摘要：本文介紹了風(fēng)光牌高壓變頻器在化工行業(yè)羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用情況，對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行了分析。

    關(guān)鍵詞：高壓變頻器；羅茨風(fēng)機(jī)；應(yīng)用

    1 企業(yè)介紹

    山東魯西化工股份有限公司位于山東省聊城市，是一家具有百億年產(chǎn)值的上市企業(yè)，員工近萬人。公司具有年產(chǎn)合成氨
100萬噸、尿素150萬噸、復(fù)合肥150萬噸、磷酸二銨15萬噸、硫酸100萬噸的生產(chǎn)能力，擁有10萬千瓦發(fā)電機(jī)組配套裝置，是集化肥、化工于一體的綜合性化學(xué)工業(yè)企業(yè)，是目前全國最大的化肥生產(chǎn)企業(yè)之一。其下屬企業(yè)魯西化工第八化肥廠，位于聊城市東阿縣顧官屯鎮(zhèn)魯西化工工業(yè)園內(nèi)，始建于2006年，于2007年2月建成投產(chǎn)，目前企業(yè)現(xiàn)有職工632人，占地總面積12.8萬平方米，現(xiàn)資產(chǎn)4.28億元。

    2 廠家工藝流程及現(xiàn)狀

    脫硫風(fēng)機(jī)采用的羅茨風(fēng)機(jī)屬于回轉(zhuǎn)容積式鼓風(fēng)機(jī)，它的鼓風(fēng)量與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，基本不受出風(fēng)口阻力變化的影響，這種硬風(fēng)特性決定了不允許通過關(guān)閉出風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的辦法來調(diào)節(jié)風(fēng)量，而且經(jīng)過采取優(yōu)化以上主要工藝環(huán)節(jié)措施以后,大量過剩風(fēng)量調(diào)節(jié)只能采用旁路，造成風(fēng)機(jī)能量的大量損耗，而且由于磨損而腐蝕問題突出，旁通閥門需要經(jīng)常維修。該生產(chǎn)線自投運(yùn)以來，發(fā)現(xiàn)該二系統(tǒng)脫硫風(fēng)機(jī)的問題較大：首先是風(fēng)機(jī)出口的管道振動(dòng)大，噪聲大，雖說經(jīng)過幾次的技改已有所改善，但仍存在問題；另外，目前風(fēng)機(jī)送風(fēng)量能力遠(yuǎn)超生產(chǎn)能力，為保生產(chǎn)，只能把多余的通過回流管道接到風(fēng)機(jī)進(jìn)口去。采用甲烷化法脫硫除原料氣中CO、CO2 時(shí), 合成氨工藝流程圖如圖1所示。

圖1 合成氨工藝流程

    造氣 ->半水煤氣脫硫 ->壓縮機(jī)1段 ->變換 -> 變換氣脫硫 -> 壓縮機(jī)2段 ->脫碳 -> 精脫硫 ->甲烷化 ->壓縮機(jī)3、4、5段 ->氨合成 ->產(chǎn)品NH3

    原系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

    羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)型號(hào)ARSH-700HGE3

    額定流量：686m /min

    風(fēng)機(jī)全壓：49KP

    軸功率：710kW

    配套電機(jī)參數(shù)

    型號(hào)：YAKS630-12W

    額定功率：710kW

    額定電壓：10kV

    額定電流：56.4A

    額定轉(zhuǎn)速：495rpm

    3 改造方案

    改造前：原系統(tǒng)10kV高壓開關(guān)柜直接到電機(jī)，電機(jī)與風(fēng)機(jī)相連。

    改造后：在原系統(tǒng)10kV高壓開關(guān)柜后面加入變頻器，變頻器輸出接電機(jī)，電機(jī)再與風(fēng)機(jī)相連。

    改造方案原理接線圖如圖2所示。

圖2 改造后方案原理接線圖

    變頻器配備了自動(dòng)旁路柜，通過KM3、KM4的控制，可自動(dòng)（或手動(dòng)）在變頻狀態(tài)和工頻狀態(tài)之間切換。變頻狀態(tài)下,KM3閉合，KM4斷開，變頻器控制電機(jī)；工頻狀態(tài)下，KM3斷開，KM4閉合，在切換至工頻帶動(dòng)電機(jī)。變頻器可以在重故障時(shí)自動(dòng)切換工頻運(yùn)行，這樣既保證了變頻器正常運(yùn)行，又避免了直接啟動(dòng)電機(jī)大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

    4 現(xiàn)場運(yùn)行情況

    2008年5月16日，山東聊城魯西化工第八化肥廠和我公司簽訂高壓變頻器購貨合同，型號(hào)為JD-BP38-800F。2008年6月6日，開始安裝就位；2008年6月13日，一次調(diào)試成功投入運(yùn)行。整個(gè)變頻器安裝調(diào)試周期都很短，為系統(tǒng)的正常生產(chǎn)提供了有利的保證。5 節(jié)能效果在今年6月初，我廠就山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限責(zé)任公司生產(chǎn)的JD-BP38-800F變頻器應(yīng)用于4#脫硫羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造。由于我廠的每臺(tái)高壓變頻器在出廠前均經(jīng)過實(shí)際風(fēng)機(jī)負(fù)載的整機(jī)出廠檢驗(yàn)和調(diào)試，在現(xiàn)場的調(diào)試又可以在沒有高壓輸入的情況下調(diào)試，因此在經(jīng)過約一周的施工和安裝、調(diào)試后，上電試驗(yàn)和試運(yùn)行進(jìn)行順利，一次投運(yùn)成功，高壓變頻器一直持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

    根據(jù)生產(chǎn)情況，風(fēng)機(jī)運(yùn)行30Hz左右就能滿足了生產(chǎn)工藝要求；運(yùn)行轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的60%左右。由于電機(jī)為水冷卻，在低轉(zhuǎn)速下發(fā)熱量并沒有提高，完全滿足了工況運(yùn)行。

    變頻改造后節(jié)能效果顯著，與原有的工頻驅(qū)動(dòng)方式相比，風(fēng)機(jī)效率穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)能耗大大降低，節(jié)約電量可達(dá)50％。特別是機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效果更顯著。以下為節(jié)能效果估算：

    節(jié)能估算條件：是在同一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行比較，相同生產(chǎn)條件需求下，工頻和變頻運(yùn)行比較節(jié)能估算。首先6月份是正常生產(chǎn)時(shí)期，6月13日開始投入變頻至今。從6月13日至16日未投變頻時(shí)耗電能有功功率平均在649kW，而7日投入變頻運(yùn)行后8日至14日時(shí)耗電能有功功率平均在370kW。以上數(shù)據(jù)不難看出投入變頻后確實(shí)起到節(jié)能效果。另外，無功功率也從原來的平均554KVar降到平均為135KVar左右，大大改善了系統(tǒng)的無功補(bǔ)償。

    根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算，由于生產(chǎn)使用自備發(fā)電，以0.386元/kWH的成本價(jià)電費(fèi)，按以下計(jì)算公式計(jì)算，年節(jié)電效益＝(工頻時(shí)平均功率-變頻時(shí)平均功率）×天運(yùn)行小時(shí)數(shù)×年運(yùn)行天數(shù)×電費(fèi)單價(jià)；結(jié)果如下：

    （649kW-370kW）×24小時(shí)/天×300天/年×0.386元/kWH=77.54（萬元/年）。

    按照保守的計(jì)算方法，每年可節(jié)電費(fèi)77萬多元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

    本次羅茨風(fēng)機(jī)配套用風(fēng)光牌高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)改造成功后，由于實(shí)現(xiàn)了頻率的遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)和狀態(tài)監(jiān)控，產(chǎn)品運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，大大改善了工藝，該公司決定再次采購一套風(fēng)光牌高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)用于另外一套710kW羅茨風(fēng)機(jī)配套電動(dòng)機(jī)的變頻技術(shù)改造。

    6 其他效益

    （1）該羅茨風(fēng)機(jī)由于采用變頻控制，可對(duì)風(fēng)量進(jìn)行精確控制，而且與閥門控制相比更直觀、方便調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量來滿足生產(chǎn)需要。

    （2）由于采用了變頻技術(shù)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，不存在啟動(dòng)電流沖擊；原來沒有使用變頻器時(shí)電機(jī)直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流高達(dá)200-300A，對(duì)電機(jī)或電網(wǎng)都具有不利的影響。現(xiàn)在使用變頻器軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流不高于額定電流54.6A,減少了風(fēng)機(jī)出口壓力瞬間提高對(duì)風(fēng)機(jī)的沖擊，從而延長了風(fēng)機(jī)和其他設(shè)備的使用壽命。

    （3）由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降為原來的60％，大大減少了風(fēng)機(jī)管道振動(dòng)頻率和噪聲，延長風(fēng)機(jī)、電機(jī)軸承的機(jī)械壽命，減少了設(shè)備的維護(hù)量。

    （4）由于旁通閥門幾乎不操作，減少了風(fēng)道的振動(dòng)與磨損腐蝕，提高了機(jī)械壽命。

    7 變頻改造總結(jié)

    根據(jù)針對(duì)該項(xiàng)目的變頻改造經(jīng)驗(yàn)以及同類其他項(xiàng)目的實(shí)踐結(jié)果，總結(jié)出風(fēng)光高壓變頻器改造具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    （1）安裝簡單。變頻器安裝在高壓開關(guān)柜和電機(jī)之間，對(duì)原有接線改動(dòng)不大。

    （2）操作簡單。具有友好的人機(jī)界面，設(shè)備只有開機(jī)、停機(jī)和頻率調(diào)整操作。

    （3）調(diào)速平滑。能夠進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，并且調(diào)速精度高。

    （4）節(jié)電明顯。根據(jù)工況要求，變頻器一般運(yùn)行在27Hz左右，實(shí)際輸入電流不到額定電流的一半，節(jié)電率高達(dá)50%以上。

    （5）噪音降低。由于電機(jī)運(yùn)行于較低轉(zhuǎn)速上，運(yùn)行噪音大大降低，電機(jī)的發(fā)熱量也有明顯下降。

    （6）保護(hù)完善。變頻調(diào)速系統(tǒng)具有完善的保護(hù)功能，降(上接第186頁)當(dāng)以上實(shí)產(chǎn)數(shù)據(jù)和質(zhì)檢數(shù)據(jù)都已存在后，就可以通過各種報(bào)表和臺(tái)賬展現(xiàn)出來，供調(diào)度人員和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)方便地查詢，如圖7和圖8所示。 

圖7



圖8

    6 結(jié)論

    基于北京和利時(shí)信息技術(shù)有限公司HiRIS產(chǎn)品的天津渤天化工生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度管理人員對(duì)全廠重要工藝裝置數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便了對(duì)實(shí)產(chǎn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品入庫情況的統(tǒng)計(jì)和查詢，改變了生產(chǎn)調(diào)度傳統(tǒng)的調(diào)度、管理方式，提高了工作效率，向生產(chǎn)調(diào)度管理的全面信息化邁進(jìn)了堅(jiān)實(shí)的一步。

    低了電機(jī)運(yùn)行中的故障率，并且啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)的沖擊量小，大大提高了可靠性。

    8 結(jié)束語

    從現(xiàn)場運(yùn)行情況來看，山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-800F高壓變頻器性能優(yōu)越，運(yùn)行可靠，有效地降低了生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)材料成本日益增長的今天，通過有效的節(jié)能改造，能收到明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

    參考文獻(xiàn)

    [1]山東新風(fēng)光電子使用手冊(cè).山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司.

    [2]山東新風(fēng)光電子JD-BP38-800F高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)魯西化工第八化肥廠調(diào)試大綱.

    [3]山東新風(fēng)光電子JD-BP38-800F高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)魯西化工第八化肥廠驗(yàn)收?qǐng)?bào)告.