宋佳凝（大慶油田工程建設(shè)有限公司）

隨著近幾年油田新建場站的減少，越來越多的老站需要進行改造。改造中經(jīng)常會遇到老系統(tǒng)過于陳舊。若依照變頻柜提供的圖紙施工，可能無法達到使用要求，就需要重新校線、接線。以2017年采油三廠“北十八配制站擴改建工程”變頻柜更換為例，分析在老站改造工程中，變頻與其他裝置聯(lián)鎖的情況下，變頻柜的接線方法。

1 電動機正反轉(zhuǎn)的接線原理

當線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的，因此動鐵芯帶動3條動觸片同時運行，觸點閉合，從而接通電源。當線圈斷電時，吸力消失，動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開，切斷電源[1]。

以電動機正反轉(zhuǎn)接線為例（圖1），若想讓電動機正轉(zhuǎn)運行，則需主回路KM1閉合，即KM1線圈得電，通過點動SB1按鈕即可實現(xiàn)；若想讓電動機反轉(zhuǎn)運行，需改變通入電動機定子繞組的三相電源相序，即把接入電動機的三相電源進線中的任意兩相對調(diào)，電動機即可反轉(zhuǎn)[2]，即主回路KM2閉合，KM2線圈得電，通過點動SB2按鈕即可實現(xiàn)。KM1和KM2的互鎖觸電可以保證KM1閉合時，KM2線圈回路斷開；KM2閉合時，KM1線圈回路斷開。防止正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)同時運行。

圖1 電動機正反轉(zhuǎn)接線圖

2 變頻柜的接線原理

油田中使用變頻柜，通常是通過傳感器來測量管道內(nèi)的壓力或者流速來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息傳遞至變頻控制柜內(nèi)置的PID運行，從而調(diào)控水泵的工作[3]。同時設(shè)計采用了工變頻切換的方式，以保證在變頻出現(xiàn)問題時能暫時投入工頻運行，保證生產(chǎn)的連續(xù)性[4]。與電動機正反轉(zhuǎn)接線原理類似，若想使用變頻運行，則需K1閉合；使用工頻運行時，則需K2閉合（圖2）。

以2017年三廠“北II-7-5注入站二期工程”為例，根據(jù)圖紙設(shè)計要求，新建的10個變頻柜需要1個AI模擬量輸入，用來控制變頻柜頻率；需要1個DI數(shù)字量輸入，用來停泵。如圖2所示，泵變頻控制接在自動的31、35和37端子上，停泵接在停泵點5、6端子上，即可實現(xiàn)要求。

圖2 變頻柜接線圖

按圖接線后，若采用手動方式控制變頻器，則將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換為“手動”，點動按鈕SSTP即可啟動變頻器；點動SST即可停止變頻器。若采用PLC控制變頻器，則將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換為“自動”，PLC系統(tǒng)會通過控制相應(yīng)的繼電器控制變頻器的啟停。

3 改造站變頻柜的接線方式

在“北十八配置站擴改建工程”中，圖紙設(shè)計要求將供水泵的操作柱更換為變頻柜。電力專業(yè)開了為變頻柜供電的電源電纜，自控專業(yè)未提供變頻柜控制電纜，也未增加模塊?，F(xiàn)場的控制過程為：當分散裝置達到啟動條件時（熟化罐有1個為空罐），上水和進料按給定的配比同時進行。料斗內(nèi)物料低于低料位開關(guān)時，分散裝置將停運，并發(fā)出聲光報警，攪拌器和螺桿輸送泵的啟停受液位變送器和可編程控制器的控制[5]。現(xiàn)場經(jīng)過多次改造，供水泵的操作柱的接線方式已經(jīng)被改掉，改為PLC直接控制供水泵啟停，操作柱無法控制供水泵。所以改造后的變頻柜也必須通過PLC系統(tǒng)控制變頻器，而不是在現(xiàn)場啟停變頻柜。

在現(xiàn)場施工過程中，使用已有的模塊通道，將更換后的變頻柜控制信號接到原PLC控制的通道上。按照常規(guī)接法，將電纜一端接到變頻柜中PLC常開點35、37端子，另一端接到PLC控制柜中啟動變頻柜的啟動繼電器上，接線后，現(xiàn)場可以手動啟動變頻柜，但是系統(tǒng)卻無法啟動變頻柜。這是由于運行控制需要設(shè)置2個參數(shù)：頻率源給定方式，選擇通訊方式給定，頻率設(shè)置值就可以通過Modbus總線發(fā)送給變頻器；運行控制，選擇通訊方式控制變頻柜運行[6]。只有這兩個參數(shù)全部設(shè)定完畢，才可以通過PLC啟動變頻柜。但是在已有的模塊中，并沒有頻率源給定的輸出模塊，所以思考是否有其他的替代方法。

根據(jù)圖3可以看出，將操作柱更換為變頻柜后，如果不把線接在自動那部分上，即PLC常閉點31、35和PLC常開點35、37上。而是將繼電器常開點并聯(lián)到SST按鈕上，也就是21、23端子上。采用手動的時候，點動SST按鈕，KM2線圈會同時得電，KM2開關(guān)閉合，使得K1線圈能一直通電。由于繼電器可以長動，所以只需要一個繼電器即可控制。并且將繼電器常開點并聯(lián)到SST按鈕上，當繼電器閉合時，KM2線圈并不會得電，不會形成自鎖，所以繼電器的閉合和斷開即可啟停變頻器。當SA開關(guān)打到手動，ZK開關(guān)打到變頻時，當繼電器動作，K1線圈即可得電，主回路K1開關(guān)閉合，泵變頻啟動；當繼電器還原，K1線圈斷電，主回路K1開關(guān)斷開，泵停止運行。

可得出熟化罐液位低于設(shè)定液位最低點時，分散裝置與變頻器同時啟動，分散裝置上料，供水泵上水；當熟化罐液位高于設(shè)定液位最高點時，分散裝置與變頻器同時停止。

將傳統(tǒng)的接線方法與新接線方式進行對比，新的接線方法節(jié)省了1個DO輸出模塊，無需新增電纜，節(jié)省了控制電纜和挖填電纜溝的工作量，共節(jié)約金額近1萬元，同時也能滿足PLC系統(tǒng)控制泵啟停的條件。所以當現(xiàn)場情況不需要通過給定頻率值來啟動泵的時候，就可以采用這種方法，對改造站中的變頻柜進行接線。

圖3 變頻柜手動側(cè)接線圖

4 結(jié)論

通過北十八配置站的變頻柜接線可以看出，若按照原來的方式進行接線，系統(tǒng)無法控制變頻柜，無法做到聯(lián)鎖。遇到PLC的輸出信號無法滿足控制變頻柜的要求時，將繼電器并聯(lián)到控制啟停的按鈕上，既滿足了生產(chǎn)要求，又節(jié)省了近萬元的投資。

在老站改造中，如果電動機需要由原先的直接啟停，改為變頻啟動，并且不需要計算機來調(diào)節(jié)頻率的時候，就可以采用這種接線方法。將電纜接在原有的數(shù)字量通道上，在現(xiàn)場設(shè)定變頻器的頻率值，就可以在不增加模擬量模塊的情況下，完成數(shù)字信號和模擬信號之間的轉(zhuǎn)換和銜接，還起到了節(jié)能的效果。隨著采油廠老站改造工程的逐年增加，這種接線方式一定會為節(jié)能創(chuàng)效做出更多的貢獻。