安川公司在石油行業(yè)積累了非常豐富的經(jīng)驗，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、泵、風(fēng)機、運送設(shè)備、計量設(shè)備、壓縮機等。
在石油化工行業(yè)應(yīng)用的安川變頻器具有下面幾個特點:
(1) 其NEMA 3R的封裝形式能夠經(jīng)受住油田常見的惡劣環(huán)境;
(2) 其專用的用戶化驅(qū)動軟件CASE能非常有效地工作于諸如磕頭機的往復(fù)負載，從而無須采用耗能厲害的動態(tài)制動電阻;
(3) 其優(yōu)秀的硬件設(shè)計和PC板噴涂工藝使得變頻器在油田等惡劣環(huán)境和振動率高的場合下正常工作。
本文主要介紹了安川在石油行業(yè)的幾個典型案例。

2  實現(xiàn)臥螺離心機的節(jié)能降耗

    在石油行業(yè)中，經(jīng)常要用到臥螺離心機來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，并取得了節(jié)能降耗的效果。
臥螺離心機的原理如圖1所示，物料從進料口進入到離心機，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，主電機拖動的負載為筒體，副電機拖動的負載為螺旋，由于在正常作業(yè)中，主電機的速度始終高于副電機，致使副電機長期工作在發(fā)電狀態(tài)，傳統(tǒng)的方法是采用能耗嚴重的渦流制動，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)，將副電機的電能通過兩臺變頻器之間的母線消耗到主電機的電動狀態(tài)中去，使能量通過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，同時又能降低能耗，比傳統(tǒng)的渦流制動能耗節(jié)省20％～40％。安川的GPD 515/G5采用的是矢量工作方式，通過安裝編碼器，可以精確地實現(xiàn)差轉(zhuǎn)速控制，同時在料堵塞時也能提供足夠的轉(zhuǎn)矩。
采用安川變頻控制的臥螺離心機控制系統(tǒng)主要有以下特點:
(1) 人機界面HMI(一般采用PC-BASED系統(tǒng))作為主機來進行控制，包括變頻器間DeviveNet通訊、母線電壓監(jiān)測、各變頻器參數(shù)讀取和寫入、進料各點控制等;
(2) 主電機采用GPD 515G5變頻器來控制筒體的運轉(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轉(zhuǎn)矩，克服筒體的慣量平滑啟動;
(3) 副電機也采用GPD 515G5來控制螺旋以低于主電機的速度運轉(zhuǎn)，其螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的速差可以根據(jù)進料的變化自動調(diào)節(jié)，在堵塞情況下，螺旋能提供足夠的轉(zhuǎn)矩將料推出、清空并再次運行;
(4) 通過共母線方式來再生能量處理，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)計配合防爆電機能使該系統(tǒng)穩(wěn)定工作在油田惡劣的環(huán)境，如水汽、腐蝕氣體、意外振動等。
通過全世界范圍內(nèi)多個油田的應(yīng)用，配備安川GPD系列變頻器的臥螺離心機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，由于該型離心機能長時間無故障地運行，對于物料的變化，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，能解決渦流制動的耗能發(fā)熱問題和液壓驅(qū)動的漏液問題，傳動的部件都能以標(biāo)準(zhǔn)件替代，因此臥螺離心機都能做到免維護運行;現(xiàn)場總線DeviceNet的應(yīng)用將變頻器的設(shè)置和監(jiān)視變得非常簡單，用戶只需在HMI上就可以得到一切傳動運行數(shù)據(jù)和設(shè)定相應(yīng)的工藝數(shù)據(jù)。實現(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“含蠟高、凝點高、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以上或更高的溫度以使原油順利流動。實現(xiàn)原油的長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組、加熱設(shè)備、計量化驗、通訊設(shè)備、儲油罐等。
在這里有一個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，將附近各采油點的原油經(jīng)加壓后送到數(shù)公里外的煉油廠。