变频调速节能技术在石油化工行业中防爆电机上应用 4页

'14变频调速节能技术在石油化工行业中防爆电机上的应用《电气防爆》2010，4变频调速节能技术在石油化工行业中防爆电机上的应用汪学峰(中国石化集团公司九江石油化工总厂，江西九江332004)[关键词]石油化工；防爆；变频调速；节能[摘要]介绍了变频调速节能技术在防爆电动机上的应用情况，列举渣油进料泵、加热炉鼓风机和液氨输送泵等防爆电动机变频节能改造应用实例。实践证明，应用变频调速技术，不仅减少了防爆电动机、风机、泵和阀门等设备的故障率，延长其使用寿命，而且节约电能效果显著，从而实现了电动机、风机、泵类设备的经济运行，提高了企业的经济效益和社会效益，推进了石油化工企业节能降耗、降本增效和可持续性发展。[中图分类号]TM30[文献标识码]A[文章编号】1004—9118(2010)04—0014—04ApplicationofFrequencyControlPower—-savingTechnologyonExplosion—·proofMotorUsedinPetrodsemicalIndustryWANGXue——feng(SinopecCorpJu"4iangPetrifactionCorrg~y，螂JiNang3321304)Keywords：petrochemicalindustry；explosionpmtecfion；frequencycontrol；saveenergyAbstract：Frequencycontrolpower——savingtechnologyonexplosionproofmotorpracticedinJiu-jiangpetrochemicalcompanyofsinopeccorporationisintroducedinthispaper．Meanwhile，itenumeratestherebuildexampleofitsapp~cationonshfeedpumpofresidualoil．heaterblowerandtransferpumpofliquidammonia．3"hepracticeprovedthatapplicationoffrequencycontroltechnologynot0I1lyreducesthefailurerateandprolongtheservicelifefortheequipmentssuchasexplosion—proofmotor，blowerfan，pumpingmachineandvalve，butalsosavetheelectricenergysignificant．Thereby，itr~lizesteheconomicaloperationforsuchequipments，toinc~,a$ebothofeconomicandsocialbenefitsforthema／lu-facturersandpushontheenergysaving，thecontinuingdeclineoftheeficiencytopromote，buildlow—costandsustainabledevelopmentamongtheenterprisesinpetrochemicalindustry．种类型防爆电机的变频调速产品。O引言几年来，九江石化公司对具有节能潜力的风防爆电机作为主要的动力设备，在石油化工、机、泵和压缩机配套的驱动电机进行变频调速节石油天然气、化学工业、煤矿、冶金等行业广泛应能改造，在该公司炼油、化工、化肥等生产装置用。通常用于驱动泵、风机、压缩机和其它传动机的防爆电机上广泛采用各种型号的变频器，先后械。防爆电机节能潜力巨大，目前我国加大高效对化肥气化炉渣油进料泵、液氨输送泵、常减压率防爆电机产品的研发力度，已经研制开发了各加热炉鼓风机、催化解析塔进料泵、延迟焦化溶[收稿13期]2010—10—08[作者简介]汪学峰，男，1978年生，工程师，2O04年毕业于南昌大学机电工程及自动化专业，主要从事机电设备管理工作。 《电气防爆》2010，4变频调速节能技术在石油化工行业中防爆电机上的应用l5剂泵、原油输送泵、聚丙烯挤压造粒机组、热电l变频调速技术在气化炉渣油进料锅炉排粉风机等生产装置重要机泵的防爆电机，泵防爆电机上的应用进行了变频调速节能改造，均取得了较好的节能效果，提高了企业的经济效益和社会效益，推进渣油进料泵A—GA101是九江石化公司3O了石油化工企业的节能降耗、降本增效和可持续万合成氨装置的重要设备，其作用是将减压渣油、性发展。脱油沥青等原料输送到气化炉。渣油进料泵的驱实践证明，应用变频调速节能技术控制风机、动电机为德国西门子防爆电动机，机泵关键技术泵类负载是一种先进、科学的控制方法。利用变参数为：电动机功率75kW，转速2982r／min，额定频器内置的PID调节软件，可以根据工艺负荷精电压380V，额定电流140A，额定出口流量为确地自动调节电动机输出频率和转速，保持恒定28．52，h。原系统采用仪表控制系统控制出口阀的水压、风压，满足生产装置工艺系统要求的压门的方法控制介质流量，即差压变送器检流量力。实际应用证明，当电机在额定转速的80％运信号送至PID调节器，再由PID调节器输出控制行时，节能效率可以达到4o％。变频调速器还可信号，控制出口调节阀的开度，从而控制出口介质以实现大型防爆电动机的启动和软停机，避免了流量，保持流量稳定。电动机启动电流对电力系统的冲击，不仅减少了原系统运行中存在以下问题：仪表控制系统电动机、机泵和阀门设备故障率，延长其使用寿信号滞后，调节阀故障高，控制精度低，出口介质命，而且节约电能效果显著，从而实现了电动机、流量波动大；出口阀门的节流量较大，已接近泵额风机、泵类设备的经济运行。变频调速节能原理定流量的一半，浪费了大量的电能；电机运行时产矢量图见图1。生机械振荡，振动值一直较高；防爆电动机工作在额定转速，出力不变，消耗电能；电动机运行噪声较大；泵和管线阀门承受的压力较大，经常造成机封损坏导致介质泄漏；设备故障率高，经常造成泵打不上量，严重影响了渣油进料泵长周期运行和化肥装置安全平稳生产。2009年6月，九江石化公司利用化肥装置停工检修的时机，选用西门子公司成套变频设备，对3台渣油进料泵(2台运行、1台备用)的防爆电机进行变频优化节能改造。投入运行后，工艺控制平稳。由于变频器的高精度调节，调节信号有高速传递性，减少了以前仪表控制系统信号滞后现圈1变频调速节能原理矢量图象，解决了由于调节阀故障高给生产带来的影响。九江石化公司已经投入资金5000多万元用变频调速系统控制精度高，工艺运行指标得到了于风机、水泵变频调速节能技术改造，平均投资回优化，出1：3阀全开，电动机降速运行，管网压力稳收期约2年。截至2010年l0月，九江石化公司定，减少了工艺设备的泄漏，降低了机泵磨损和电已投入运行的变频调速器有485台，总装机容量达到16000kW。若按每台设备平均节电率40％机温升，机泵故障率大幅降低。计算，则每年至少可节约电能4200万kW·h，每变频技术改造节能效果显著，节电率达到年仅节约电费一项就达2500多万元，节约设备70％，按年运行8000小时计算，2台渣油进料泵维修费、材料费100多万元。年节约电量：节电率×电动机工频功率×工作时以下介绍变频调速技术在九江石化公司炼间×台数=7O％×75kW×8000hX2台=油、化肥、化工等主要生产装置防爆电机上的应840000kW·h；节约电费：节电量X电价=用。840000kW·h×0．6元／kW·h=504000元。 16变频调速节能技术在石油化工行业中防爆电机上的应用《电气防爆》2o10，4用变频器代替仪表调节阀，解决了由于调节矩来限制过电流，使变频器不跳闸，机泵继续运阀故障高给生产带来的影响，系统实现了软启动，转；(2)电压反馈控制功能——当电源电压变化减小了电机启动时大电流对电网的冲击。变频器时，可瞬时补偿输出电压，保证变频器稳定运行；投入运行1年来，运行安全可靠，自动化程度高，(3)学习加减速功能——根据负荷状态自动调整渣油进料泵流量控制精度高，可充分满足生产需最合适的加减速时间，方便设备调试；(4)自动节要，节能效果显著，取得了良好的经济效益。电运行方式功能——在确保负荷所需转矩的条件下，将电流降到最小，自动节电运行；(5)内置工频2变频调速技术在加热炉鼓风机防／变频切换时序电路，保证石油化工流程工业装置爆电机上的应用生产的连续性和可靠性，可以方便切换、互为备加热炉鼓风机是九江石化公司500万t，a常用。减压蒸馏装置加热炉烟气回收系统的重要设备，加热炉鼓风机经过变频节能改造投用一年风机防爆电机输出功率为185kW，原设计是通过来，变频调速器操作安全平稳，具有过载、过压、过调节风门挡板实现风量调节，设备运行能耗长期流、欠压、电源缺相等自动保护功能，实现了风量、居高不下。风压闭回路自动调节控制。驱动电机可以实现软加热炉鼓风机原设计方案负载是根据满负荷启动和无级调整转速，消除了防爆电机启动时6工作需用量来设计选型，留有10％以上的裕量。倍的冲击电流，避开机械共振点，风机运行的振动但随着常减压蒸馏装置加工量、物料性质等工况值大幅降低，避免了鼓风机运行时的机械振荡，大的变化，实际需求功率也产生变化，流量、压力等大降低了设备故障率，延长了机械负载的运转寿工艺参数经常随工况的改变而改变，实际应用中命，减轻了设备维修工作量，节能效果明显。加热炉鼓风机大部分工作时间并非处于满负荷运变频器运转方式灵活多样、操作方便，操作人行状态，原来的电机恒速和机泵恒压恒流设计则员只需调节变频器面板上的电位器旋钮即可手动导致电能浪费；传统方法是通过调节出口或入口调整风量，也可以完全实现自动控制，并且可与加的挡板、管路阀门及调节阀开度来调节流量、压力热炉烟气回收系统自动控制装置进行电气、仪表等工艺参数，定速机泵输出功率被工艺物流吸收联锁，实现加热炉的自动保护及计算机控制，不会作有用功的仅占30％一40％，而60％一70％的电因鼓风机突发故障影响装置安全生产。根据工艺能消耗在挡板、阀门节流压降上，造成极大的电能负荷自动调节鼓风机电机输出频率，在约20Hz损失和浪费。按年运行876o小时计算，原设计时运行，防爆电机运行电流从原来的220A降至一台鼓风机每年消耗电能162万kW·h，电费高达90A，可满足常减压蒸馏装置2台加热炉的供风97万元。量，该台设备节电效率达到60％，据测算每年可为提高加热炉烟气回收系统工艺自动化控制节约电费约6o万元。水平，使控制方案与实际负荷相匹配，节约电能，3变频调速技术在液氨输送泵6kV提高经济效益。2009年3月，九江石化公司在炼高压防爆电机上的应用油装置停工检修期间对加热炉鼓风机的防爆电机进行变频节能改造，采用风机变频调速系统取代液氨输送泵T—GA101A是九江石化公司30低效率、高能耗的风门挡板节流控制，以提高加热万t／a合成氨装置的关键设备，将生产的液态合成炉烟气回收系统效率。氨输送到8000氨罐储存，该泵采用富士高压选用日本东芝公司专用于平方减转矩负载的防爆电动机，机泵关键技术参数：电机功率UP系列变频器。该变频器采用最新智能绝缘栅160kW，转速2975dmin，额定电压6kV，额定电流双极晶体管(IG阴)模块和东芝独特矢量运算控220A，介质密度675．6km3，流量91．4In2，h，无负制，有良好的技术性能。其主要特点有：(1)新的偏差，进口压力0．01—0．o8MPa，进口温度电流限制功能——当机泵超负荷时，通过抑制转一33℃，出口压力2．6MPa，额定扬程362m。 《电气防爆》2010，4变频调速节能技术在石油化工行业中防爆电机上的应用17液氨输送泵为立式离心泵，采用机械密封，由节能潜力仍然巨大。对此笔者认为应抓好以下几于电机长时间连续运转，负载波动大，电机运行时个环节的工作。产生机械振荡，振动值一直较高，加之液氨腐蚀性4．1成套设备制造环节较强，经常造成机封损坏出现氨泄露，液氨很容易要根据石油化工行业特点的需要，研发制造吸热气化，造成泵体气蚀，打不上量。设备故障率成套变频设备，在电力拖动系统大力推广和应用高，维修工作量大，基本上2～3个月就要检修更变频技术，进一步优化和完善系统配置，取得理想换机封，影响了设备长周期运行和装置安全平稳的节能降耗效果，达到提高企业经济效益的目的。生产。4．2工程设计环节2008年9月，九江石化公司对液氨输送泵防坚持同时设计、同时制造、同时订货、同时施爆电机进行变频节能改造，采用日本富士6kV、工、同时投用的“五同时”原则，推进变频节能技术160kW的高压变频调速系统，实现自动控制电动的推广普及。机转速来控制介质流量，使机泵出口阀处于全开4．3工业应用环节状态，扬程与管网阻力特性曲线相吻合，电动机降积极推广应用变频节能技术，使其成为石油速运行，电动机运行电流明显降低。氨输送泵及化工行业机泵电力控制的主要技术之一，对具有驱动电机各项运行参数都在正常范围之内，电机节能潜力的风机、泵和压缩机配套的驱动电机进实现了软启动，减小了大电机启动对电网的冲击，行变频调速节能改造，实现节电降耗的目的。电机轴承运行温度不超过60℃，振动、轴位移符4．4技术研发环节合相关技术标准要求，机泵运行时的机械振荡、振根据石油化工行业和其它行业的需求，进一动值大幅降低，轴承等机械部件磨损减少，避免了步开发、丰富变频调速技术与产品，使之系列化、泵的抽空现象，泵端面密封系统不易损坏，有效延标准化、高技术化，为石油化工企业提供更好的变长了机泵轴承、机械密封等易损件的使用寿命，减频器和成套技术装备。少了工艺设备的泄漏，机泵故障率大幅降低，提高5结束语了设备运行的安全可靠性，设备维护工作量减少，连续运行1年多，进行常规中修，实现了机泵的长石油化工产业是国民经济的支柱产业之一，周期运行。变频调速器的加速和减速时问可根据同时也是高能耗、高污染行业。多年来，我国政府工艺要求调节，机械特性硬，调速性能极好。液氨大力提倡、鼓励和支持企业推广高新技术实现节输送泵变频闭环自动控制时可用原有仪表信号，能减排目标，并且在资金上给予了很多优惠政策，能满足化肥生产装置长周期、连续生产各种严格为石油化工等高能耗行业进行节能降耗改造开辟的工艺技术要求。了新的途径。两年来，液氨输送泵防爆电机变频调速节能变频调速技术以其显著的节能效果、安全易技术改造获得了良好的节能效果，节电率达到控、优质无级平滑调速、高精度控制工艺参数、投60％，年节电5O多万kW·h。为炼油化工装置应资回收期短等优势，越来越广泛地应用在石油化用推广6kv高压防爆电机变频节能技术积累了工行业的多种与工艺设备配套的电力拖动设备经验，使之成为石油化工企业节能降耗的亮点。中。目前，变频调速技术已在石油化工行业的不4几点建议同领域、不同深度得到了推广和应用，特别是九江目前，变频调速技术已在石油化工行业的不石化公司等一批石油化工企业率先已实现了防爆同领域、不同深度得到了推广和应用，特别是九江电机变频调速技术的初步普及，也取得了良好的石化公司等一批领先的石油化工企业已实现了变节能效果，表明了它是石油化工等高能耗行业改频调速技术的初步普及，也取得了良好的节能效造挖潜、节能降耗、降本增效的有效途径，是石油果。但是，变频调速节能技术应用得还不够广泛，化工工业实现可持续发展的战略需要。'