金陵變頻調速技術在焦化車間的成功應1

1、變頻調速技術在焦化車間的成功應用 金陵石化公司煉油廠 科技處 李立巖 邵林保一、 概況 延遲焦化裝置是我廠的一個大型重油深加工裝置，原料為我廠常壓渣油，由常減壓車間供給，分為冷、熱兩種進料。裝置始建于1965年，目前加工能力為115萬噸/年，焦化是我廠深度加工重質渣油的一個重要裝置，它對于提高我廠輕油收率、消化重油、提高經(jīng)濟效益、開發(fā)化工綜合利用有著重要的作用。焦炭化是依靠高溫的作用使重質油（如重油、減壓渣油、重油油漿等）進行裂解和縮合反應，生產(chǎn)氣體、汽油、輕柴油、蠟油和石油焦的過程，因此說該裝置是作為我廠這樣一個燃料型煉廠的一個重要裝置之一，它的消耗在我廠的能源消耗中占的比例也是相當大的，其

2、能耗占全廠比例情況見表一。 焦化車間能耗占全廠能耗的比例情況表 表一 項目 全廠煉油能耗 千克標油/噸 焦化車間能耗 千克標油/噸 占全廠比例 % 九三年 62.55 24.05 38.45 九四年 69.77 29.28 41.97 九五年 71.33 29.18 40.91 九六年 72.9 29.09 39.90 九七年 72.64 28.12 38.71 九八年 85.57 29.05 33.95 九九年 81.49 29.48 36.18l 后建的一套焦化裝置能耗沒有計算在內(nèi)。從上表可以看出焦化車間的能耗占全廠的比例是相當大的，從早幾年的情況來看焦化車間所占全廠的能耗有上升的趨勢，但

3、是隨著我廠的發(fā)展，其它裝置的增加，焦化車間占全廠的能耗略有下降的趨勢，但是為了增加效益，就要提高加工深度，因此，為了我廠的均衡發(fā)展，也為了獲得更大的經(jīng)濟效益，我廠于1996年又新建了一套55萬噸/年的焦化裝置。因此，要降低全廠能耗首先降低占全廠能耗高的裝置的能耗是必要的，從焦化車間的能耗構成情況來看，該車間的能耗組成是燃料、電、蒸汽、水，因此要降低焦化車間的能耗就要從這幾方面入手，該車間自從建成以來一直注重節(jié)能管理，在多方面進行了節(jié)能改造，但是在節(jié)電方面一直進展不大，焦化車間上變頻器之前的用電情況見表二，7月份停工檢修前沒有用變頻器，而該車間的用電消耗主要是電機耗電，而我廠的電機的設計選型過程

4、中一般都偏大，因此不但電耗高，而且調節(jié)閥選型過大后，機泵出口壓力就會過高，造成機泵密封泄露，同時噪音過大，污染環(huán)境。隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻調速技術的開發(fā)與應用使得人們多年的夢寐以求的交流電動機無極優(yōu)質調速變?yōu)楝F(xiàn)實，也為各行各業(yè)提供了有效的電機節(jié)電途徑。我廠延遲焦化車間基本上用的是適應煉油行業(yè)的防爆鼠籠式交流電動機，而交流變頻調速器與這種電機可以很好的匹配，由變頻器控制電機的好處就是，可以使普通的防爆交流鼠籠式電動機進行軟啟動，無啟動電流過高的現(xiàn)象，同時可以使電機達到優(yōu)質的無極調速，極大的節(jié)約了電能，而且有著更為可靠的控制方式，因此使用變頻器為裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行提供了重要的保證，

5、應該說是節(jié)電史上的一次革命。二、 該車間的消耗分布表一列出了焦化車間近年的能耗情況，表二可以看出電耗在該車間能耗中所占的比例是很大的，那么降低電機電能消耗就理所當然的成了降低能耗的關鍵。眾所周知，設計人員進行設計和機泵選型時，都以最大加工負荷條件下流量為基準算出最大流體輸送管路所 焦化車間94年512月份用電情況 表二 項目 電單耗千克標油/噸 車間能耗千克標油/噸占全車間能耗的比例 % 5月 8.69 33.13 26.23 6月 8.13 34.81 23.36 7月 停工 / / 8月 6.51 31.15 20.89 9月 5.83 28.19 20.68 10月 6.14 28.11

6、 21.84 11月 6.31 28.05 22.50 12月 6.48 28.47 22.76需總壓頭再加上一定的富裕量，由此選擇一個揚程和流量都能滿足其工藝要求的機泵，如果沒有正好與之匹配的機泵，就只好選擇揚程和流量都稍大的型號的機泵。而對于裝置的某個機泵而言，從管路特性曲線圖可知，當管路流量變大時，作為通常恒速的機泵所能提供的揚程是隨流量的增大而降低，因此在滿足大流量下的管路壓頭的要求的機泵在低流量條件下所提供的揚程勢必會遠大于管路阻力所需的壓頭。為了機泵的正常運轉，只有關小管路上的閥門，制造人為的阻力損失來平衡消耗機泵多余的揚程，致使噪音很大，閥門極易泄露。為此只好將調節(jié)閥開度轉移到泵

7、出口閥上，有些泵出口閥開度只有1/3甚至更小。面對上述情況決定在延遲焦化車間投用變頻調速系統(tǒng)，從而走出一條節(jié)電挖潛增效的新路子。三、 變頻調速技術的應用意義由上述分析可以看出當裝置低處理量運行時的電能的浪費是驚人的，隨著電子技術的發(fā)展，大功率晶體管和可關晶閘管技術的成熟，推動了高效變頻調速技術的發(fā)展。因為電機的轉速與流量成正比（n./n.=q./q.），當泵的轉速下降時，泵的效率可以基本保持不變或稍有下降，而電機功率卻下降了，需要的實際功率就下降了，由于電機的節(jié)電率為： n%=（1-n./n.）100%n. 表示對于同一臺電機恒轉速下電機的實際功率（千瓦）；n. 表示對于同一臺電機轉速下降后電

8、動機實際功率（千瓦）；n 表示節(jié)電率（%）。因為電機的功率與電機的轉速立方成正比，所以當電機轉速下降時，電機的實際功率也就下降。經(jīng)過嚴密的技術分析與論證，我們于94年7月在延遲焦化車間投用這一新技術，首先選擇在機泵型號選擇過大的、流量波動大的、調節(jié)閥選擇較大的這樣的機泵安裝投用變頻器，以期以最小的投入，取得最大的效益，這一年我們共安裝了11臺變頻調速器，安裝情況見表三。四、 變頻器在延遲焦化車間的成功應用雖然變頻器的技術是非常先進的，但是如何應用于我們的實際操作之中才是最重要的。如果它的技術的先進性得不到有效的發(fā)揮，從而所獲得的效益就不可能理想。變頻器的功能很多，優(yōu)質的無級調速；軟啟動；轉矩補

9、償；可限上下速；跟蹤再啟動；過熱預報警等等，都是十分先進可行的功能，該裝置所上的變頻器的型號、機泵的泵號、及控制方式見表三。 變頻器及其回路控制參數(shù)表 表三 機泵及其工藝位號 變頻器型號控制回路的形式及參數(shù)選擇泵1c 原料泵frn160p7-4ex閉路控制 流量泵4 汽油泵mf-45k-380閉路控制 液位泵7 輕蠟油泵mf-110k-380閉路控制 液位（雙回路）泵8a 重蠟油泵mf-45k-380閉路控制 液位泵10 柴油泵mf-110k-380閉路控制 液位（雙回路）泵24 補充吸收劑泵mf-45k-380閉路控制 流量泵21 脫吸塔進料泵mf-45k-380閉路控制 流量泵25 穩(wěn)定塔

10、進料泵mf-75k-380閉路控制 液位泵45 除氧水泵mf-45k-380閉路控制 液位泵46 a循環(huán)熱水泵vt200s 閉路控制 流量3#爐風機mf-22k-380開環(huán)控制 排煙氧含量1. 首先利用變頻器的閉環(huán)控制進行電機的無級調速。由于電機電源的頻率降低，轉速下降，從下面表四中可以看出機泵正常運轉后， 轉速的頻率大多在20多hz，最大頻率為40hz。轉速降到原來額定轉速的30%到80%之間，電機和機泵都處于輕載運行，機泵軸承的機械磨損減少很多，泵的密封和其他的配件壽命也大大地延長。 安裝變頻器后機泵的標定數(shù)據(jù)一覽表 表四泵型號是否投用變頻器 功率 kw 電流 a 頻率 h z 轉速 r/

11、min泵出口壓力 mpa泵出口流量 噸/時 節(jié)電率 %原料泵 投前193.83515029882.7125 投后67.2127.134.2920300.6912565.32汽油泵 投前33.460.55029702.020.4 投后18.6621.840.521001.352344.13蠟油泵 投前88.81545029701.699.3 投后18.1843.527.816660.799.379.52脫吸塔 投前34.5061.85029702.142.7進料泵 投后6.0915.724.314401.1553.282.32重蠟泵 投前40.1071.45029701.118.9 投后2.79

12、.51911350.31993.27柴油泵 投前78.891415029701.455.4 投后26.1358.135.420901.155.466.88補充吸收 投前 19.837.15029702.617.16劑泵 投后9.2722.923.513881.614.453.18穩(wěn)定塔進 投前64.8117.65029702.1539.13料泵 投后14.421.125.614971.4046.977.78除氧水泵 投前3560.45029703.14.9 投后11.5826.73320000.951466.91循環(huán)熱水 投前1352285029701.2210 投后46.2346371112

13、1.19665.783#風機 投前14.9501480 投后1.594.919.1757589.322.節(jié)電效果十分明顯，從上表可以看出，上了變頻器后，機泵的節(jié)電率從44.13%到93.27%，而這11臺變頻器總節(jié)電為500kw.h ，全年節(jié)電為432萬度電，每度電按0.51計，全年回收節(jié)電效益為220萬元，投入按變頻器每千瓦1200元計算，按投入回收效益比計算，那么回收期僅為6個多月，從94年511月份的用電情況也可以看出7月份安裝投用變頻器后裝置的電單耗有明顯的下降。由于電子技術的飛速發(fā)展，所以相同型號同功能的變頻器的價格還在下降，而電費價格卻一直沒有下降，以后上變頻器投資回收期還將縮短。

14、3.由于煉油行業(yè)要求有穩(wěn)定的轉速，所以該裝置變頻器的控制方式均采用閉環(huán)控制，即將電機轉速信號測出，轉變成0-10v或4-20ma的標準信號，與給定值頻率的模擬量進行比較，然后將信號輸進調節(jié)器（pid，pim），進行調節(jié)后輸出給變頻器，這樣可以隨時休正轉速的偏差量，進行轉速控制，調節(jié)器就是儀表，也可以用計算機，變頻器有標準接口進行連接。配裝有變頻器的電機既是泵的動力源又是回路調節(jié)控制執(zhí)行機構，控制工藝參數(shù)不經(jīng)氣動調節(jié)閥控制，加上變頻器控制全部是電信號傳遞，可視為平滑的無級調速過程，從記錄紙上可以看出其記錄線比控制閥控制線要平滑的多，從而為調節(jié)產(chǎn)品質量提供了更精確調整，提高了產(chǎn)品質量和收率，創(chuàng)造了

15、可觀的經(jīng)濟效益。4.投用變頻器后，由于用變頻器精確控制機泵的轉速來調節(jié)泵的流量，因此機泵因流量的變化轉速也相應有了很大變化，如循環(huán)熱水泵，上變頻器前標定時的流量為210噸/時，而上變頻器后由于裝置的生產(chǎn)發(fā)生了變化，此時該泵的流量僅為96噸/時，按照以往該機泵就會處于大馬拉小車的狀況，造成能源的浪費，而投用變頻器后，該機泵的有功功率僅為46.23千瓦，投用變頻器前的有功功率則為135千瓦，同時泵出口的壓力由1.2mp下降到0.75mp，節(jié)能能力由此可以看出是非常明顯的。5.投用變頻器后，由于控制閥完全能夠全開或取消，所以完全徹底的消除了控制閥因截流而產(chǎn)生的大電流，如原料泵雖然上變頻器前后的流量沒有變化，但是由于調節(jié)閥全開，泵出口閥全開，使得機泵上變頻器前后泵出口壓力變化很大，上前泵出口壓力0.65mp，上后為2.7mp，因此而使電機節(jié)能65.42%。同時消除了控制閥因截流造成的尖嘯聲，改善了操作環(huán)境，有利于操作工的身心健康。6.由于機泵上變頻器后，機泵的出口閥及調節(jié)閥全開，因此泵出口壓力下降很大，沿途的管路的壓力也相應下降，相當于機泵升了一級進行工作，因此機泵的維護量降低很大，上了變頻器后，大受鉗、電、儀維護人員的歡迎。7.同時充分利用變頻器的其它優(yōu)質性能造福于煉油行業(yè)