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变频调速技术在九江石化化肥加热炉鼓风机的应用

[日期:2010-07-30] 来源:江西九江石化  作者:汪学峰 [字体: ]

    中国石化股份有限公司九江石化公司的化肥装置是中国石化旗下7套大型氮肥生产装置之一,生产能力为30t/a合成氨、52t/a尿素。公司先后对化肥装置加热炉鼓风机、渣油进料泵等重要机泵驱动电机进行了变频调速节能改造,均取得了较好的节能效果。

       加热炉鼓风机是九江石化公司30t/a合成氨装置加热炉的重要设备,风机输出功率为185 kW,原设计是通过调节风门挡板实现风量调节,但设备运行能耗长期居高不下。

       加热炉鼓风机原设计方案负载是根据满负荷工作需用量来设计选型,留有10%以上的较大余量。但随着常减压装置加工量、物料性质等工况的变化,实际需求功率也产生变化,流量、压力等工艺参数经常随工况的改变而改变,实际应用中加热炉鼓风机大部分工作时间并非处于满负荷运行状态;原来的电机恒速和机泵恒压、恒流设计则导致电能浪费;流量、压力等工艺参数采用传统的出口或入口挡板、管路阀门及调节阀开度来调节,定速机泵输出功率被工艺物流吸收做有用功的仅占30%40%60%70%的电能消耗在挡板、阀门节流压降上,造成极大的电能损失和浪费。按年运行8760 h计算,原设计1台鼓风机每年消耗电能162kW·h,电费高达97万元。

       为提高加热炉系统工艺自动化控制水平,使控制方案与实际负荷相匹配,节约电能,提高经济效益。20093月,九江石化公司在化肥装置停工检修期间对加热炉鼓风机进行变频节能改造,采用风机变频调速系统取代低效率、高能耗的风门挡板节流控制,以提高加热炉系统效率。

       变频器选用东芝公司专用于平方减转矩负载的A5P系列变频器。该变频器采用最新智能绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块和东芝独特矢量运算控制,有良好的技术性能,其主要功能有:(1)新的电流限制功能——当机泵超负荷时,通过抑制转矩来限制过电流,使变频器不跳闸,机泵继续运转;(2)电压反馈控制功能——当电源电压变化时,可瞬时补偿输出电压,保证变频器稳定运行;(3)学习加减速功能——根据负荷状态自动调整最合适的加减速时间,方便设备调试;(4)自动节电运行方式功能——在确保负荷所需转矩的条件下,将电流降到最小,自动节电运行,内置工频/变频切换时序电路,可以方便切换、互为备用。

       变频器运转方式灵活多样、操作方便,操作人员只需调节变频器面板上的电位器旋钮即可手动调整风量,也可以完全实现自动控制,并且可与加热炉烟气回收系统自动控制装置进行电气、仪表联锁,实现加热炉的自动保护及计算机控制,不会因鼓风机突发事故而影响装置安全生产。该设备根据工艺负荷自动调节鼓风机电机输出频率,在运行约20 Hz时,电机运行电流从原来的220 A降至90 A,可满足合成氨装置加热炉系统的供风量。该台设备节电效率达到60%,据测算每年可节约电费约60万元。

       加热炉鼓风机经过变频节能改造投用1年来,变频调速器操作安全、平稳,具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能,实现了风量、风压闭回路自动调节控制。驱动电机可以实现软启动和无级调节转速,消除了电机启动时6倍的冲击电流,避开机械共振点及运转噪声,风机运行的振动值大幅降低,避免了鼓风机运行时的机械振荡,大大降低了设备故障率,延长了机械负载的运转寿命,减轻了设备维修工作量,节能效果明显。

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