股票代码:002334
您所在位置:首页 解决方案 石化
石化
英威腾高压变频器在离心式循环压缩机上的应用
点击量:


  通过对离心式循环压缩机运行工艺的了解,山东某化工企业采用英威腾研发、生产的高压变频器对电机进行调速改造,取得了很大的节能效益。

关键词离心式循环压缩机  高压变频器  节能

 

 

 

一、     引言

山东某化工企业主要以重油的生产和销售为主,主要产品包括93#90#车用无铅汽油,液化气、柴油、焦炭、轻质油、丙烯等;其中高压变频器应用在丙烯车间的循环气压缩机上。此负载设备为离心式循环压缩机,参数如下:


压缩机型号

4V-2S

电动机型号

YB450M1-2

生产厂家

锦西化工机械厂

生产厂家

南阳防爆电机厂

介质

合成气(COH2等)

额定功率Pdn

450kW

功率

382kW

额定转速n0

2980 r/min

额定转速

14029 r/min

额定电压U0

6kV

额定流量

20190 m3/h

额定电流I0

52.1A

入口压力

1.35 MPa

额定功率因数

0.88

出口压力

1.85 MPa

 

 

增速箱增速比

1:4.7

 

 

二、     应用环境分析

工艺流程如图1所示:


1 丙烯收集系统工艺流程图

在实际应用中,工频时每次启动压缩机都是重载启动,启动起来十分不容易,同时还给工艺上带来很大隐患,比如噪音大,启动电流大,影响设备寿命、压力突变等。另外,由于负载的波动性较大,电机很少在满载情况下运行,仅依靠关出口阀、打回流来调节流量,浪费严重,能耗较高,运行十分不经济。为了解决这一系列问题,通过多方调研,我厂决定采用高压变频器对电机进行调速改造。

三、     系统方案提出

3.1 变频调速原理
按照电机学的基本原理,电机的转速满足如下的关系式:
  n=(1-s)60f/ P =n0×(1-s) ………
  式中:P-电机极对数;f-电机运行频率;s-滑差。
  从式中看出,电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p),由于滑差s一般情况下比较小(0-0.05),电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0,所以调节了电机的供电频率f,就能改变电机的实际转速。
而改变频率必须改变供电电压,由交流电机成立的电磁关系式:
  E=4.44fwΦ ………
  式中:E-电机电动势,f-定子频率,W-绕组系数,Φ-气隙主磁通。
  对异步电机调速时,希望主磁通Φ恒定,即U/F保持恒定,所以改变频率时,供电电压也应跟着变化。
3.2 高压变频器技术路线的选择
  目前,因为功率器件耐压的限制,高压变频器没有像低压变频器一样,有统一的拓扑结构。目前,市场上主流的高压变频器多采用单元串联多电平的拓扑结构,系统结构如图2所示: 


2变频器系统结构图

    由于这种结构是利用低压功率器件实现高压,巧妙的避开了电力电子功率器件耐压不足的问题。同时通过前端的移相变压器,实现了多脉冲整流,具有对电网谐波污染小的优点,有些厂家又把这种变频器称为完美无谐波变频器。在变频器的内部控制上,利用功率单元输出波形的移相叠加,形成多电平输出电压波形,可以直接适配普通国产异步电机,对电机的绝缘没有特殊要求,并且具有脉动转矩小,无共模电压的明显优点。因为技术成熟,低压功率器件易于采购,因此成为市场上的主流方案。通过厂家的介绍和其它兄弟单位的现场考察,确定了英威腾研发、生产的高压变频器GD5000系列产品。

3 场运行的高压变频器


3.3 一次主回路方案
  主回路由用户开关、3个高压隔离开关QS1QS2QS3及高压变频器组成(如图3)。其中要求QS2QS3不能同时闭合,在机械上实现互锁。高压隔离开关QS1QS2SQ3加装电磁锁,电磁锁的操作电源使用用户开关的辅助触点闭锁。只有当用户开关断开时,QS1QS2SQ3的电磁锁才能得电,可以正常操作。在变频运行时,QS1QS2闭合,QS3断开,变频器得电启动后,电机处于变频运行状态;工频运行时,QS3闭合,QS1QS2断开,用户开关闭合后,电机实现工频直接启动,恢复改造前的运行状态。


4 一拖一手自动旁路

四、     整体使用效果

4.1 现场技术数据:
改变频后比工频运行时的参数对比表:

 

工频

变频

电机转速

2980r/min

2420r/min

输入电流

47A

27A

功率因数

0.7

0.95

出口阀门(FV1001)开度

35%-40%

100%

入口压力

1.35MPa

1.35MPa

出口压力

1.85MPa

1.73MPa

压力差

0.5MPa

0.38MPa

出口流量

20190m3/h

18455m3/h

 

功率差值:ΔP= PdPb = 342266=76kW

年节电量:ΔC= CdCb = 76*7200=54.7kW·h

节电率: ΔP/Pd)×100% =76/ 342)×100% =22%

节约电费若以上网电价0.56/度计算,则每年压缩机改变频可节约电费为:54.7×0.56=30.6万元。

4.2 变频器运行情况:

采用变频调速后,带来的最大好处有以下几点:

1)   电机实现软启动,电机启动电流远远小于额定电流,启动时间相应延长,对电网冲击很小。

2)   压缩机出入口压力差降低了很多。以前压差5公斤,设备啸叫严重,能达到120分贝;改变频后压差为0.8公斤,噪音仅为75分贝左右。从而减轻了起动机械转矩对电机机械损伤,降低了噪音,有效的延长了电机的使用寿命,相应地延长了许多零部件的寿命;同时极大的减轻了对管道的冲击,有效延长了管道的检修周期,减少了检修维护开支,节约大量维护费用。

3)   输入电流减少很多,以前电流很多都做了无用功,浪费极大。

4)   提高了功率因数

五、     客户评价

通过对离心式压缩机改造前后的对比,达到了预期的节能效果,给用户的生产降低了成本减少了生产设备的维护工作;目前英威腾GD5000高压变频器运行稳定,生产持续,受到生产车间、维护班组和公司领导的高度评价。

六、     结束语

我公司通过对循环气压缩机的电机变频调速改造,有效解决了之前运行过程中出现的启动困难问题,改善了生产工艺,延长了设备检修周期,并且取得了良好的经济效益。随着高压变频器市场的进一步成熟,将会有越来越多的设备列入改造之列,为国家的节能减排做出突出贡献。

 

 

参考文献

【1】   GD5000系列高压变频器产品说明书》深圳市英威腾电气股份有限公司

【2】   仲明振  赵相宾  《高压变频器应用手册》机械工业出版社  2010-09出版

 

 

相关产品推荐
全国服务热线
了解学习最新的解决方案以及成功案例
请输入您的邮件地址订阅:
在线客服 返回顶部