【化工行業】高壓變頻器在離心式循環壓縮機上的應用_離心式循環壓縮機_

【化工行業】高壓變頻器在離心式循環壓縮機上的應用

2013/9/25 11:39:58

　　一、項目概況
　　上海亞東石化有限公司成立于2003年1月，公司位于上海市奉賢區，經過幾年發展，公司擁有20000t/a丙醛裝置，10000t/a丙醇裝置，15000t/a丁辛醇殘液回收裝置，30000t/a辛醇裝置，其中高壓變頻器應用在丙醛車間的循環氣壓縮機上。此負載設備為離心式循環壓縮機，參數如下：
　　壓縮機型號 4V-2S 電動機型號 YB450M1-2
　　生產廠家錦西化工機械廠生產廠家南陽防爆電機廠
　　介質合成氣（CO，H2等）額定功率Pdn 450kW
　　功率 323 kW 額定轉速n0 2980 r/min
　　額定轉速 14029 r/min 額定電壓U0 6kV
　　額定流量 20190 m3/h 額定電流I0 52.1A
　　入口壓力 1.35 MPa 額定功率因數 0.88
　　出口壓力 1.85 MPa
　　增速箱增速比 1:4.7
　　表1循環壓縮機數據參數

　　二、生產工藝流程

　　來自辛醇車間的合成氣與烯徑廠的乙烯混合進入合成反應塔，在催化劑的作用下生成氣相丙醛經過冷卻，冷凝得到粗丙醛，氣體經循環氣壓縮機，返回合成反應器，液相粗丙醛進入精餾塔精餾得到丙醛產品。粗丙醛收集系統工藝流程如圖1所示：

圖1：粗丙醛收集系統工藝流程圖

　　在實際應用中，工頻時每次啟動壓縮機都是重載啟動，啟動起來十分不容易，同時還給工藝上帶來很大隱患，比如噪音大，啟動電流大，影響設備壽命、壓力突變等。另外，由于負載的波動性較大，電機很少在滿載情況下運行，僅依靠關出口閥、打回流來調節流量，浪費嚴重，能耗較高，運行十分不經濟。為了解決這一系列問題，通過多方調研，我廠決定采用高壓變頻器對電機進行調速改造。

　　三、改造方案

　　1、設備選型

　　根據用戶電機參數及負載情況，配置由億思特公司生產的IDrive2000系列高壓變頻調速系統；該產品具有設計余量大、過載能力強，操作方便，質量可靠等優點。
循環壓縮機使用變頻器型號以及主要參數如下：

適配電機功率	6kV/450kW
設備型號	IMV-A5-D6/0065-0
額定功率	500kW
額定容量	630kVA
輸入電壓	6kV
輸出電壓	0～6kV
輸出電流	0～65A
生產廠商	上海億思特電氣股份有限公司
旁路柜型號	IMV-A5-D6/0065-PL
生產廠商	北京紫微電力設備有限公司

　　2、一次主回路方案

　　據客戶需求，綜合考慮客戶現場實際運行特點，以及產品的先進性、可靠性和高性價比，選用IDrive2000系列高壓變頻調速系統進行系統方案設計。
為了充分保證系統的可靠性以及設備的利用率，變頻器配置方案采用“一拖一手動”方式，即一臺電機配置一套變頻裝置，任何一臺電機都可工作在變頻運行狀態或工頻運行狀態，彼此獨立，互不影響；其原理圖如下：

圖4：手動旁路柜方案示意圖

　　原理說明：
　　對于6kV設備，QF1為上級用戶高壓柜開關， QS為高壓隔離刀閘，QS1、QS21、QS22構成旁路部分。QS1與QS22閉合，QS21斷開，電機以變頻方式運行；QS1與QS22斷開，QS21閉合，電機以工頻方式運行。其中QS21與QS1、QS22嚴格“五防”互鎖。
　　當變頻器出現需要維護時，旁路切換完成后，電機以工頻運行方式時，不影響用戶的正常生產；當變頻器進行維護完成后，重新將電機切換到變頻運行方式，操作簡單、可靠。

　　四、高壓變頻器節能改造情況

　　1. 現場技術數據：

　　改變頻后比工頻運行時的參數對比表：

運行參數	工頻	變頻
電機轉速	2980r/min	1200r/min
輸入電流	47A	7A
功率因數	0.47	0.85
出口閥門（FV1001）開度	30%-45%	100%
入口壓力	1.30MPa	1.30MPa
出口壓力	1.89MPa	1.48MPa
壓力差	0.5MPa	0.08MPa
出口流量	20190m3/h	8455m3/h

　　表4.1運行參數表

　　年運行時間：8640 小時；

　　上網電價： 0.65 元/度；

　　2. 節能效果計算：

　　1) 計算實際工況輸入功率

　　改造前電動機輸入功率：

------------------公式①

　　計算數據如表4.1

　　2) 計算變頻調節輸入功率
　　計算公式同“公式①”

　　3) 計算“節電率”

　　4) 計算“節約電費”

　　五、電機變頻改造后的運行情況

　　采用變頻調速后，帶來的最大好處有以下幾點：

　　1.電機實現軟啟動，電機啟動電流遠遠小于額定電流，啟動時間相應延長，對電網沖擊很小。

　　2.壓縮機出入口壓力差降低了很多。以前壓差5公斤，設備嘯叫嚴重，能達到120分貝；改變頻后壓差為0.8公斤，噪音僅為75分貝左右。從而減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷，降低了噪音，有效的延長了電機的使用壽命，相應地延長了許多零部件的壽命；同時極大的減輕了對管道的沖擊，有效延長了管道的檢修周期，減少了檢修維護開支，節約大量維護費用。

　　3.輸入電流減少很多，以前電流很多都做了無功，浪費極大。下圖4的運行參數為例，可見其輸入電流減少了很多。