劉棟鵬

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459)

1 問題描述

某海上平臺設(shè)有3臺電脫進料泵，其電機變頻器放置于頂甲板的MCC房間內(nèi)，電脫進料泵的電機各項運行參數(shù)只能在變頻器的本地顯示，在實際生產(chǎn)過程中現(xiàn)場會出現(xiàn)以下2個問題。

問題 1：當流程波動或者倒運電脫進料泵時，中控人員需與發(fā)電工聯(lián)系進行電流、頻率的反饋及電機頻率調(diào)整，此方法存在一定的弊端，一旦發(fā)電工外出或巡檢不能及時反饋及調(diào)節(jié)頻率，會延長現(xiàn)場應(yīng)急反應(yīng)的時間，為生產(chǎn)流程的穩(wěn)定運行帶來不便。

問題 2：當電脫進料泵電機出現(xiàn)故障時，會出現(xiàn)過載或欠載情況，如若不能及時發(fā)現(xiàn)電機電流異常會造成電機損壞。

通過對海上平臺電脫進料泵進行遠傳改造，實現(xiàn)了中控人員直接觀測電脫進料泵電機各項運行參數(shù)，有效縮短了現(xiàn)場應(yīng)急反應(yīng)時間，增加了生產(chǎn)流程穩(wěn)定性。

2 改造方案

針對影響海上平臺電脫進料泵遠傳顯示問題，擬將控制電脫進料泵排量大小的變頻器頻率和電流信號遠傳至中控系統(tǒng)，以求操作人員根據(jù)實時數(shù)據(jù)快速手動控制現(xiàn)場生產(chǎn)運行。模擬量輸入(AI)4～20mA信號是工控系統(tǒng)中最常用的輸入信號之一，經(jīng)過現(xiàn)場確認，電脫進料泵的變頻柜上有 1個二次數(shù)顯儀表，能輸出 4～20mA的頻率信號，互感電流變送器上也有 4～20mA電流信號，將這 2個信號引入中控 AI卡件即能完成頻率及電流的信號采集，再通過中控系統(tǒng)軟件組態(tài)，能實現(xiàn)各項參數(shù)遠傳至中控系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

將3臺電脫進料泵的信號引入中控AI卡件內(nèi)，中控系統(tǒng)組態(tài)后，在上位機顯示各參數(shù)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.1 System network architecture diagram

2.2 中控系統(tǒng)狀態(tài)梳理及項目所需點位確定

某平臺所使用的中控系統(tǒng)為 Emerson公司DELTAV系統(tǒng)，在項目施工之前，首先對中控系統(tǒng)當前使用狀態(tài)進行梳理。通過系統(tǒng)工具查詢系統(tǒng)授權(quán)充足，此次項目選定接入點的中控盤柜位于某平臺三期MCC3房間，此房間共有 3面中控盤柜，選定中控盤柜為CEP-RIO2-PCS。

本改造項目所需接入信號分別為：電機運行頻率及電機運行電流，兩者都是以 4～20mA電流信號進行回傳，因此需使用中控的AI(電流輸入信號)點，點位要求詳見表1。

表1 AI點位需求表Tab.1 AI point requirement table

2.3 電機變頻柜頻率信號引出方式

某平臺的電脫進料泵使用的是 FRENIC5000G11變頻器，此變頻器外接 1個用于頻率顯示的二次儀表，以便于本地隨時關(guān)注電機頻率。此二次顯示儀表具有模擬量輸出端子，由此端子引出一根儀表線纜至中控進行組態(tài)，可實現(xiàn)對電機頻率遠程實時監(jiān)控。

2.4 互感電流變送器的選型

電機運行電流參數(shù)的取樣，需在電機變頻柜的輸出動力纜上安裝一個互感電流變送器，此變送器能輸出 4～20mA電流信號，由電流變送器的輸出端引出儀表線纜至中控進行組態(tài)，可實現(xiàn)對電機運行電流遠程實時監(jiān)控。

3 現(xiàn)場施工及中控系統(tǒng)組態(tài)

3.1 現(xiàn)場電纜鋪設(shè)及硬件安裝

3.1.1 現(xiàn)場電纜鋪設(shè)路線

電脫進料泵變頻器位于 MCC間內(nèi)，接入中控系統(tǒng)的控制柜位于CEP三期MCC3間內(nèi)，需鋪設(shè)1根長度約100m的7P電纜來連接2個節(jié)點。

3.1.2 電流變送器的安裝

本次改造選用的 MIK-SJI三相交流電流變送器是一種將三相交流電流隔離變送成線性直流模擬信號的裝置，可用于測量電機三相電流。將實時采集的信號轉(zhuǎn)換為 4～20mA電流信號輸出，將此電流變送器安裝至電脫進料泵變頻器輸出動力纜上(圖2)。

圖2 電流變送器安裝方式Fig.2 Installation mode of current transmitter

3.1.3 二次數(shù)顯儀表接線

電脫進料泵變頻器頻率本地顯示使用二次數(shù)顯儀表，經(jīng)過查詢設(shè)備使用說明書，數(shù)顯儀表的 9、10端子為 4～20mA輸出信號，將此信號接入中控組態(tài)后進行頻率顯示。

3.2 中控系統(tǒng)組態(tài)

本項目所需接入信號分別為：電機運行頻率及電機運行電流，Emerson公司 DELTAV系統(tǒng)的組態(tài)，使用的是其自帶的組態(tài)軟件 Deltav Explorer，共需對6個AI點進行組態(tài)、下裝。

電脫進料泵回傳信號組態(tài)步驟：

①打開 Deltav Explorer軟件，找到本次所需的CEP-RIO2-PCS-C08 與 CEP-RIO2-PCS-C10 2個卡件，并分別使用所需的通道，本次所使用的通道分別為 C08 卡的 CH04、CH05、CH06、CH07、CH08 以及C10卡的 CH08共 6個點位，右鍵點擊通道選擇Properties勾選Enable并命名各點位，對此6個點位完成命名后進行下裝。

②在軟件面板右側(cè)新建 6個控制模塊供本項目使用，并對此控制模塊依次命名。

③右擊此控制模塊進入 Contorl Studio，在軟件面板右側(cè)選擇一個Analog Input控件，拖入組態(tài)面板空白處，右鍵單擊此 AI控件并進行地址分配，分配路徑是之前創(chuàng)建的 Physical Network下的卡件通道內(nèi)，分配完成之后左鍵單擊此 AI控制模塊，在界面左下角對 OUT_SCALE Properties進行設(shè)置，量程設(shè)置為0～50單位，單位設(shè)置為Hz。

④電流信號的組態(tài)與頻率信號的組態(tài)非常類似，都是以 AI信號接入中控，在組態(tài)過程中只需把 AI控制模塊的 OUT_SCALE Properties單位設(shè)置為A(安培)即可，具體過程不再贅述。

⑤在 DeltaV Operate(Run)界面中右擊選擇快速編輯，進入畫面組態(tài)程序，在程序界面的功能選項區(qū)選擇“Datalink Stamper”來創(chuàng)建能連接顯示數(shù)據(jù)的字符串，將新建的字符串放置在控制畫面上并對字符串進行數(shù)據(jù)鏈接(圖3)。

圖3 畫面組態(tài)Fig.3 Picture configuration

4 效果及結(jié)論

經(jīng)過改造后，現(xiàn)場流程出現(xiàn)過波動情況，此時生產(chǎn)操作人員能直接觀測電脫進料泵的各項參數(shù)，提高流程應(yīng)急效率，更好地把控現(xiàn)場流程情況，使流程穩(wěn)定運行，沒有出現(xiàn)過因電脫進料泵運行不穩(wěn)定而導(dǎo)致的限產(chǎn)事件，電脫進料泵電機參數(shù)遠傳改造成功。