摘要：本文介紹了臺達(dá)變頻器在中國石化股份公司九江石化公司大型化肥裝置氣化爐渣油進(jìn)料泵的變頻節(jié)能改造工業(yè)應(yīng)用情況，節(jié)能效果顯著，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，機(jī)泵故障率大幅降低，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)、泵類設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高了化肥裝置生產(chǎn)過程的安全性和可靠性。

　　關(guān)鍵詞：臺達(dá)；變頻器；化肥；渣油泵；節(jié)能降耗

　　1 引言

　　中國石化股份有限公司九江石化公司是江西省內(nèi)唯一的煉油、化肥、化工配套生產(chǎn)的國有特大型石油化工聯(lián)合企業(yè)，是中國石化在中部地區(qū)、長江沿江的重要煉化企業(yè)之一，主要有常減壓蒸餾、重油催化裂化、催化重整、加氫精制、延遲焦化、合成氨、尿素、聚丙烯、硫磺回收等60多套生產(chǎn)裝置，具有650萬t/a原油綜合加工能力。九江石化保障了江西省及周邊地區(qū)成品油市場供應(yīng)，為發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、石油化工產(chǎn)業(yè)提供了有力支撐，上繳稅費(fèi)一直位居江西省工業(yè)企業(yè)前列。

　　九江石化公司依靠科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，通過優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行和管理挖潛增效，縮減投資以低成本發(fā)展，對現(xiàn)有煉化裝置進(jìn)行升級配套改造，從而實(shí)現(xiàn)煉化企業(yè)節(jié)能減排、降耗增效。為了降低設(shè)備能耗和故障率，該公司應(yīng)用和推廣變頻調(diào)速節(jié)能高新技術(shù)，對具有節(jié)能潛力的風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)配套的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造。

　　近幾年來，臺達(dá)變頻器等自動(dòng)化設(shè)備在九江石化公司煉油、化工、化肥等生產(chǎn)裝置推廣應(yīng)用，先后對化肥氣化爐渣油進(jìn)料泵、液氨輸送泵、常減壓加熱爐鼓風(fēng)機(jī)、原油輸送泵、聚丙烯造粒機(jī)組、熱電鍋爐排粉風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)裝置重要機(jī)泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行了變頻調(diào)速節(jié)能改造，均取得了較好的節(jié)能效果，降低電氣設(shè)備的能耗和故障率，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推進(jìn)了石油化工企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效和可持續(xù)健康發(fā)展。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，九江石化公司應(yīng)用臺達(dá)變頻器對風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)改造，平均投資回收期約1.6年，每臺設(shè)備平均節(jié)電率40%，節(jié)約電能效果明顯，每年可節(jié)約電費(fèi)、設(shè)備維修費(fèi)和材料費(fèi)500多萬元。

　　2 氣化爐渣油進(jìn)料泵原系統(tǒng)分析

　　2.1 渣油進(jìn)料泵主要技術(shù)參數(shù)

　　九江石化公司30萬t/a合成氨裝置采用荷蘭殼牌（Shell）渣油氣化制氨專利技術(shù)，渣油進(jìn)料泵A-GA101是該公司化肥廠合成氨裝置的重要設(shè)備，其作用是將減壓渣油、脫油瀝青等原料輸送到2臺單爐產(chǎn)氨500t/d的殼牌氣化爐制氫。

　　3臺渣油進(jìn)料泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為德國西門子電動(dòng)機(jī)，機(jī)泵主要技術(shù)參數(shù)：電動(dòng)機(jī)功率（P）75kW，轉(zhuǎn)速（n）2982r/min，額定電壓（U）380V，額定電流（I）140A，額定出口流量（Q）28.52m³/h。

　　2.2 渣油進(jìn)料泵原系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

　　渣油進(jìn)料泵原系統(tǒng)采用儀表控制系統(tǒng)控制出口閥門的方法控制介質(zhì)流量，即差壓變送器檢測流量信號送至PID調(diào)節(jié)器，再由PID調(diào)節(jié)器輸出控制信號，控制出口調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制出口介質(zhì)流量，以保持流量穩(wěn)定。

　　渣油進(jìn)料泵儀表控制系統(tǒng)信號滯后，調(diào)節(jié)閥故障率高，控制精度低，出口介質(zhì)流量波動(dòng)大；出口閥門的節(jié)流量較大，接近泵額定流量的50%，浪費(fèi)了大量的電能；電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，且振動(dòng)值一直較高；電動(dòng)機(jī)一直工作在額定轉(zhuǎn)速，出力不變，消耗電能；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲較大；泵和管線閥門承受的壓力較大，經(jīng)常造成機(jī)械密封損壞，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏；減壓渣油、脫油瀝青等原料介質(zhì)粘稠，經(jīng)常造成泵打不上量；設(shè)備故障率高，維修工作量大，基本上2～3個(gè)月就要檢修更換機(jī)械密封或者檢修機(jī)泵，影響了渣油進(jìn)料泵長周期運(yùn)行，嚴(yán)重制約化肥裝置安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

　　3 臺達(dá)變頻器在合成氨氣化爐渣油進(jìn)料泵的工業(yè)應(yīng)用方案

　　2009年6月，九江石化公司利用化肥裝置檢修的時(shí)機(jī)，選用臺達(dá)電子集團(tuán)公司中達(dá)電通股份有限公司成套變頻設(shè)備，對3臺渣油進(jìn)料泵（2臺運(yùn)行、1臺備用）的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行變頻優(yōu)化節(jié)能改造。

　　3.1 變頻調(diào)速節(jié)能原理

　　應(yīng)用電機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)控制風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載是一種先進(jìn)、科學(xué)的控制方法。利用變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)軟件，可以根據(jù)工藝負(fù)荷精確地自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)輸出頻率和轉(zhuǎn)速，保持恒定的水壓、風(fēng)壓，滿足生產(chǎn)裝置工藝系統(tǒng)要求的壓力。實(shí)際應(yīng)用證明，當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的80%運(yùn)行時(shí)，節(jié)能效率可以達(dá)到40%。

　　變頻調(diào)速器還可以實(shí)現(xiàn)大型電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和軟停機(jī)，避免了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流對電力系統(tǒng)的沖擊，降低了運(yùn)行電流，不僅減少了電動(dòng)機(jī)、機(jī)泵和閥門設(shè)備故障率，延長其使用壽命，而且節(jié)約電能效果顯著，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。變頻調(diào)速節(jié)能原理矢量圖見圖1。

　　圖1變頻調(diào)速節(jié)能原理矢量圖

　　用變頻器代替儀表調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制介質(zhì)流量，使機(jī)泵出口閥處于全開狀態(tài)，揚(yáng)程與管網(wǎng)阻力特性曲線相吻合，電動(dòng)機(jī)降速運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流明顯降低。渣油進(jìn)料泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)都在正常范圍之內(nèi)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，減小了大電機(jī)啟動(dòng)對電網(wǎng)的沖擊，電機(jī)軸承運(yùn)行溫度不超過60℃，振動(dòng)、軸位移符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)泵運(yùn)行時(shí)的機(jī)械振蕩、振動(dòng)值大幅降低，軸承等機(jī)械部件磨損減少，避免了泵的抽空現(xiàn)象，泵端面機(jī)械密封系統(tǒng)不易損壞，有效延長了機(jī)泵軸承、機(jī)械密封等易損件的使用壽命。由于出口閥全開，電動(dòng)機(jī)降速運(yùn)行，使得管網(wǎng)壓力下降，減少了工藝設(shè)備的泄漏，機(jī)泵故障率大幅降低，減少了設(shè)備維護(hù)工作量，從而提高了設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。

　　3.2 渣油進(jìn)料泵變頻技術(shù)改造后的取得的效果

　　渣油進(jìn)料泵經(jīng)過變頻技術(shù)投入運(yùn)行后，臺達(dá)變頻器運(yùn)行安全可靠，自動(dòng)化程度高，流量控制精度高，工藝運(yùn)行平穩(wěn)。變頻器的加速和減速時(shí)間可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)，調(diào)速性能極好。由于臺達(dá)變頻器的調(diào)節(jié)信號有高速傳遞性，減少了以前儀表控制系統(tǒng)信號滯后現(xiàn)象，解決了由于調(diào)節(jié)閥故障高給生產(chǎn)帶來的影響，從而使系統(tǒng)控制精度提高，工藝運(yùn)行指標(biāo)得到了優(yōu)化，管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，機(jī)泵故障率大幅降低，提高了化肥裝置生產(chǎn)過程的安全性和可靠性。渣油進(jìn)料泵連續(xù)運(yùn)行1年多，只進(jìn)行了1次常規(guī)中修，實(shí)現(xiàn)了機(jī)泵的長周期運(yùn)行，滿足了大型化肥生產(chǎn)裝置長周期、連續(xù)生產(chǎn)各種嚴(yán)格的工藝技術(shù)指標(biāo)。

　　3.3 渣油進(jìn)料泵變頻技術(shù)改造的節(jié)能效益

　　渣油進(jìn)料泵變頻調(diào)速技術(shù)改造后，節(jié)能效果顯著，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)電率達(dá)到70%，按年運(yùn)行8000h計(jì)算，2臺渣油進(jìn)料泵年節(jié)約電量：節(jié)電率×電動(dòng)機(jī)工頻功率×工作時(shí)間×臺數(shù)＝70%×75kW×8000h×2臺＝840000kW•h；節(jié)約電費(fèi)：節(jié)電量×電價(jià)＝840000kW•h×0.6元/kW•h＝504000元＝50.4萬元，該項(xiàng)目投資75萬元，投資回收期約1.5年。

　　4 對臺達(dá)的幾點(diǎn)建議

　　雖然，目前臺達(dá)變頻器已廣泛應(yīng)用于石油石化、紡織、印刷、電子設(shè)備、制藥、起重、新能源、電力等各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)控制。九江石化公司等一批國內(nèi)領(lǐng)先的石油化工企業(yè)，已實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)的初步普及，且取得了良好的節(jié)能效果。但是，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的深度還不夠，市場潛力仍然巨大。對此，筆者認(rèn)為臺達(dá)還應(yīng)抓好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)的工作：

　　（1）成套設(shè)備制造環(huán)節(jié)。要根據(jù)石油化工行業(yè)特點(diǎn)的需要，研發(fā)制造成套變頻設(shè)備，在電力拖動(dòng)系統(tǒng)大力推廣和應(yīng)用變頻技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化和完善系統(tǒng)配置，取得理想的節(jié)能降耗效果，達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

　?。?）工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。堅(jiān)持同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)制造、同時(shí)訂貨、同時(shí)施工、同時(shí)投用的“五同時(shí)”原則，推進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)的推廣普及。

　?。?）工業(yè)應(yīng)用環(huán)節(jié)。積極推廣應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，使其成為石油化工行業(yè)機(jī)泵電力控制的主要技術(shù)之一，對具有節(jié)能潛力的風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)配套的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗的目的。

　?。?）技術(shù)研發(fā)環(huán)節(jié)。根據(jù)石油化工行業(yè)和其他行業(yè)的需求，進(jìn)一步開發(fā)、豐富變頻調(diào)速技術(shù)與產(chǎn)品，使之系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、高技術(shù)化，為石油化工企業(yè)提供更好的變頻器和成套技術(shù)系統(tǒng)。

　　5 結(jié)束語

　　石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是高能耗、高污染行業(yè)。在政府大力提倡低碳經(jīng)濟(jì)，盡可能地減少石油、煤炭等高碳能源消耗，鼓勵(lì)和支持企業(yè)調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，推廣高新技術(shù)，提高能源利用效益，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，并且在資金上給予很多優(yōu)惠政策的引導(dǎo)下，為化肥工業(yè)等高能耗行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，淘汰落后工藝、采用先進(jìn)工藝，開展科技創(chuàng)新、技術(shù)改造、節(jié)能降耗開辟了新的途徑。

　　臺達(dá)變頻器以其顯著的節(jié)能效果，安全、易控，優(yōu)質(zhì)、無級、平滑調(diào)速，高精度控制工藝參數(shù)，投資回收期短等優(yōu)勢，越來越廣泛地應(yīng)用在石油化工行業(yè)的多種與工藝設(shè)備配套的電力拖動(dòng)設(shè)備中。

　　實(shí)踐證明，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)是石油化工等高能耗行業(yè)挖潛改造、節(jié)能降耗、降本增效的有效途徑，是石油化工企業(yè)履行節(jié)能減排社會(huì)責(zé)任、實(shí)現(xiàn)“綠色低碳”可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要，必將成為石油化工工業(yè)電力拖動(dòng)的中樞設(shè)備，具有重要的推廣意義。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張燕賓.變頻器應(yīng)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

　　[2]陳偉.機(jī)泵選用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

　　作者簡介：汪學(xué)峰，（1978年-），男，漢族，江西南昌市人，大學(xué)本科，工程師?，F(xiàn)工作于中國石化集團(tuán)公司九江石油化工總廠，長期從事設(shè)備管理工作。

　　作者：汪學(xué)峰

　　工作單位：中國石化集團(tuán)公司九江石油化工總廠

　　通訊地址：江西省九江市濱江東路228號九江石化公司檢安公司

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