变频调速节能技术在石油化工行业的应用 3页

'第3期中氮肥No．32010年5月M—SizedNitrogenousFertilizerProgressMav2010变频调速节能技术在石油化工行业的应用汪学峰(中石化九江石化公司，江西九江332004)[中图分类号]TM921．51[文献标识码]B[文章编号]1004—9932(2010)03—0023—03来的电机恒速和机泵恒压恒流设计存在较大的电0引言能浪费。传统方法是通过调节出口或入口的挡在石油化工企业生产过程中，电动机是应用板、管路阀门及调节阀开度来调节流量、液面等最广和数量最多的电气设备之一，其负载大部分工艺参数，定速机泵输出功率被工艺物流吸收做是风机、水泵等。早期设计的炼化装置机泵设备有用功的仅占30％～40％，而60％一70％的电一般未考虑使用变频器，但是也并非所有机泵设能消耗在挡板、阀门节流压降上，造成极大的电备都适合使用变频器。首先要考虑工艺要求的功能损失和浪费。机泵节能的根本在于如何使控制能，其次是经济效益。一般而言，风机、水泵类方案与实际负荷相匹配，在控制过程中降低阀门负载大多是根据满负荷工作需用量来设计选型，阻力，提高系统效率，这就为石油化工行业应用都留有10％以上的富余量。此外，随着生产装变频调速节能技术提供了广阔的发展领域。置加工量、物料性质等工况的变化，实际需求功中国石化股份有限公司九江石化公司是江西率也发生变化，流量、液面、压力等工艺参数经省唯一的炼油、化肥、化工配套生产的国有特大常随工况的变化而改变。实际应用中，风机、水型石油化工联合企业，是中国石化长江沿江主要泵大部分工作时间并非处于满负荷运行状态，原炼化企业之一，有50多套生产装置，拥有6500kt／a原油综合加工能力和300kt／a合成氨、520[收稿日期]2009—11-27kt／a尿素、100kt／a聚丙烯、30kt／a硫磺生产[作者简介]汪学峰(1978一)，男，江西南昌人，工程师。能力。为了降低电气设备的能耗和故障率，该公果气气比发生较大变化，偏离原来的操作指标，压甲醇装置生产时的弛放气气量按最小1000以实际操作的气气比为准，操作指标另行调整。m。／h计算，弛放气中的CH含量按10％、CO+同时由于甲醇弛放气回收入气化炉后，系统气质H含量按72％计，则弛放气回收后每小时多产可能会有所变化，合成氨系统要实时根据系统甲有效气1000×10％×3．3+1000×72％：1050烷含量调整普里森负荷，以确保氨合成系统的正In。；吨氨所消耗的氢氮气按2800m。计，则每常运行。小时多产液氨[720+330+(720+330)÷3]÷仪表车间要加强巡检和日常维护，必须确保2800=0．50t，每天多产液氨12t，由此产生的气化炉炉膛热电偶温度指示准确(炉膛至少设经济效益十分可观。置2只热电偶)，气化气甲烷自动分析仪指示应准确、灵敏。在操作过程中，PC151-307压力低4结语于或等于PC151．307B时，弛放气阀门自动关闭1a的运行结果表明，将弛放气引入合成氨并同时发出声光报警。3．3回收效益气化炉回收H、CH和CO的方法适合我公司的2007年11月27日，弛放气至天然气总管实际，节能降耗效果明显，值得同类型企业的管线经吹除、试漏后进行弛放气回收试烧。低借鉴。 ·24·中氮肥第3期司积极开展科技攻关和技术改造，应用和推广电振动、轴位移符合相关技术标准要求，机泵运行机变频调速节能高新技术，有计划地组织对重要时的机械振荡、振动值大幅降低，轴承等机械部生产装置的关键电气设备变频调速进行系统优化件磨损减少，避免了泵的抽空，泵端机械密封无配置和完善，取得了较好的节能效果，提高了企故障运行时间延长，实现了机泵的长周期运行。业的经济效益。变频调速器的加速和减速时间可根据工艺要求调据不完全统计，九江石化公司已经投人资金节，最快可达0．2s；调速范围0．5％一100％，5000多万元用于风机、水泵驱动电机的变频调调速精度达0．5％，机械特性硬，调速性能极速节能技术改造，平均投资回收期约2a。截至好。液氨输送泵变频闭环自动控制时可用原有仪2009年11月底，九江石化公司已投入运行的变表信号，能满足化肥生产装置长周期、连续生产频调速器有462台，总装机容量达到16000kW。的各种严格工艺技术要求。液氨输送泵变频调速若按每台设备平均节电率40％计算，则每年至节能技术改造后取得了良好的节能效果，节电率少可节约电能4200万kW·h，每年仅节约电费达到60％，年节电50多万kW·h。一项就达2500多万元，节约设备维修费、材料2变频调速技术在炼油装置鼓风机上的应用费100多万元。加热炉鼓风机是九江石化公司5000kt／a常1变频调速技术在化肥装置液氨输送泵6kV高减压装置加热炉烟气回收系统的重要设备，风机压电动机上的应用输出功率为185kW，原设计是通过调节风门挡液氨输送泵T—GA101A是九江石化公司300板实现风量调节，设备运行能耗长期居高不下。kt／a合成氨装置的关键设备，其作用是将生产的为提高加热炉烟气回收系统工艺自动化控制水液态合成氨输送到8000m。氨罐储存。该泵高平，节约电能，提高经济效益，九江石化公司在压电动机为日本富士公司产品，机泵关键技术参炼油装置2009年3月停工检修期间对其进行变数为：电机功率160kW，转速2975r／rain，额频节能改造，采用风机变频调速系统取代低效定电压6kV，额定电流220A，介质密度675．6率、高能耗的风门挡板节流控制。选用的变频器kg／m，流量91．4m／h，无负偏差，进口压力为日本东芝公司专用于平方减转矩负载的A5P0．01～0．08MPa，进口温度一33℃，出口压力系列变频器。该变频器采用最新智能绝缘栅双极2．6MPa，额定扬程362m。晶体管(IGBT)模块和东芝独特矢量运算控制。液氨输送泵为立式离心泵，采用机械密封。其主要特点如下。在电机长时问连续运转过程中，由于负载波动(1)电流限制功能。当机泵超负荷时，通大，电机运行时产生机械振荡，振动值一直较过抑制转矩来限制过电流，使变频器不跳闸，机高；液氨腐蚀性较强，经常造成机封损坏而漏泵继续运转。氨；液氨很容易吸热气化，造成泵体气蚀，打不(2)电压反馈控制功能。当电源电压变化上量。该设备故障率高，基本上2～3个月就要时，可瞬时补偿输出电压，保证变频器稳定检修更换机封，影响了设备的长周期运行和装置运行。的安全平稳生产。(3)加减速功能。根据负荷状态自动调整2008年9月，九江石化公司采用Et本富士最合适的加减速时间，方便设备调试。公司6kV、160kW的高压变频调速系统对液氨(4)自动节电运行方式功能。在确保负荷输送泵驱动电机进行变频节能技术改造，实现了所需转矩的条件下，将电流降到最小，自动节电靠自动控制电动机转速来控制介质流量，使机泵运行。出口阀处于全开状态，扬程与管网阻力特性曲线(5)内置工频／变频切换时序电路，保证石相吻合，电动机降速运行，运行电流明显降低。油化工流程工业装置生产的连续性和可靠性，可氨输送泵及驱动电机各项运行参数都在正常范围以方便地切换，互为备用。之内，电机实现了软启动，减小了大电机启动对加热炉鼓风机经变频节能改造后，变频调速电网的冲击，电机轴承运行温度不超过6O℃，器操作安全平稳，具有过载、过压、过流、欠 第3期汪学峰：变频调速节能技术在石油化工行业的应用·25·压、电源缺相等自动保护功能，实现了风量、风按年运行8000h计算，2台渣油进料泵年节约压闭回路自动调节控制。驱动电机可以实现软启电量：节电率×电动机工频功率×工作时间×台动和无级调整转速，消除了电机起动时6倍的冲数=70％×75×8000x2=840000kW·h；节约击电流，避开了机械共振点，风机运行的振动值电费：节电量×电价=840000×0．6=504000大幅降低，避免了鼓风机运行时的机械振荡，大元。维护量大幅减少，由于出口阀全开，电动机大降低了设备故障率，节能效果明显。变频器运降速运行，使得管网压力下降，减少了工艺设备转方式灵活多样，操作方便，操作人员只需调节的泄漏，降低了机泵磨损和电机温升，设备维护变频器面板上的电位器旋钮即可手动调整风量。周期延长。变频器既可手动控制也可完全自动控制，并且还用变频器代替调节阀，解决了由于调节阀故可与加热炉烟气回收系统自动控制装置进行电障率高给生产带来的影响，使设备的维护量减气、仪表联锁，实现加热炉的自动保护及计算机少，系统实现了软启动，减小了电机启动时对电控制，不会因鼓风机突发事故影响装置安全生网的冲击。变频器投人运行1a来，运行可靠，产。根据工艺负荷自动调节鼓风机电机输出频自动化程度高，渣油进料泵流量控制精度高，可率，在约2OHz时运行，电机运行电流从原来的以充分满足生产需要，节能效果显著，取得了良220A降至90A，可以同时满足常减压装置2台好的经济效益。加热炉的供风量，设备节电效率达到60％。据4几点建议测算，每年可节约电费6O余万元。目前，变频调速技术已在石化行业的不同领3变频调速技术在化肥装置渣油进料泵上的域、不同深度得到了推广和应用，特别是九江石应用化公司等一批领先的石化企业已实现了变频调速渣油进料泵A—GA101是九江石化公司300技术的初步普及，也取得了很好的节能效果。但kt／a合成氨装置的重要设备，其作用是将减压渣是，该节能技术应用得还不够广泛，潜力仍然巨油原料输送到气化炉。渣油进料泵的驱动电机为大。对此笔者认为应抓好以下几个环节的工作。德国西门子公司产品，功率75kW，转速2982(1)成套设备制造环节。要根据需要，在r／min，额定电压380V，额定电流140A，额定电力拖动系统大力应用变频调速技术。出VI流量28．52m／h。原系统采用控制出VI阀(2)工程设计环节。坚持同时设计、同时门的方法进行控制，即将差压变送器检测流量信订货、同时施工、同时投用的“四同时”原则，号送至PID调节器，再由PID调节器输出控制信推进变频节能技术的推广普及。号，控制出口调节阀的开度，从而控制出口流(3)应用环节。积极推广应用变频节能技量，保持流量稳定。原系统运行中存在以下问术，使其成为石油化工行业机泵电力控制的主要题：节流量较大，泵出口阀的节流量已接近泵额技术之一，实现节电降耗的目的。定流量的一半，浪费大量的电能；控制精度低，(4)研发环节。进一步开发、丰富变频调出口流量波动较大；电机工作在额定转速，出力速技术与产品，使之系列化、标准化、高技术不变，消耗电能；电机噪音较大，泵和管线阀门化，为石油化工企业提供更好的变频器和成套技承受的介质压力较大，易造成泄漏。术系统。2008年5月，九江石化公司利用化肥装置5结束语检修的时机，选用德国西门子公司成套变频设备对3台渣油进料泵(2开1备)的电机进行变频变频调速技术以其显著的节能、易控、无级优化节能改造。改后投入运行，工艺控制平稳。平滑调速、投资回收期短等优势越来越广泛地应由于变频器的高精度调节，调节信号有高速传递用在石油化工行业的多种与工艺设备配套的电力性，减少了以前仪表控制系统带来的滞后，从而拖动设备中。该技术在九江石化公司的成功应用使系统控制精度提高，压力稳定，工艺运行指标表明了它是石油化工等高能耗行业改造挖潜、增得到了优化。节能效果显著，节电率达到70％，加效益的一条有效途径。'