崔向群

摘要：在现代企业里，使用变频器控制电机的运行频率和运用现场总线PROFIBUS-DP组成的工业控制网络，实现了控制级到现场级通讯的一致，达到了生产的要求。

关键词：变频器；油页岩；干馏工艺；单炉传动装置

中图分类号：TE662 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0046-02

近年来，随着全球石油需求的不断上升，国际油价持续走高，全球石油储量日益减少，使得世界各国都在积极寻找石油的替代资源。因此油页岩干馏工艺生产页岩油的技术得到了飞速的发展。

油页岩又称油母页岩，是一种有机矿物的矿石，主要是由藻类等低级浮游生物，经腐化作用和煤化作用而生产的，属于固体可燃矿物，发热量较低，含油量高。我国油页岩储量丰富，总探明储量为7199亿吨，居世界第四位。

1 油页岩干馏工艺

油页岩经破碎、筛分后，粒径为8～75mm的产品页岩进入干馏炉内，在干馏炉上部的干馏段进行干燥、预热和干馏，页岩油被热解出来，干馏后的页岩半焦进入干馏炉下部的发生段，与饱和度75℃～85℃的主风发生氧化、还原反应，产生瓦斯，并释放出大量的热量。半焦通过氧化层氧化成为页岩灰，并落入灰皿中，被冷却至70℃左右。最后页岩灰借灰皿的旋转而连续被排灰装置排出炉外。干馏炉出口的页岩油气被送往页岩油回收装置。

2 干馏炉单炉排灰装置的构成

干馏炉单炉排灰装置由排灰器、风头、灰皿及铁楸四部分组成，安装在炉底炉盘之上。风头安装在排灰器中心，是锥形体。灰皿周边由六块铸铁板并成，底部为排灰器。铁楸固定在炉壁的铁板上，与炉底成45°角安装在炉的两侧。当传动机械带动灰皿转动时，随着排灰器翅片的慢慢回转，页岩灰即从炉内拨至灰皿的边缘，通过铁楸排出炉外。

灰皿的传动机械由蜗轮、蜗杆组成，每炉一套，十台炉为一组，分别由两侧的电动机及减速机带动。

3 干馏炉单炉排灰装置传动系统的改造

在生产中，原有的排灰机械传动装置存在着许多问题和故障隐患：（1）在生产期间，生产人员要频繁调节每台干馏炉的排灰速度，调节方法比较繁琐；（2）一旦电动机、减速机及传动主轴出现问题，将影响十台干馏炉的正常运行。所以，对原有的排灰机械传动装置的改造势在

必行。

干馏炉排灰装置驱动部分改造后的功能：（1）要实现单台电机控制单台干馏炉的排灰装置；（2）要实现就地控制和远程控制两种控制模式；（3）要实现电机工作频率（10～100Hz）可调整。

干馏炉排灰装置驱动部分改进方法：（1）将原一台35kW电机通过减速机驱动传动主轴带动排灰装置改进为单台4kW电机通过减速机直接带动排灰装置；（2）采用变频器控制单台电机的运行频率；（3）采用现场总线方式实现上位机远程控制。

4 干馏炉排灰装置传动系统控制思路

十台干馏炉的底部排灰装置改为一控一方式，即每台干馏塔使用独立的电机来拖动排灰器。电机采用变频器调速，使转速根据炉内的实际工况来实时调节。变频器的控制采用现场总线（PROFIBUS-DP）控制与现场操作相结合的方式。即正常工作时，由控制器（PLC）根据炉内工况远程调节电机转速，如有必要也可通过现场的转换开关切到就地操作，实现手动调节。

4.1 变频器的选择

变频器使用Vacon NX系列高性能变频器。

Vacon NX功率范围为0.25～560kW，适用于工业工程领域，是一种功能强大并且结构紧凑的交流驱动器。节省空间的书本式设计、高防护等级、灵活的控制和编程能力，使其成为几乎所有使用环境下的最佳解决方案。

该系列产品均配备RFI（射频干扰）过滤器和制动斩波器。标准配置系统能适合工业在内的几乎所有应用场合。内置的交流电抗器是保护变频器免受过电压峰值影响并降低变压器、电缆及保险丝压力的最有效手段。

4.2 PROFIBUS介绍

现场总线PROFIBUS能够满足生产过程中现场级数据的可存取性。一方面它满足了传感器/执行器领域的通信需求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。PROFIBUS-DP是一种高速（数据传输速率

9.6kbps/s～12Mbps/s）、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求。PROFIBUS-DP的实时性远高于其他局域网，因而特别适用于工业现场。为满足今后用户可能提出的要求，故开发通过PROFIBUSDP实现S7-300PLC与Vacon NX系列变频器的通讯。

5 干馏炉排灰装置传动系统自动化实施方案

图1

本方案主站设备采用西门子S7-300型PLC，从站设备采用装载PROFIBUS-DP通讯模块的变频器。Vacon NX变频器通过现场总线通讯模块与西门子PLC进行PROFIBUS-DP连接，这样可以实现从主站设备对变频器进行控制、监测和

编程。

控制方案流程图如图1所示。

6 改造后实现的功能

（1）通过PROFIBUS-DP通讯把电机的运行情况实时地反映到上位机上，让操作员及时地了解现场生产的

情况。

（2）根据炉内工况可以与变频器实现联动的关系，根据炉内随时变化的工况，实时调节电机转速，满足工艺

要求。

（3）可以根据现场情况的要求实现远程就地的自由切换，满足不同的工况和操作要求。