金陵變頻調(diào)速技術(shù)在焦化車間的成功應(yīng)1

1、變頻調(diào)速技術(shù)在焦化車間的成功應(yīng)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(jìn)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(zhì)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(jì)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(zhì)油（如重油、減壓渣油、重油油漿等）進(jìn)行裂解和縮合反應(yīng)，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(dāng)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(biāo)油/噸 焦化車間能耗 千克標(biāo)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(dāng)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(jì)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(gòu)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(jìn)行了節(jié)能改造，但是在節(jié)電方面一直進(jìn)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(jī)耗電，而我廠的電機(jī)的設(shè)計選型過程

4、中一般都偏大，因此不但電耗高，而且調(diào)節(jié)閥選型過大后，機(jī)泵出口壓力就會過高，造成機(jī)泵密封泄露，同時噪音過大，污染環(huán)境。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用使得人們多年的夢寐以求的交流電動機(jī)無極優(yōu)質(zhì)調(diào)速變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，也為各行各業(yè)提供了有效的電機(jī)節(jié)電途徑。我廠延遲焦化車間基本上用的是適應(yīng)煉油行業(yè)的防爆鼠籠式交流電動機(jī)，而交流變頻調(diào)速器與這種電機(jī)可以很好的匹配，由變頻器控制電機(jī)的好處就是，可以使普通的防爆交流鼠籠式電動機(jī)進(jìn)行軟啟動，無啟動電流過高的現(xiàn)象，同時可以使電機(jī)達(dá)到優(yōu)質(zhì)的無極調(diào)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(yùn)行提供了重要的保證，

5、應(yīng)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(jī)電能消耗就理所當(dāng)然的成了降低能耗的關(guān)鍵。眾所周知，設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計和機(jī)泵選型時，都以最大加工負(fù)荷條件下流量為基準(zhǔn)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(biāo)油/噸 車間能耗千克標(biāo)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(yáng)程和流量都能滿足其工藝要求的機(jī)泵，如果沒有正好與之匹配的機(jī)泵，就只好選擇揚(yáng)程和流量都稍大的型號的機(jī)泵。而對于裝置的某個機(jī)泵而言，從管路特性曲線圖可知，當(dāng)管路流量變大時，作為通常恒速的機(jī)泵所能提供的揚(yáng)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(jī)泵在低流量條件下所提供的揚(yáng)程勢必會遠(yuǎn)大于管路阻力所需的壓頭。為了機(jī)泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，只有關(guān)小管路上的閥門，制造人為的阻力損失來平衡消耗機(jī)泵多余的揚(yáng)程，致使噪音很大，閥門極易泄露。為此只好將調(diào)節(jié)閥開度轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)速技術(shù)的應(yīng)用意義由上述分析可以看出當(dāng)裝置低處理量運(yùn)行時的電能的浪費(fèi)是驚人的，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，大功率晶體管和可關(guān)晶閘管技術(shù)的成熟，推動了高效變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。因為電機(jī)的轉(zhuǎn)速與流量成正比（n./n.=q./q.），當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速下降時，泵的效率可以基本保持不變或稍有下降，而電機(jī)功率卻下降了，需要的實(shí)際功率就下降了，由于電機(jī)的節(jié)電率為： n%=（1-n./n.）100%n. 表示對于同一臺電機(jī)恒轉(zhuǎn)速下電機(jī)的實(shí)際功率（千瓦）；n. 表示對于同一臺電機(jī)轉(zhuǎn)速下降后電

8、動機(jī)實(shí)際功率（千瓦）；n 表示節(jié)電率（%）。因為電機(jī)的功率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速立方成正比，所以當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降時，電機(jī)的實(shí)際功率也就下降。經(jīng)過嚴(yán)密的技術(shù)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(shù)，首先選擇在機(jī)泵型號選擇過大的、流量波動大的、調(diào)節(jié)閥選擇較大的這樣的機(jī)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(diào)速器，安裝情況見表三。四、 變頻器在延遲焦化車間的成功應(yīng)用雖然變頻器的技術(shù)是非常先進(jìn)的，但是如何應(yīng)用于我們的實(shí)際操作之中才是最重要的。如果它的技術(shù)的先進(jìn)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(zhì)的無級調(diào)速；軟啟動；轉(zhuǎn)矩補(bǔ)

9、償；可限上下速；跟蹤再啟動；過熱預(yù)報警等等，都是十分先進(jìn)可行的功能，該裝置所上的變頻器的型號、機(jī)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(jī)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(bǔ)充吸收劑泵mf-45k-380閉路控制 流量泵21 脫吸塔進(jìn)料泵mf-45k-380閉路控制 流量泵25 穩(wěn)定塔

10、進(jìn)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(fēng)機(jī)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(jìn)行電機(jī)的無級調(diào)速。由于電機(jī)電源的頻率降低，轉(zhuǎn)速下降，從下面表四中可以看出機(jī)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后， 轉(zhuǎn)速的頻率大多在20多hz，最大頻率為40hz。轉(zhuǎn)速降到原來額定轉(zhuǎn)速的30%到80%之間，電機(jī)和機(jī)泵都處于輕載運(yùn)行，機(jī)泵軸承的機(jī)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(jī)泵的標(biāo)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(zhuǎn)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(jìn)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(bǔ)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(jìn) 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(fēng)機(jī) 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(jī)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(shù)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(fèi)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(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速信號測出，轉(zhuǎn)變成0-10v或4-20ma的標(biāo)準(zhǔn)信號，與給定值頻率的模擬量進(jìn)行比較，然后將信號輸進(jìn)調(diào)節(jié)器（pid，pim），進(jìn)行調(diào)節(jié)后輸出給變頻器，這樣可以隨時休正轉(zhuǎn)速的偏差量，進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，調(diào)節(jié)器就是儀表，也可以用計算機(jī)，變頻器有標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行連接。配裝有變頻器的電機(jī)既是泵的動力源又是回路調(diào)節(jié)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制工藝參數(shù)不經(jīng)氣動調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量提供了更精確調(diào)整，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和收率，創(chuàng)造了

15、可觀的經(jīng)濟(jì)效益。4.投用變頻器后，由于用變頻器精確控制機(jī)泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)泵的流量，因此機(jī)泵因流量的變化轉(zhuǎn)速也相應(yīng)有了很大變化，如循環(huán)熱水泵，上變頻器前標(biāo)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(jī)泵就會處于大馬拉小車的狀況，造成能源的浪費(fèi)，而投用變頻器后，該機(jī)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(diào)節(jié)閥全開，泵出口閥全開，使得機(jī)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(jī)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(jī)泵上變頻器后，機(jī)泵的出口閥及調(diào)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(yīng)下降，相當(dāng)于機(jī)泵升了一級進(jìn)行工作，因此機(jī)泵的維護(hù)量降低很大，上了變頻器后，大受鉗、電、儀維護(hù)人員的歡迎。7.同時充分利用變頻器的其它優(yōu)質(zhì)性能造福于煉油行業(yè)