安川公司在石油行業(yè)積累了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，如G7/P7/F7/G5/P5/G5HHP/VS等不同系列的變頻器都已經(jīng)在OEM商中獲得了廣泛的應(yīng)用，目前主要領(lǐng)域有離心分離機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)送設(shè)備、計(jì)量設(shè)備、壓縮機(jī)等。
在石油化工行業(yè)應(yīng)用的安川變頻器具有下面幾個(gè)特點(diǎn):
(1) 其NEMA 3R的封裝形式能夠經(jīng)受住油田常見(jiàn)的惡劣環(huán)境;
(2) 其專用的用戶化驅(qū)動(dòng)軟件CASE能非常有效地工作于諸如磕頭機(jī)的往復(fù)負(fù)載，從而無(wú)須采用耗能厲害的動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻;
(3) 其優(yōu)秀的硬件設(shè)計(jì)和PC板噴涂工藝使得變頻器在油田等惡劣環(huán)境和振動(dòng)率高的場(chǎng)合下正常工作。
本文主要介紹了安川在石油行業(yè)的幾個(gè)典型案例。

2  實(shí)現(xiàn)臥螺離心機(jī)的節(jié)能降耗

    在石油行業(yè)中，經(jīng)常要用到臥螺離心機(jī)來(lái)處理原油脫水和污泥分離等工序，安川變頻器已經(jīng)成功地應(yīng)用于DERRIC公司的DE-1000系列臥螺離心機(jī)，并取得了節(jié)能降耗的效果。
臥螺離心機(jī)的原理如圖1所示，物料從進(jìn)料口進(jìn)入到離心機(jī)，筒體與螺旋同向低差速高速旋轉(zhuǎn)、使物料的固相、液相分離，較重顆粒的固相被離心甩到筒壁并由螺旋推出筒體外，較輕顆粒的固相或液相則從另一端管道排出。

圖1左圖中，主電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載為筒體，副電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載為螺旋，由于在正常作業(yè)中，主電機(jī)的速度始終高于副電機(jī)，致使副電機(jī)長(zhǎng)期工作在發(fā)電狀態(tài)，傳統(tǒng)的方法是采用能耗嚴(yán)重的渦流制動(dòng)，其相當(dāng)于剎車系統(tǒng)調(diào)速差。顯然，將這部分能量充分利用起來(lái)是非常可觀的。
安川的方案是基于變頻器母線共聯(lián)，將副電機(jī)的電能通過(guò)兩臺(tái)變頻器之間的母線消耗到主電機(jī)的電動(dòng)狀態(tài)中去，使能量通過(guò)母線在變頻器間共享，從而大大提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠程度，同時(shí)又能降低能耗，比傳統(tǒng)的渦流制動(dòng)能耗節(jié)省20％～40％。安川的GPD 515/G5采用的是矢量工作方式，通過(guò)安裝編碼器，可以精確地實(shí)現(xiàn)差轉(zhuǎn)速控制，同時(shí)在料堵塞時(shí)也能提供足夠的轉(zhuǎn)矩。
采用安川變頻控制的臥螺離心機(jī)控制系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn):
(1) 人機(jī)界面HMI(一般采用PC-BASED系統(tǒng))作為主機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，包括變頻器間DeviveNet通訊、母線電壓監(jiān)測(cè)、各變頻器參數(shù)讀取和寫入、進(jìn)料各點(diǎn)控制等;
(2) 主電機(jī)采用GPD 515G5變頻器來(lái)控制筒體的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于工作在矢量控制方式下，因此它能提供足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，克服筒體的慣量平滑啟動(dòng);
(3) 副電機(jī)也采用GPD 515G5來(lái)控制螺旋以低于主電機(jī)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，其螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的速差可以根據(jù)進(jìn)料的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，在堵塞情況下，螺旋能提供足夠的轉(zhuǎn)矩將料推出、清空并再次運(yùn)行;
(4) 通過(guò)共母線方式來(lái)再生能量處理，其再生能量的大小取決于筒體的轉(zhuǎn)速和筒體與螺旋的轉(zhuǎn)速差;
(5) 變頻器線路板的涂層設(shè)計(jì)配合防爆電機(jī)能使該系統(tǒng)穩(wěn)定工作在油田惡劣的環(huán)境，如水汽、腐蝕氣體、意外振動(dòng)等。
通過(guò)全世界范圍內(nèi)多個(gè)油田的應(yīng)用，配備安川GPD系列變頻器的臥螺離心機(jī)都取得了明顯的效果。油田原油脫水的產(chǎn)量成十倍地提高，由于該型離心機(jī)能長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障地運(yùn)行，對(duì)于物料的變化，變頻器都能輕松克服并可以被自由調(diào)整輸出; 由于變頻調(diào)速節(jié)能環(huán)保和調(diào)速方便，能解決渦流制動(dòng)的耗能發(fā)熱問(wèn)題和液壓驅(qū)動(dòng)的漏液?jiǎn)栴}，傳動(dòng)的部件都能以標(biāo)準(zhǔn)件替代，因此臥螺離心機(jī)都能做到免維護(hù)運(yùn)行;現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet的應(yīng)用將變頻器的設(shè)置和監(jiān)視變得非常簡(jiǎn)單，用戶只需在HMI上就可以得到一切傳動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)定相應(yīng)的工藝數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)輸油泵站的壓力PID控制管道輸油是將原油(或油品)加壓、加熱通過(guò)輸油管道由某地(一般是油田)輸送至另一地(一般是煉廠、碼頭等)。加壓的目的是為原油提供動(dòng)能，以克服沿線地理位差及管道沿線的壓力損失; 加熱是針對(duì)“含蠟高、凝點(diǎn)高、粘度大”的“三高”原油而采取的措施，目的是使管道中原油的溫度始終保持在凝點(diǎn)以上或更高的溫度以使原油順利流動(dòng)。實(shí)現(xiàn)原油的長(zhǎng)距離輸送必須有輸油站及線路兩大部分。輸油站中包括輸油泵機(jī)組、加熱設(shè)備、計(jì)量化驗(yàn)、通訊設(shè)備、儲(chǔ)油罐等。
在這里有一個(gè)例子介紹了安川變頻器VS616P5在俄克拉荷馬州塔爾薩輸油泵站(如圖2）中的應(yīng)用情況。該泵站的主泵是功率為110kW的往復(fù)泵，將附近各采油點(diǎn)的原油經(jīng)加壓后送到數(shù)公里外的煉油廠。