控制工程在线更新2005年12月9日

当康菲石油公司(2002年与菲利普斯石油公司合并)计划在蒙大拿州的布法罗市建设一个新的原油管道起发/注入站时——沿着一条从加拿大阿尔伯塔延伸到蒙大拿州的现有第三方管道——昂贵的石油泵送机制是首要和中心问题。

灵活性是选择空间站运行模式的关键。由于原油要么从储罐中进入现有的管道，要么与上游的原油混合，因此该站泵出各种不同流量、粘度和密度的原油类型。因此，需要考虑五种不同的泵送方案。对于康菲公司来说，减少必要的泵和马达数量以及避免过度节流是非常重要的。所有这些项目都会影响初始资本成本、能源效率和相应的长期成本。时间限制也是一个很大的挑战，因为空间站必须在12个月内完成并全面运行。

泵操作
传统上，泵和电机以固定速度运行，旨在通过系统泵送最大数量的油，并且不考虑流量变化的成本效益。机械装置，如节流阀或流体联轴器可以与固定速度电机一起使用，但电机将继续以最大速度运行。固定转速下的输出功率与实际所需功率之间的差异代表了节省的潜力。

考虑使用一个大型泵来降低初始成本，但在低流量情况下效率低下，并且会影响整体优化和可靠性。

与罗克韦尔自动化合作，康菲石油公司选择的方法是使用两个不同尺寸的离心泵来适应不同的流量，并使用一个带同步旁路的变频驱动器(VFD)来控制电机。这种组合可以在五种泵送方案之间的正常运行期间实现最佳效率，如果一台电机发生故障，则可以进行有限流量的备用操作。

康菲公司的技术卓越负责人Rodney Kottwitz说:“这种驱动装置是一个巨大的节能装置，因为我们没有控制压力。”

控制阀需要三到四种不同的电机配置，以满足不同的场景，而不会过度节流，导致节流压力的能量损失和资本的大量增加。

电机和驱动器
康菲石油公司选择了一台2500马力的Reliance中压电机来启动储罐，选择了一台1500马力的Reliance中压电机来将原油混合到流动的管道中。

通常，一个单独的驱动器用于启动和控制每个电机，但驱动器是一个很大的资本支出。由于成本问题，该公司选择了一台2500马力的艾伦-布拉德利PowerFlex 7000交流变频驱动器，带有18脉冲整流器和同步旁路系统。18脉冲驱动消除了满足IEEE-519标准的谐波缓解需求，同步旁路选项允许在单个变频器上运行任一电机，以控制管道的流量和压力。

有了变频器，在启动过程中应用于旋转设备的扭矩水平就会降低。变频器控制电机/泵的速度，使其始终对应于实际所需的流量，因此只提取所需的功率。此外，变频器减少了设备在启动和停止期间的振动，同时减少或消除了压力波动。总体而言，使用变频器启动和控制泵可以减少压力，减少维护，延长电机和驱动设备的使用寿命。PowerFlex 7000的另一个优点是比它的前辈更小，从而节省了车站宝贵的占地面积。

与每个电机使用单独的驱动器相比，同步旁路系统也被证明是有利的。同步旁路方法仅使用一个驱动器，通过匹配两个源之间的电压波形频率、幅度和相位关系，将负载从一个源转移到另一个源，从而启动并同步两个电机。同步旁路比多个驱动器更节能，并具有防止电压下降，振动问题或过程干扰的额外好处。

电机和驱动应用中还包含罗克韦尔SCADA系统- panelview 1000 mmi -用于控制流量，带PID控制块的可编程逻辑控制器用于控制驱动速度。PanelView SCADA与康菲公司位于休斯顿的主要SCADA控制中心进行通信。

启动并运行
该站于2001年6月竣工，并已成功投入生产，使用PowerFlex 7000驱动器与同步旁路系统。

具有同步旁路的变频器的经济优势可以在安装和运行成本中找到。与多个驱动器相比，两个电机同步系统的初始资本支出减少了33%。与多个驱动系统相比，同步传输系统也将避免驱动效率损失。当采用中压变频器来控制泵系统的输出而不是使用控制阀进行节流时，典型的投资回收期为9个月至2年。