智光电机 ZINVERT型智能高压变频调速系统石化行业的应用

1、简介
中国石化广州石油化工总厂（以下简称广石化），位于广东省广州市黄埔区，占地面积4.01平方公里，是华南地区现代化石油化工生产基地。广石化一期工程于1978年投产，全部工程于1992年12月通过国家竣工验收。总厂下辖炼油厂、化肥厂、设计院、研究所等19个二级厂、公司、院、所。主要有合成氨、尿素、常减压蒸馏、催化裂化、连续重整、加氢精制、芳烃抽提、减粘裂化、溶剂脱沥青、延迟焦化、气体分馏、氢氟酸烷基化、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚丙烯等炼油化工生产装置31套，还建有6400吨/年和3000吨/年聚丙烯双向拉伸薄膜生产线各一条，具有500吨/年制造一、二、三类压力容器和300吨/年机械加工能力。
2、工艺介绍
石化厂减粘渣油的生产是由原油通过分馏塔处理分馏后产生密度大而位于分馏塔底部的塔底油，塔底减粘渣油温度高达350度，由分馏塔底泵抽取减粘渣油送往换热器，再通过进一步工艺处理后，形成可以直接燃烧的减粘渣油送往罐区。
在渣油的生产过程中，工艺要求保证分馏塔底层渣油液位在一定的平衡范围，根据工况流量的大小变化，要保证塔底油液位平衡，在分馏塔底泵工频额定转速运行时，通过调节分馏塔底泵出口阀门和换热器出口调节阀门来进行流量的调节。分馏塔底泵及其电机的型号如下：
分馏塔底泵 型号：4HED16DS
操作介质：减粘渣油
介质温度：350℃
流 量：228m3/h
扬 程：>396m
配套电机 型 号：ET450L2
额定电压：6kV
额定功率：370kW，
功率因数：0.86
由于分馏塔底泵设计余量较大，渣油平均日产量为2500吨（104t/h），工频运行时底泵出口阀门开度很小，只在2%～5%范围内调节，因此阀门出口压差很大，达34公斤，若工艺要求出口流量进一步减少时，出口阀门进一步减小，压差势必进一步增大，压差过大，底泵出口管网自动泄压，造成较大的能源浪费，设备容易损坏。
分馏塔底泵原采用某进口品牌的一台高压变频器，但安装以来出现过多次故障，维修与备品备件提供时间很长，最终由于产品淘汰不再供应备件而只好将故障的设备搁置，改回采用工频运行调节出口阀门的控制方式。2005年12月广石化定购广州智光电机公司一台型号为ZINVERT－A6H630/06Y高压变频调速系统，安装调试完成后，出口阀门开度打开至35%，通过调节底泵转速，在满足流量要求的情况下，转速控制在约35Hz，阀门出口压差降至18公斤，大大减少底泵出口管网压力，有利于整个系统的长期稳定运行。


3、改造方案
分馏塔底泵的ZINVERT－A6H630/06Y高压变频调速系统采用了手动旁路配置，一次电气原理图如下图所示：


6kV电源经变频系统内置刀闸K1到高压变频装置，变频装置输出经刀闸K2送至电动机；6kV电源还可经刀闸K2切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障，即可马上断开输入侧6kV开关及刀闸K1，将变频装置隔离，切换刀闸K2至工频侧，在工频电源下起动电机运行。刀闸K1、K2之间具有闭锁和防止误操作功能。
远方控制室的自动化控制系统的根据工艺要求的减粘渣油流量与压力的要求确定的要求调节变频系统的转速，从而控制分馏塔底泵的转速达到流量与压力达到工艺要求。
4、变频改造收益
分馏塔底泵的平均运行参数统计如下表所示：


从上表可以看出在分馏塔底泵出口阀门开度较小时，阀门压差较大，所消耗的电量很大，出口阀门开度增大后降低损耗效果显著，由于轴承润滑和泵转速的要求，转速一般运行在35Hz左右，因此设置最低频率30Hz的运行频率限制，阀门开度没有继续增大。按全年运行335天、电价0.5元/kWh计算，分馏塔底泵变频运行一年节约电费收益为：
（250－80）×24×335×0.5＝68.3（万元）。