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新型变频器在炼油化工装置上的应用电梯端面铣床铅蓄电池封口机械冷干机

发布时间:2022-07-07 15:07:46

新型变频器在炼油化工装置上的应用

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荣格工业研讨会行,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。这样既可平滑改点温计变物料的输送量,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铝合金在汽车中的利用还有很大空间上的管压差。

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。在正常工作负荷情况下,电机工作在额定转速2982rpm,转速不可调。为保持流量稳定,采用控制出口阀门的方法进行控制,即差压变送器检测流量信号送至PID调节器, 再由PID调节器输出mA控制信号,控制出口调节阀的开度,从而控制出口流量,保持流量稳定。原系统实际运行中,存在以下问题:

(1) 节流量较大,泵出口阀的节流量已接近泵额定流量的一半,浪费大量的电能。

(2) 控制精度低,出口流量波动较大(约3%)。

(3) 电机工作在额定转速,出力不变消耗电能。

(4) 电机噪音较大,泵和管线阀门压力较大,易造成泄漏。

根据系统的上述工艺要求,我们对变频器系统进行设计时,遵循了以下原则:

a、 保持出口流量稳定;b、 出口流量的控制精度0.5% ;c、电动机的转速范围应在 0~2982转/分;d、根据泵的工作特性,系统设计应按恒转距原则进行;e、节能降耗;f、系统设计采用工频和变频双切换,保证的生产的连续性和可靠性,可以互为备用; g、采用两路DCS输出接点,一路控制原调节阀,一路控制变频器,在变频器故障状态时,DCS能自动识别变频故障信号,然后切换到调节阀调节流量。而当变频器处于正常运行状态时,调节阀处于全开位置;

遵照上述原则,经过调研、比较,我们选择了日本东芝A5P变频器。该变频器具有技术先进、功能齐全、结构紧凑、可靠性高等特点,专为泵和风机类负载设计。

FRH:频率设定;ACC/DEC:加/减速控制电路;A/D:模数变换;V/F:压频变换;BD:基极偃师驱动电路;CPU:微处理器;LED:显示电路 。

变频器的主电路为典型的“交—直—交”SPWM电压型主电路。

变频器的控制电路:该中心具有400余名知识型员工频率给定FRH(即速度给定)经过ACC和DED加减速控制电路,变成频率和电压基准信号,分别经过A/人字拖D转换电路和V/F函数发生器电路,再进入CPU内,形成SPWM脉冲,成为IGBT的控制信号,驱动IGBT,从而使电压恒定、频率恒定的交流电,经过变频器后,变成了电压和频率可调的交流电。A5P变频器结构图如图3所示。整个控制系统采用微机进行采样、计算、实时控制、事故报警和显示。

4 变频器系统的运行情况

1997年7月,我厂在常一线泵和常二中泵电机上安装东芝A5P变频器后,运行情况与工频比较,如下所示:

(1) 电机运行参数和节能情况的比较

节电功率=((39.16×0.82×380)-(16.3×0.9×168))×1.73=16846(W)

节电率=

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