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富士中压变频器在炼油厂循环水泵的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-10-03   浏览次数:24414
茂名石化于1990年开始在炼油分部所属生产装置安装各类变频器200多台。变频器所带负载有油泵、风机和滤机等,在调速和节能方面起

茂名石化于1990年开始在炼油分部所属生产装置安装各类变频器200多台。变频器所带负载有油泵、风机和滤机等,在调速和节能方面起着重要作用。

炼油生产过程中,流量、液面、压力等参数常随着工况的改变而改变。由于技术水平限制,没有一种合适调速方法,因此只能采用控制阀门或挡板开度的方法来改变流量、液面等,即用人为增减阻力的办法实现调节。工艺需要小流量时,大量能量损失在阀门或挡板上。变频器能够根据负载大小自动调节频率,使各种工况下机泵电耗降至最低,起到节约大量电能的作用。

目前我公司使用富士中压变频器,电机运行时功率因数甚至可达到0.95以上,节能效果明显。

[b]2 富士中压变频器原理和性能指标[/b]

[b]2.1 富士中压变频器工作原理[/b]
[attachment=12784]
图1 富士中压变频器的原理框图

图1是富士中压变频器的原理框图。变频器每相由4个相同功率单元串接而成,每个功率单元由输入变压器两个二次线圈供电。每个二次线圈额定电压均为480v,这样每个功率单元的输入额定电压为960v,输出电压为0~960v,4个功率单元最大输出电压相加即为相电压3840v,对应的线电压为6650v,额定电压视为6000v。

每个功率单元都可以视为一个采用igbt构成的三相输入,单相输出的pwm变频器,输出0~960v可调电压和0~120hz可调频率,其结构原理与通常的低压变频器原理一样。

[b]2.2 富士中压igbt变频器性能指标[/b]

frenic4600fm4系列变频器采用了32位risc处理器的cpu,用于频率控制、运转程序、各种接口等基本控制;在需要进行高速运算的电流控制部、电压指令整形部分别搭载了数字信号处理器(dsp)。为了对各种用途实现最佳控制,将系统作了固件化,它具有以下几种功能:

(1)程序功能
可根据外部顺序及控制信号,用软件实现系统运转和停止操作。
(2)调节功能
具有基于采样控制,进行最佳控制的调节功能。
(3) 控制参数设定功能
用操作面板、编程器、pod或者集中监视系统,可以对系统的每个控制参数进行设定或作最佳调整。
(4) 故障检测功能
故障发生时的信息可以通过操作面板、编程器、pod或者集中监视系统确认。而且通过编程器或集中监视系统还能够采集故障发生前后的数据。
(5) 独立运转功能
无须连接上位机系统,仅使用frenic4600fm4就可以控制电机运转。
(6) 停电保护功能
在发生停电故障时,ram的数据由电容支持保护,在不通电的状态下数据可维持一个星期。
(7) 在线模拟量数据输出
运转中的部分数据可以以模拟量输出。

[b]3 富士中压igbt变频器在西二循循环水泵的应用[/b]

[b]3.1 应用原因[/b]

西二循有3台循环水泵分别是泵1/1、泵1/2、泵1/3,电机功率都是400 kw,这三台高压泵是互为备用的。装置正常生产时开2台高压水泵,由于水压过高,有一部分循环水要打回流,造成大量电能浪费,在泵1/1装设中压变频器后,可以根据生产流程需要自动调节频率,既能满足生产用水要求,又能节省大量的电能。

[b]3.2 效果分析[/b]

根据流体机械原理可知,对于泵类、风机类负载,流量和转速成正比,而电机的轴功率与转速的立方成正比。因此采用变频技术在不同流量时消耗的功率为:
p[sub]变[/sub]=n[sup]3[/sup]ped=q[sup]3[/sup]ped    (1)

若采用阀门控制流量,电机在额定转速下恒速运转,在不同流量时电机消耗的功率为:
p[sub]阀[/sub]=(0.4+0.6q)ped    (2)

式(1)、(2)中ped为阀门全开电机以额定转速运行时消耗的功率,q为流量的相对值。从上面两条公式可以算出,当流量q为额定流量的50%时,采用变频调速技术时消耗功率为0.125ped ,采用阀门控制流量消耗功率为0.7 ped。理论上节电率为:
(0.7-0.125)/0.7=82.1%,可见变频器节能效果非常好。
在西二循泵1/1装设变频器投用后变频器运行频率是41hz,按照上面公式估算变频器投用后每天可节电3682 kw.h。同时还能减少对机泵的冲击,减少机泵的维修量,延长机泵的使用寿命,节省大量的检修费用。

[b]4 变频器一次、二次控制线路[/b]

作为炼油系统的循环水泵,在变频器发生故障时要具有快速恢复送电功能,为此我们根据使用变频器和不使用变频器的特点,设计出该循环水泵既可以带变频器运行,又可以不带变频器运行。下面根据图2来说明工频运行、变频运行一次、二次控制线路图控制原理:
[attachment=12785]
[attachment=12786] 
图2 工/变频运行一次、二次控制线路图

[b]4.1 工频运行[/b]

(1)一次电路
双向刀闸qs打到工频位置,如果qf开关合上,6kv高压电通过qf开关、qs刀闸加到电机上,电机正常运转,反之电机停机备用。
(2)二次控制线路
bk转换开关打到工频位置,① ②、③④、⑤⑥三对触点接通,按下sb1起动按钮,(+wc)—1qf—sb1—③④—①②—合闸电路—1qf—(-wc)。合闸线圈得电qf开关合上电机正常运行,按下sb2停止按钮,(+wc)—1qf—sb2—⑤⑥—跳闸电路—1qf—(-wc)。跳闸线圈得电qf开关断开电机停止运行。

[b]4.2 变频运行[/b]

(1)一次电路
双向刀闸qs打到变频位置,qf开关合上,起动变频器,6kv高压电通过qf开关、变频器、刀闸加到电机上,电机正常运转,反之电机停机备用。
(2)二次控制线路
bk转换开关打到变频位置,⑦ ⑧、⑨⑩、三对触点接通,在变频器允许开机3zj常开触点接通时,按下sb1起动按钮,(+wc)—1qf—sb1—3zj—⑨⑩—1zj—1qf—(-wc)。1zj中间继电器得电,起动变频器,电机带变频器运行。按下sb2停止按钮,(+wc)—1qf—sb2—⑦⑧—2zj—1qf—(-wc)。2zj中间继电器线圈得电,变频器停止运行。

[b]5 结束语[/b]

使用变频器,不仅能起到节能作用,而且延长机泵的使用寿命,减少机泵的维修量,是石化企业进行节能降耗理想电气设备。

 
 
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