變頻調(diào)速器代蝶閥在輸送管線上的應(yīng)用

變頻調(diào)速器代蝶閥在輸送管線上的應(yīng)用

1控制方法合理目前，中國(guó)的許多設(shè)備使用手動(dòng)分離器來(lái)控制流量和流量，這是最浪費(fèi)和最不合理的控制方法。秦京輸油氣分公司負(fù)責(zé)秦皇島到北京的原油輸送(用地下輸油管道輸送原油),秦京線6個(gè)輸油站共12臺(tái)加熱爐,目前已經(jīng)全部采用東芝VF-A3變頻調(diào)速器控制風(fēng)量,節(jié)電效果顯著,設(shè)備維修量小。2低頻衡量器代替軍閥的過(guò)程2.1交流交流系統(tǒng)交流風(fēng)采用蝶閥控制加熱爐助燃風(fēng)系統(tǒng)的原理如圖1所示。原油從加熱爐的爐管中流過(guò),出爐溫度信號(hào)由溫度變送器TT傳給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定的溫度來(lái)控制調(diào)節(jié)閥M1的開(kāi)度,調(diào)節(jié)噴進(jìn)加熱爐的燃油量(出爐溫度低于設(shè)定溫度就增加燃油量,反之就減小燃油量)。由燃油流量計(jì)測(cè)得燃油量,送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)燃油量的多少調(diào)節(jié)蝶閥M2的開(kāi)度,來(lái)進(jìn)行合理配風(fēng),油風(fēng)配比在1∶14(1kg燃油配14m3風(fēng))時(shí)燃燒效果最好。由于蝶閥的閥體擋板裝在風(fēng)道里,即使全開(kāi),也有一定節(jié)流。冬季大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)風(fēng)量不足的問(wèn)題,而夏季小負(fù)荷運(yùn)行時(shí),蝶閥開(kāi)度較小就能夠滿足風(fēng)量的需求,由于風(fēng)機(jī)電機(jī)的功率基本不變,蝶閥節(jié)流會(huì)造成很大的耗電損失。為此,秦京輸油氣分公司在秦皇島輸油站2號(hào)加熱爐風(fēng)機(jī)上安裝了東芝變頻調(diào)速器進(jìn)行試驗(yàn)。變頻調(diào)速器能將50Hz的交流工頻電源變成0～50Hz可調(diào)的交流變頻電源,而電機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流頻率成正比,所以改變變頻調(diào)速器的交流輸出頻率就可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速器控制風(fēng)量的原理如圖2所示。風(fēng)管線上拆掉了蝶閥M1,由變頻調(diào)速器代替蝶閥進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。操作員向計(jì)算機(jī)輸入生產(chǎn)需要的出爐溫度,計(jì)算機(jī)就會(huì)控制燃油量的大小,由燃油流量計(jì)測(cè)出燃油量,送入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)控制變頻調(diào)速器使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化,達(dá)到1∶14的油風(fēng)配比后,計(jì)算機(jī)再根據(jù)風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器的頻率,改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,使風(fēng)量增加或減少,從而達(dá)到合理配比。該變頻調(diào)速器抗干擾性強(qiáng),節(jié)能效果明顯,加之具有“瞬停不?！惫δ芎汀八餐Ｔ倨稹惫δ?很少跳車,運(yùn)行平穩(wěn)又節(jié)電。2.2風(fēng)壓開(kāi)關(guān)改造在秦皇島輸油站兩臺(tái)加熱爐風(fēng)機(jī)上安裝變頻調(diào)速器的成功試運(yùn)行后,秦京輸油氣分公司逐年推廣用變頻調(diào)速器代替蝶閥的措施。2005年12月前,秦京線12臺(tái)加熱爐全部取消了風(fēng)道中的蝶閥和為程序控制需要而設(shè)置的風(fēng)壓開(kāi)關(guān),由加熱爐計(jì)算機(jī)輸出的風(fēng)量控制信號(hào)直接控制變頻調(diào)速器頻率的變化,從而控制了風(fēng)量。主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。12臺(tái)加熱爐的風(fēng)機(jī)改造,收到了顯著的節(jié)電效果。改成變頻調(diào)速器后,風(fēng)道暢通,風(fēng)量由改造前的6500m3/h提高到7000m3/h以上,在冬季加熱爐大負(fù)荷運(yùn)行時(shí),不僅風(fēng)量充足、燃燒效果好,還節(jié)約了燃料油。3經(jīng)濟(jì)分析3.1交流交流系統(tǒng)調(diào)速器系統(tǒng)見(jiàn)圖2加熱爐原設(shè)計(jì)的風(fēng)量調(diào)節(jié)蝶閥及執(zhí)行器16000元/套,風(fēng)管線進(jìn)口風(fēng)壓開(kāi)關(guān)4000元/個(gè),共計(jì)20000元?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速器25000元/個(gè),投資相差5000元。由于風(fēng)量調(diào)節(jié)閥及執(zhí)行器為機(jī)械設(shè)備,經(jīng)常因磨損而更換零件且維修量大,而變頻調(diào)速器沒(méi)有機(jī)械動(dòng)作機(jī)構(gòu),維修量很小,所以實(shí)際投資基本相等。另一方面,變頻調(diào)速器還能明顯地節(jié)約電費(fèi)。3.2加熱爐各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)因?yàn)樵O(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷存在著不穩(wěn)定性,因此進(jìn)行了估算。2003年對(duì)寶坻輸油站加熱爐的風(fēng)機(jī)變頻設(shè)備進(jìn)行了節(jié)電測(cè)算。在同樣負(fù)荷條件下,分別抽測(cè)1d的變頻運(yùn)行耗電量和工頻運(yùn)行耗電量,并進(jìn)行1a的耗電量估算。由于夏季加熱爐小負(fù)荷運(yùn)行,節(jié)能效果較大,冬季大負(fù)荷運(yùn)行,節(jié)能效果較小,而加熱爐多數(shù)時(shí)間是中負(fù)荷運(yùn)行,所以對(duì)加熱爐進(jìn)行中負(fù)荷節(jié)電估算。表2是寶坻輸油站的變頻運(yùn)行8h的測(cè)算結(jié)果(變頻調(diào)速器代替蝶閥調(diào)風(fēng)),表3是工頻運(yùn)行8h測(cè)算結(jié)果。通過(guò)表2的電壓和電流可計(jì)算出月平均耗電為(變頻運(yùn)行功率因數(shù)cos準(zhǔn)為0.9):每年中負(fù)荷運(yùn)行5個(gè)月,1kW·h電按0.5元計(jì),則電費(fèi)為:通過(guò)表3的電壓和電流可估算出月平均耗電為(工頻運(yùn)行功率因數(shù)cos準(zhǔn)為0.8):所耗電費(fèi)為:從表2可見(jiàn),中負(fù)荷運(yùn)行時(shí),變頻頻率僅為17.6～19.6Hz,節(jié)電明顯,寶坻輸油站兩臺(tái)加熱爐,每年節(jié)約電費(fèi):(30372.50-9567.50)×2=41610(元)。3.3實(shí)際能耗對(duì)比經(jīng)過(guò)詳細(xì)查閱遷安、豐潤(rùn)、寶坻3站6臺(tái)加熱爐的實(shí)際耗電的歷史記錄,對(duì)風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速器投用前、后同期的2個(gè)季度實(shí)際耗電量進(jìn)行了比較(見(jiàn)表4)。從表4可看出,兩個(gè)季度共節(jié)電251058kW·h,按0.5元/(kW·h)計(jì),共125529元,全年約節(jié)約25萬(wàn)元。6臺(tái)變頻的設(shè)備費(fèi)和安裝費(fèi)共投資29萬(wàn)元,通過(guò)對(duì)比可知,約1a時(shí)間即可收回投資。4交流交流變槳,解決了冬季大負(fù)荷變頻調(diào)速器代替蝶閥控制風(fēng)量的節(jié)電應(yīng)用,消除了節(jié)流損失,節(jié)約了大量的電能,減少了維修量,同時(shí),風(fēng)道暢通,解決了冬季大負(fù)荷爐子風(fēng)量不足的問(wèn)題,燃燒質(zhì)量好,節(jié)約燃料油。以上理