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浅谈炼油化工装置变频器系统的控制方案
2008/7/25/10:21  

    1 概述

    在工业企业中,电机是应用面最广和数量最多的电气设备之一。目前,大量交流电机均工作在固定的转速运行,这已愈来愈不能适应生产工艺对于自动化的要求。同时,其运行在低功率因数和低效率的工况下,对电能是极大浪费。

    由于石化行业的日益激烈的市场竞争,对我厂石油化工产品的型号、质量、数量等提出了新的要求。为了满足这些工艺上要求,在原驱动电机上,增加变频器系统。这样既可平滑改变物料的输送量,满足了生产工艺的要求,又达到了节能的效果。

    在我厂常一线、常二中采用的变频器系统,既是动力源又是改变工艺参数的执行机构,它取代了原有的执行机构——调节阀,使得介质传输工艺过程控制发生了变革。

    2 变频器调速运行时的节能原理

    在实际的生产过程中,各类泵的负荷选择都大于生产实际需要的流量,而在实际运行中,所需的流量往往比设计的流量小很多,如果所用的电机不能调速,通常只能通过调节阀门来控制流量,其结果在阀门上会造成很大的能量损耗。如果不用阀门调节,而是让电机调速运行,那么,当需要的流量减小时,电机的转速降低,消耗的能量会明显减小。

    H(n1),H(n2)表示调速时的Q=f(H)曲线,R1、R2表示阀门调节时的管路阻力曲线。阀门控制时,由于要减少流量,关小阀门,使阀门的摩擦阻力变大,Q2→Q1,A→B,HA→HB阀门控制时功率消耗P1由0HBBQ1表示。当调速控制时,Q2→Q1,A→C,HA→HC调速控制时功率消耗P2由0HCCQ1表示,若P1>P2则表示调速时功率消耗小于阀门节流时的功率消耗。

    P=rQH泵的轴功率

    Q流量H扬程r液体重度

    在B点和C点运行时PB-PC=Q1(HB-HC)r这部分就是所节约的电能。

    对于泵负载,有如下表达式:

    Q1/Q2=n1/n2

    H1/H2=(n1/n2)2

    P1/p2=(n1/n2)3

    由上式可知,当转速下降1/2时,流量下降1/2,压力下降1/4,功率下降1/8,即功率与转速成3次方的关系下降。如果不用关小阀门的方法,而是把电机的转速降下来,那么随着泵的输出压力的降低,在输送同样流量的情况下,原来消耗在阀门上的功率就可完全避免。在不装变频器时,泵的出口流量靠出口阀控制调节。流量小时,靠关小阀门调节,增加了泵管压差,使部分能量白白消耗在出口阀门上。使用变频器后,可以降低泵的转速,泵扬程也相应降低,电动机输出功率也降低了,从而消除了原来消耗在泵出口阀上的管压差。

    3 变频器系统的控制方案

    我厂的常一线泵B109和常二中泵B114的电动机功率分别为75kW和55kW,转速2982转/分,额定电压380V,额定电流分别为132A和103A,额定出口流量分别为28.520M3/h和20M3/h。

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