)，PLC接受來自PID調(diào)節(jié)儀的下限信號(hào)，自動(dòng)停止工頻運(yùn)行的1#壓縮機(jī)，保留變頻運(yùn)行的2#壓縮機(jī)。如果氣量再升高，則將2#壓縮機(jī)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，軟啟動(dòng)1#壓縮機(jī)變頻運(yùn)行，兩臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)軟啟動(dòng)，始終保證大罐壓力等于設(shè)定值。當(dāng)大罐氣量銳減，壓力低于100Pa時(shí)，PLC接受來自PID調(diào)節(jié)儀的下下限信號(hào)，停止所有工作的壓縮機(jī)保證大罐安全。程序設(shè)計(jì)中設(shè)有完備的保護(hù)程序、應(yīng)急和監(jiān)控壓縮機(jī)的措施，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。程序設(shè)計(jì)中還考慮了變頻器萬一出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)，按照“雙位式”控制方式，保證大罐壓力控制在150Pa～450Pa之間運(yùn)行。
變頻調(diào)速器部分5此部分為本實(shí)用新型的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它根據(jù)調(diào)節(jié)儀輸出的4～20mA信號(hào)來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)將其故障信號(hào)及頻率達(dá)到50Hz的信號(hào)送給PLC可編程邏輯控制器4，便于PLC進(jìn)行邏輯控制。
壓縮機(jī)循環(huán)啟停電氣電路6它根據(jù)PLC可編程邏輯控制器4的輸出信號(hào)，控制各個(gè)交流接觸器的通斷，來達(dá)到控制的目的。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)控制天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行油罐氣回收的多功能變頻控制柜，由變頻調(diào)速器(5)、PID調(diào)節(jié)儀(3)、PLC可編程邏輯控制器(4)、電氣控制線路(6)、安全柵(2)、微差壓變送器(1)構(gòu)成，其特征是，微差壓變送器(1)輸出與其相對(duì)應(yīng)的模擬電信號(hào)，輸入至PID調(diào)節(jié)儀(3)，經(jīng)PID運(yùn)算后，輸出信號(hào)至變頻調(diào)速器(5)控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)氣量發(fā)生變化時(shí)，由PLC邏輯控制器(4)的進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)啟停及切換控制，其控制柜中還包括可燃?xì)怏w報(bào)警器(8)以防止壓縮機(jī)房?jī)?nèi)天然氣管線泄漏引起事故發(fā)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐氣回收多功能變頻控制柜，其特征在于采用PLC可編程邏輯控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐氣回收多功能變頻控制柜，其特征在于采用PID調(diào)節(jié)儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐氣回收多功能變頻控制柜，其特征在于采用變頻調(diào)速器。
專利摘要一種多功能油罐氣回收變頻控制柜,由變頻調(diào)速器(5)、PID調(diào)節(jié)儀(3)、PLC可編程邏輯控制器(4)、電氣控制線路(6)、安全柵(2)、微差壓變送器(1)構(gòu)成,微差壓變送器將大罐壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號(hào),輸入至PID調(diào)節(jié)儀,經(jīng)PID運(yùn)算后,輸出信號(hào)至變頻調(diào)速器控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)氣量發(fā)生變化時(shí),由PLC邏輯控制器進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)啟停及切換控制,其控制柜中還包括可燃?xì)怏w報(bào)警器,以防止天然氣管線泄漏引起事故發(fā)生。
文檔編號(hào)G05D16/20GK2462439SQ01216138
公開日2001年11月28日 申請(qǐng)日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月19日
發(fā)明者董金婷, 陳莉, 劉興昌, 莊文浩, 崔忠信 申請(qǐng)人:中國(guó)石化勝利油田有限公司規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院