任重海1 许世芹1 任腾2
1.中石化中原石油工程设计有限公司；2.濮阳中油工程管理有限公司
摘要：《沙特农业灌溉局输水工程》拟通过两座加压泵站的14台大功率高扬程离心泵和直径1500mm管线向186km外的、形高差达82.5m的6处用水点大范围变水量输配水。设计采用变频技术来实现如此高差之大、用水点之多、管径种类之多、流量区间变之大的系统控制，国内前所未见，难度不言而喻。身为工程的设计总工程师，笔者身先士卒，带领团队迎难而上，充分发挥主观能动性和自主意识，众志成城，齐心协力，最终攻克技术难关，得到业主和监理的批准。
关键词：控制；逻辑；多点；变频；
《沙特农业灌溉局输水工程》合同价7.43亿沙币，一期规模200，000m3/d的国际EPCC工程。其主要目的是采用14台1500kw离心泵（2座加压站，每站7台）和1条DN1500mm钢制管线、6条支线向Z1、Z2、Z3、Z6、D1和F1等距离186.72Km 的6个不同高程（地形高差达82.5m）、不同位置的配水点变量配水（由STP站提供的二级处理水）。如何采用变频器来实现如此复杂的泵、阀、出水点的系统联合逻辑控制？国内到目前还前所未见，闻所未闻。我公司刚开始接到这个项目，对此也是一头雾水，感觉无从下手，其难度不言而喻，可行而知。身为工程的设计总工程师，笔者充分发扬党员的模范带头作用，身先士卒，夜以继日，不辞劳苦地带领大家迎难而上，充分发挥主观能动性和自主意识，众志成城，齐心协力，出主意、想办法，攻坚克难，其心率历程充满坎坷和荆棘。
首先，业主最初合同上只提及：供水规模200，000m3/d，其它针对流量分配和逻辑控制竟然没有只言片语。经我们多次书面提起澄清，60天后，初设监理才姗姗来迟的发来一个十分简单分配方案，据此，设计实现起来易如反掌。设计图纸和计算很快完成并得到监理和业主批准。
其次，项目进展中，设计从任务感觉是从晴空万里、多云、阴、小雨、最后到阴云密布、雷电交加和倾盆大雨，历经了来自的业主 “脑洞大开” 的种种变化：减少一个配水点、增补回来减少的配水点、变流量超级颠覆性变化分配、采用变频器控制整个系统变流量配水等一系列变更。设计人员的心犹如过山车，忽上忽下，提心吊胆；而更多的是扶摇直上，如同一步一步攀登珠穆朗玛峰，难于上青天。相应的系统逻辑控制程序也是一次一次的“推陈出新”。但设计辛辛苦苦编制的系统逻辑控制程序内容主要包括：控制点、报警点等数据；启泵条件；启泵顺序；停泵条件；停泵顺序；流量变化调节程序等等，可谓包罗万象、要求逻辑思维能力超强，其难度和煎熬不可小觑。
再之，2013年8月项目部接到业主最要命的超级巨变信函——增加变频器，经过数次唇枪舌剑的正面、正式交涉未果，只能同意，先前所有系统逻辑控制程序全部作废。由于这一变化关系到项目真正投入运行时，整个系统是否真的科学、实用、可靠、经济，也代表着公司形象、SINOPEC品牌、中国的技术水平；为此，项目部多次开会讨论，各抒己见，仁者见仁智者见智，形成了一个初步意见。而且8月底，公司十分重视，专门召集相关人员回国集中讨论，并协调离心泵、电机、变频器、控制系统厂家一起参会讨论。经过大家的“唇枪舌战”，大部分的控制程序意见一致，如：KHOBAR泵站流量变化调节程序：首先，根据ABQUIQ泵站反馈的信号，判断本站所需运行泵的台数。然后，增减泵：①若增泵，按照启泵程序启动须增加泵，使其频率与原工作泵频率一致，统一调整频率使泵出口流量满足设定值；②若减泵，按照停泵程序停止相应数量的泵，统一调整频率使泵出口流量满足设定值；③若无需增减泵，统一调整频率使泵出口流量满足设定值。
最后，焦点主要集中在：①、电机是直接变频到所需频率，还是先启到工频，然后降到所需频率？大家各持己见、争论不休。后来经咨询中标泵和变频器厂家，最终他们给出了权威解释：电机可直接变频到所需频率，而无须先启到工频，然后降到所需。②、启泵后，泵出口压力与管网压力相等后开启离心泵出口阀，还是利用变频器启动电机，慢加速到泵出口压力达到设定值再开启离心泵出口阀？公司老技术权威专家认为：利用变频器启动电机，慢加速到泵出口压力达到设定值再开出口阀效果应该会更好一切，且运行更稳定，操作相对更便捷。③、第二台泵启泵程序是：变频器带动配套电机、稳定到工频时开阀——电机工频工作——泵出口阀完全开启反馈信号——启泵完成？还是利用变频器启电机慢加速到泵出口压力达到设定值开阀——阀开到位，与第一台工作泵频率相同——启泵完成？结合与厂家的深入交流意见，公司技术专家意见：利用变频器启电机慢加速到泵出口压力达到设定值开阀——阀开到位，与第一台工作泵频率相同——启泵完成更科学、可靠、经济合理。④、最关键的一个程序：流量变化时，二级加压的ABQUIQ泵站如何调节？两个方案：a、根据新流量判断需增、减泵的台数，然后开启终点terminal point 处FCV30阀，与此同时关闭其它用水点阀，各阀开闭到位，按启停程序增减泵；然后关闭FCV306阀，开启各用水点阀，调节所需水量。b、根据新流量判断泵站所需运行泵台数，依据配水点用水量和位置经站控软件计算判别出最不利扬程；然后增减泵（若增泵，按照启泵程序启动须增加泵，使其频率与原工作泵频率一致，统一调整频率使泵出口压力满足最不利扬程；若减泵，按照停泵程序停止相应数量的泵，统一调整频率使泵出口压力满足最不利扬程；若无需增减泵，统一调整频率使泵出口压力满足最不利扬程）？大家展开了疯狂的“头脑风暴”，群策群力，认真分析比较认为b存在以下优点：①节能；②控制阀门少，便于调节；3浪费水资源少；④对系统冲击小；缺点：编程困难。综合各方面的因素，大家普遍认为方案b更经济合理。这些棘手问题科学、合理的解决，就让《系统逻辑控制程序》（图1）中的难题逐一迎刃而解、顺理成章了。此后，经过与项目部、监理和业主多方面、多次沟通后，又进行了微调，然后提交、批准就一路顺风了。
图1：《逻辑控制程序》一角
本项目通过多思路、多探讨、细琢磨、多总结，历经艰辛的系统逻辑控制程序得以科学、合理的解决，不但满足合同和业主数次变更要求，而且得到项目部、公司等多方的积极首肯，对国际工程的设计未来更充满信心；同时对国际项目，特别是以后许多EPCC工程，尤其类似的供水项目探寻出了出路，指明了方向，提供了模板，希望对大家能有所帮助和借鉴。
作者简介
任重海（1976-），男，山东郓城、中石化中原石油工程设计有限公司、高级工程师、学士学位，主要从事给排水、消防和国际EPCC项目研究；
论文作者:任重海1,许世芹1, 任腾2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/17
标签：频率论文; 变频器论文; 设定值论文; 流量论文; 控制程序论文; 所需论文; 项目论文; 《防护工程》2018年第11期论文;