注冊(cè)化工工程師專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)輔導(dǎo)1變頻器在煉油化工裝置上的應(yīng)用

1、注冊(cè)化工工程師專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)輔導(dǎo)1變頻 器在煉油化工裝置上的應(yīng)用注冊(cè)化工工程師專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)輔導(dǎo)1新型變頻器在煉油化工裝置上的應(yīng)用介紹.概述在工業(yè)企業(yè)中，電機(jī)是應(yīng)用面最廣和數(shù)量最多的電氣設(shè)備之一。當(dāng)前，大量交流電機(jī)均工 作在固定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，這已愈來愈不能適應(yīng)生產(chǎn)工藝對(duì)于自動(dòng)化的要求。同時(shí)，其運(yùn)行在 低功率因數(shù)和低效率的工況下，對(duì)電能是極大浪費(fèi)。由于石化行業(yè)的日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)我廠石油化工產(chǎn)品的型號(hào)、質(zhì)量、數(shù)量等提出了 新的要求。為了滿足這些工藝上要求，在原驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，增加變頻器系統(tǒng)。這樣既可平 滑改變物料的輸送量，滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又達(dá)到了節(jié)能的效果。在我廠常一線、常二中采用的變頻器系統(tǒng)，

2、既是動(dòng)力源又是改變工藝參數(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它 取代了原有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一一調(diào)節(jié)閥，使得介質(zhì)傳輸工藝過程控制發(fā)生了變革。.變頻器調(diào)速運(yùn)行時(shí)的節(jié)能原理在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，各類泵的負(fù)荷選擇都大于生產(chǎn)實(shí)際需要的流量，而在實(shí)際運(yùn)行中， 所需的流量往往比設(shè)計(jì)的流量小很多，如果所用的電機(jī)不能調(diào)速，一般只能經(jīng)過調(diào)節(jié)閥門 來控制流量，其結(jié)果在閥門上會(huì)造成很大的能量損耗。如果不用閥門調(diào)節(jié)，而是讓電機(jī)調(diào) 速運(yùn)行，那么，當(dāng)需要的流量減小時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，消耗的能量會(huì)明顯減小。H (nl)，H (n2)表示調(diào)速時(shí)的Q=f (H)曲線，R1、R2表示閥門調(diào)節(jié)時(shí)的管路阻力 曲線。閥門控制時(shí)，由于要減少流量，關(guān)小閥門，使閥門的摩擦

3、阻力變大，Q2 -Q1，AB, HAHB閥門控制時(shí)功率消耗P1由0HBBQ1表示。當(dāng)調(diào)速控制時(shí)，Q2Q1, A一 C, HAHC調(diào)速控制時(shí)功率消耗P2由0HCCQ1表示，若P1P2則表示調(diào)速時(shí)功率消 耗小于閥門節(jié)流時(shí)的功率消耗。P=rQH泵的軸功率Q流量H揚(yáng)程r液體重度在B點(diǎn)和C點(diǎn)運(yùn)行時(shí)PB-PC=Q1 (HB-HC) r這部分就是所節(jié)約的電能。對(duì)于泵負(fù)載，有如下表示式：Q1/Q2 = n1/n2H1/H2 = (n1/n2) 2P1/p2 = (n1/n2) 3由上式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降1/2時(shí)，流量下降1/2,壓力下降1/4,功率下降1/8,即功率與 轉(zhuǎn)速成3次方的關(guān)系下降。如果不用關(guān)小閥門的

4、方法，而是把電機(jī)的轉(zhuǎn)速降下來，那么隨 著泵的輸出壓力的降低，在輸送同樣流量的情況下，原來消耗在閥門上的功率就可完全避 免。在不裝變頻器時(shí)，泵的出口流量靠出口閥控制調(diào)節(jié)。流量小時(shí)，靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，增 加了泵管壓差，使部分能量白白消耗在出口閥門上。使用變頻器后，能夠降低泵的轉(zhuǎn)速， 泵揚(yáng)程也相應(yīng)降低，電動(dòng)機(jī)輸出功率也降低了，從而消除了原來消耗在泵出口閥上的管壓 差。.變頻器系統(tǒng)的控制方案我廠的常一線泵B109和常二中泵B114的電動(dòng)機(jī)功率分別為75kW和55kW，轉(zhuǎn)速2982 轉(zhuǎn)/分，額定電壓380V，額定電流分別為132A和103A，額定出口流量分別為28.520M3/h 和 20M3/h。在正常

5、工作負(fù)荷情況下，電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速2982rpm，轉(zhuǎn)速不可調(diào)。為保持流量穩(wěn)定， 采用控制出口閥門的方法進(jìn)行控制，即差壓變送器檢測(cè)流量信號(hào)送至PID調(diào)節(jié)器，再由P ID調(diào)節(jié)器輸出420mA控制信號(hào)，控制出口調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制出口流量，保持流 量穩(wěn)定。原系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，存在以下問題：（1）節(jié)流量較大，泵出口閥的節(jié)流量已接近泵額定流量的一半，浪費(fèi)大量的電能。（2）控制精度低，出口流量波動(dòng)較大（約3%）。（3）電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速，出力不變消耗電能。（4）電機(jī)噪音較大，泵和管線閥門壓力較大，易造成泄漏。根據(jù)系統(tǒng)的上述工藝要求，我們對(duì)變頻器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，遵循了以下原則：a、保持出口流量穩(wěn)定； b、出

6、口流量的控制精度0.5% ；c、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)在02982轉(zhuǎn)/分；d、根據(jù)泵的工作特性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)按恒轉(zhuǎn)距原則進(jìn)行；e、節(jié)能降耗；f、系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用工頻和變頻雙切換，保證的生產(chǎn)的連續(xù)性和可靠性，能夠互為備用；跆采用兩路DCS輸出接點(diǎn)，一路控制原調(diào)節(jié)閥，一路控制變頻器，在變頻器故障狀態(tài) 時(shí)，DCS能自動(dòng)識(shí)別變頻故障信號(hào)，然后切換到調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量。而當(dāng)變頻器處于正常運(yùn) 行狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)閥處于全開位置；遵照上述原則，經(jīng)過調(diào)研、比較，我們選擇了日本東芝A5P變頻器。該變頻器具有技術(shù)先 進(jìn)、功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等特點(diǎn)，專為泵和風(fēng)機(jī)類負(fù)載設(shè)計(jì)。FRH：頻率設(shè)定；ACC/DEC： 加/速控制電路；A

7、/D：模數(shù)變換；V/F：壓頻變換；BD：基極驅(qū)動(dòng)電路；CPU：微處理器；LED：顯示電路。變頻器的主電路為典型的“交直交WSPWM電壓型主電路。變頻器的控制電路：頻率給定FRH （即速度給定）經(jīng)過ACC和DED加減速控制電路， 變成頻率和電壓基準(zhǔn)信號(hào)，分別經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路和V/F函數(shù)發(fā)生器電路，再進(jìn)入CPU 內(nèi)，形成SPWM脈沖，成為IGBT的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)IGBT，從而使電壓恒定、頻率恒定 的交流電，經(jīng)過變頻器后，變成了電壓和頻率可調(diào)的交流電。A5P變頻器整個(gè)控制系統(tǒng)采 用微機(jī)進(jìn)行采樣、計(jì)算、實(shí)時(shí)控制、事故報(bào)警和顯示。4.變頻器系統(tǒng)的運(yùn)行情況1997年7月，我廠在常一線泵和常二中泵電機(jī) 上

8、安裝東芝A5P變頻器后，運(yùn)行情況與工頻比 較，如下所示：(1)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)和節(jié)能情況的比較節(jié)電功率=(39.160.82380)-( 16.30.9168)1.73=16846 (W)節(jié)電率=(39.160.82380) -( 16.30.9158) / (39.160.82380)=79%節(jié)電功率=(44.60.8380)-(200.9121) 1.73 =19688 (W)節(jié)電率=(44.60.8380 ) - ( 200.9121) / (44.60.8380)=83%i=j從比較表能夠看出，使用變頻器后既可滿足生產(chǎn) 需要，又可大量節(jié)能。i=j（2）控制精度的比較 在相同的工藝條件下，采用工頻和變頻運(yùn)行時(shí)， 繪出泵的出口流量波動(dòng)曲線。泵采用變頻調(diào)速后, 流量控制精度非常高，記錄儀記錄的曲線為一條 非常平穩(wěn)的記錄線。5 .應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益分析變頻器投入運(yùn)行以來，運(yùn)行可靠，自動(dòng)化程度高， 節(jié)能效果顯著，取得了良好