[摘要]通過對離心式循環壓縮機運行工藝的了解，山東淄博諾奧化工采用利德華福研發、生產的高壓變頻器對電機進行調速改造
，取得了很大的節能效益。

[關鍵詞]離心式循環壓縮機  高壓變頻器   節能

 

    山東淄博諾奧化工有限公司成立於2006年，是由齊魯石化第二化肥廠綜合利用化工廠改製成立的，公司位於齊魯石化第二化肥廠西部，經過幾年發展，公司擁有20000t/a丙醛裝置，10000t/a丙醇裝置
，15000t/a丁辛醇殘液回收裝置，30000t/a辛醇裝置，其中高壓變頻器應用在丙醛車間的循環氣壓縮機上。此負載設備為離心式循環壓縮機，參數如下：

來(lai)自(zi)齊(qi)魯(lu)石(shi)化(hua)第(di)二(er)化(hua)肥(fei)廠(chang)丁(ding)辛(xin)醇(chun)車(che)間(jian)的(de)合(he)成(cheng)氣(qi)與(yu)齊(qi)魯(lu)石(shi)化(hua)烯(xi)徑(jing)廠(chang)的(de)乙(yi)烯(xi)混(hun)合(he)進(jin)入(ru)合(he)成(cheng)反(fan)應(ying)塔(ta)，在(zai)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)生(sheng)成(cheng)氣(qi)相(xiang)丙(bing)醛(quan)經(jing)過(guo)冷(leng)卻(que)，冷(leng)凝(ning)得(de)到(dao)粗(cu)丙(bing)醛(quan)，氣(qi)體(ti)經(jing)循(xun)環(huan)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)
，返(fan)回(hui)合(he)成(cheng)反(fan)應(ying)器(qi)
，液(ye)相(xiang)粗(cu)丙(bing)醛(quan)進(jin)入(ru)精(jing)餾(liu)塔(ta)精(jing)餾(liu)得(de)到(dao)丙(bing)醛(quan)產(chan)品(pin)。粗(cu)丙(bing)醛(quan)收(shou)集(ji)係(xi)統(tong)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)如(ru)圖(tu)1所示：

 

在zai實shi際ji應ying用yong中zhong
，工gong頻pin時shi每mei次ci啟qi動dong壓ya縮suo機ji都dou是shi重zhong載zai啟qi動dong，啟qi動dong起qi來lai十shi分fen不bu容rong易yi，同tong時shi還hai給gei工gong藝yi上shang帶dai來lai很hen大da隱yin患huan，比bi如ru噪zao音yin大da
，啟qi動dong電dian流liu大da，影ying響xiang設she備bei壽shou命ming
、壓力突變等。另外，由於負載的波動性較大，電機很少在滿載情況下運行，僅依靠關出口閥、打da回hui流liu來lai調tiao節jie流liu量liang，浪lang費fei嚴yan重zhong
，能neng耗hao較jiao高gao，運yun行xing十shi分fen不bu經jing濟ji。為wei了le解jie決jue這zhe一yi係xi列lie問wen題ti，通tong過guo多duo方fang調tiao研yan
，我wo廠chang決jue定ding采cai用yong高gao壓ya變bian頻pin器qi對dui電dian機ji進jin行xing調tiao速su改gai造zao。

1.變頻調速原理

按照電機學的基本原理，電機的轉速滿足如下的關係式：

    n=(1-s)60f/ P =n₀×(1-s)   ………①   

式中：P-電機極對數
；f-電機運行頻率
；s-滑差。

    從式中看出
，電機的同步轉速n₀正比於電機的運行頻率(n₀=60f/p)，由於滑差s一般情況下比較小（0-0.05）

，電機的實際轉速n約等於電機的同步轉速n₀，所以調節了電機的供電頻率f
，就能改變電機的實際轉速。

而改變頻率必須改變供電電壓，由交流電機成立的電磁關係式：

E=4.44fwΦ  ………②

式中：E-電機電動勢，f-定子頻率
，W-繞組係數，Φ-氣隙主磁通。

對異步電機調速時，希望主磁通Φ恒定，即U/F保持恒定
，所以改變頻率時

，供電電壓也應跟著變化。

2.高壓變頻器技術路線的選擇

目(mu)前(qian)，因(yin)為(wei)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)耐(nai)壓(ya)的(de)限(xian)製(zhi)，高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)沒(mei)有(you)像(xiang)低(di)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)一(yi)樣(yang)，有(you)統(tong)一(yi)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)。目(mu)前(qian)，市(shi)場(chang)上(shang)主(zhu)流(liu)的(de)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)多(duo)采(cai)用(yong)單(dan)元(yuan)串(chuan)聯(lian)多(duo)電(dian)平(ping)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)，係(xi)統(tong)結(jie)構(gou)如(ru)圖(tu)2所示：

  

 

由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)是(shi)利(li)用(yong)低(di)壓(ya)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)實(shi)現(xian)高(gao)壓(ya)，巧(qiao)妙(miao)的(de)避(bi)開(kai)了(le)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)耐(nai)壓(ya)不(bu)足(zu)的(de)問(wen)題(ti)。同(tong)時(shi)通(tong)過(guo)前(qian)端(duan)的(de)移(yi)相(xiang)變(bian)壓(ya)器(qi)
，實(shi)現(xian)了(le)多(duo)脈(mai)衝(chong)整(zheng)流(liu)
，具(ju)有(you)對(dui)電(dian)網(wang)諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)小(xiao)的(de)優(you)點(dian)，有(you)些(xie)廠(chang)家(jia)又(you)把(ba)這(zhe)種(zhong)變(bian)頻(pin)器(qi)稱(cheng)為(wei)“完美無諧波變頻器”。在zai變bian頻pin器qi的de內nei部bu控kong製zhi上shang，利li用yong功gong率lv單dan元yuan輸shu出chu波bo形xing的de移yi相xiang疊die加jia，形xing成cheng多duo電dian平ping輸shu出chu電dian壓ya波bo形xing，可ke以yi直zhi接jie適shi配pei普pu通tong國guo產chan異yi步bu電dian機ji，對dui電dian機ji的de絕jue緣yuan沒mei有you特te殊shu要yao求qiu
，並bing且qie具ju有you脈mai動dong轉zhuan矩ju小xiao，無wu共gong模mo電dian壓ya的de明ming顯xian優you點dian。因yin為wei技ji術shu成cheng熟shu，低di壓ya功gong率lv器qi件jian易yi於yu采cai購gou，因yin此ci成cheng為wei市shi場chang上shang的de主zhu流liu方fang案an。通tong過guo廠chang家jia的de介jie紹shao和he其qi它ta兄xiong弟di單dan位wei的de現xian場chang考kao察cha
，我wo們men確que定ding了le利li德de華hua福fu研yan發fa
、生產的高壓變頻器HARVEST-A產品。

3. 一次主回路方案

通過谘詢

，我們決定采用一拖一手動旁路方案：主回路由負荷開關QF、3個高壓隔離開關QS1

、QS2和QS3及高壓變頻器組成（如圖3）。其中要求QS2和QS3不能同時閉合
，在機械上實現互鎖。高壓隔離開關QS1
、QS2、SQ3加裝電磁鎖，電磁鎖的操作電源使用QF的輔助觸點閉鎖。隻有當QF斷開時，QS1、QS2、SQ3的電磁鎖才能得電
，可以正常操作。在變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開，變頻器得電啟動後，電機處於變頻運行狀態
；工頻運行時
，QS3閉合，QS1和QS2斷開，QF閉合後，電機實現工頻直接啟動
，恢複改造前的運行狀態。

 

1.現場技術數據：

--改變頻後比工頻運行時的參數對比表：

--年運行時間T：360天；

--上網電價L：0.65元，節電費總額M。

2.未改造前
，電機工頻狀態下的年耗電量計算：

電動機在工頻狀態下，現場運行記錄如下：

輸入電壓U_d：6kV；輸入電流I_d平均值：47A，

P：電動機功率
；I：電動機輸入電流；U：電動機輸入電壓
；cosφ：功率因子。

計算公式：P_d = ×U×I×cosφ= ×6×47×0.47=230kW，

年運行時間 T=360×24=8640h，

累計年耗電量：C_d= T×P_d=8640×230=1987200度，

因此，采用工頻運行時年用電費=1987200×0.65=1291680元≈129.2萬元。

3.改造後
，電機變頻狀態下的年耗電量計算：

電動機在變頻狀態下，現場運行數據如下；

輸入電壓Ub=6KV；輸入電流Ib=7A，

計算公式：Pb = ×6×7×0.85=62kW
，

采用變頻運行時, 累計年耗電量Cb=8640×62=535680度，

因此，年用電費=535680×0.65=348192元≈34.8萬元。

4.節能計算：

根據公式：ΔC= C_d－C_b，節電率=（ΔC/C_d）×100% ，

得出下麵的數據：

年節電量：ΔC=C_d－C_b = 1987200-535680=1451520度，

節電率：（ΔC/C_d）×100% =1451520/1987200=73.0%，

節省電費為M=1291680-348192=943488元≈94.3萬元。

采用變頻調速後
，帶來的最大好處有以下幾點：

1.電機實現軟啟動，電機啟動電流遠遠小於額定電流，啟動時間相應延長，對電網衝擊很小。

2.壓縮機出入口壓力差降低了很多。以前壓差5公斤，設備嘯叫嚴重，能達到120分貝；改變頻後壓差為0.8公斤
，噪音僅為75分貝左右。從而減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷，降低了噪音

，有效的延長了電機的使用壽命，相應地延長了許多零部件的壽命
；同時極大的減輕了對管道的衝擊
，有效延長了管道的檢修周期，減少了檢修維護開支
，節約大量維護費用。

3.輸入電流減少很多，以前電流很多都做了無功，浪費極大。下圖4的運行參數為例，可見其輸入電流減少了很多。

4.提高了功率因數。

我(wo)公(gong)司(si)通(tong)過(guo)對(dui)循(xun)環(huan)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)電(dian)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)改(gai)造(zao)，有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)了(le)之(zhi)前(qian)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)出(chu)現(xian)的(de)啟(qi)動(dong)困(kun)難(nan)問(wen)題(ti)
，改(gai)善(shan)了(le)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)
，延(yan)長(chang)了(le)設(she)備(bei)檢(jian)修(xiu)周(zhou)期(qi)，並(bing)且(qie)取(qu)得(de)了(le)良(liang)好(hao)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。隨(sui)著(zhe)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)器(qi)市(shi)場(chang)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)成(cheng)熟(shu)
，將(jiang)會(hui)有(you)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)設(she)備(bei)列(lie)入(ru)改(gai)造(zao)之(zhi)列(lie)，為(wei)國(guo)家(jia)的(de)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)作(zuo)出(chu)貢(gong)獻(xian)。

參考文獻

[1].高壓變頻調速係統HARSVERT-A係列技術手冊  北京利德華福電氣技術有限公司

[2].高壓變頻器應用資料彙編－石化行業           北京利德華福電氣技術有限公司