【化工行业】高压变频器在离心式循环压缩机上的应用_离心式循环压缩机_

【化工行业】高压变频器在离心式循环压缩机上的应用

2013/9/25 11:39:58

　　一、项目概况
　　上海亚东石化有限公司成立于2003年1月，公司位于上海市奉贤区，经过几年发展，公司拥有20000t/a丙醛装置，10000t/a丙醇装置，15000t/a丁辛醇残液回收装置，30000t/a辛醇装置，其中高压变频器应用在丙醛车间的循环气压缩机上。此负载设备为离心式循环压缩机，参数如下：
　　压缩机型号 4V-2S 电动机型号 YB450M1-2
　　生产厂家锦西化工机械厂生产厂家南阳防爆电机厂
　　介质合成气（CO，H2等）额定功率Pdn 450kW
　　功率 323 kW 额定转速n0 2980 r/min
　　额定转速 14029 r/min 额定电压U0 6kV
　　额定流量 20190 m3/h 额定电流I0 52.1A
　　入口压力 1.35 MPa 额定功率因数 0.88
　　出口压力 1.85 MPa
　　增速箱增速比 1:4.7
　　表1循环压缩机数据参数

　　二、生产工艺流程

　　来自辛醇车间的合成气与烯径厂的乙烯混合进入合成反应塔，在催化剂的作用下生成气相丙醛经过冷却，冷凝得到粗丙醛，气体经循环气压缩机，返回合成反应器，液相粗丙醛进入精馏塔精馏得到丙醛产品。粗丙醛收集系统工艺流程如图1所示：

图1：粗丙醛收集系统工艺流程图

　　在实际应用中，工频时每次启动压缩机都是重载启动，启动起来十分不容易，同时还给工艺上带来很大隐患，比如噪音大，启动电流大，影响设备寿命、压力突变等。另外，由于负载的波动性较大，电机很少在满载情况下运行，仅依靠关出口阀、打回流来调节流量，浪费严重，能耗较高，运行十分不经济。为了解决这一系列问题，通过多方调研，我厂决定采用高压变频器对电机进行调速改造。

　　三、改造方案

　　1、设备选型

　　根据用户电机参数及负载情况，配置由亿思特公司生产的IDrive2000系列高压变频调速系统；该产品具有设计余量大、过载能力强，操作方便，质量可靠等优点。
循环压缩机使用变频器型号以及主要参数如下：

适配电机功率	6kV/450kW
设备型号	IMV-A5-D6/0065-0
额定功率	500kW
额定容量	630kVA
输入电压	6kV
输出电压	0～6kV
输出电流	0～65A
生产厂商	上海亿思特电气股份有限公司
旁路柜型号	IMV-A5-D6/0065-PL
生产厂商	北京紫微电力设备有限公司

　　2、一次主回路方案

　　据客户需求，综合考虑客户现场实际运行特点，以及产品的先进性、可靠性和高性价比，选用IDrive2000系列高压变频调速系统进行系统方案设计。
为了充分保证系统的可靠性以及设备的利用率，变频器配置方案采用“一拖一手动”方式，即一台电机配置一套变频装置，任何一台电机都可工作在变频运行状态或工频运行状态，彼此独立，互不影响；其原理图如下：

图4：手动旁路柜方案示意图

　　原理说明：
　　对于6kV设备，QF1为上级用户高压柜开关， QS为高压隔离刀闸，QS1、QS21、QS22构成旁路部分。QS1与QS22闭合，QS21断开，电机以变频方式运行；QS1与QS22断开，QS21闭合，电机以工频方式运行。其中QS21与QS1、QS22严格“五防”互锁。
　　当变频器出现需要维护时，旁路切换完成后，电机以工频运行方式时，不影响用户的正常生产；当变频器进行维护完成后，重新将电机切换到变频运行方式，操作简单、可靠。

　　四、高压变频器节能改造情况

　　1. 现场技术数据：

　　改变频后比工频运行时的参数对比表：

运行参数	工频	变频
电机转速	2980r/min	1200r/min
输入电流	47A	7A
功率因数	0.47	0.85
出口阀门（FV1001）开度	30%-45%	100%
入口压力	1.30MPa	1.30MPa
出口压力	1.89MPa	1.48MPa
压力差	0.5MPa	0.08MPa
出口流量	20190m3/h	8455m3/h

　　表4.1运行参数表

　　年运行时间：8640 小时；

　　上网电价： 0.65 元/度；

　　2. 节能效果计算：

　　1) 计算实际工况输入功率

　　改造前电动机输入功率：

------------------公式①

　　计算数据如表4.1

　　2) 计算变频调节输入功率
　　计算公式同“公式①”

　　3) 计算“节电率”

　　4) 计算“节约电费”

　　五、电机变频改造后的运行情况

　　采用变频调速后，带来的最大好处有以下几点：

　　1.电机实现软启动，电机启动电流远远小于额定电流，启动时间相应延长，对电网冲击很小。

　　2.压缩机出入口压力差降低了很多。以前压差5公斤，设备啸叫严重，能达到120分贝；改变频后压差为0.8公斤，噪音仅为75分贝左右。从而减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，降低了噪音，有效的延长了电机的使用寿命，相应地延长了许多零部件的寿命；同时极大的减轻了对管道的冲击，有效延长了管道的检修周期，减少了检修维护开支，节约大量维护费用。

　　3.输入电流减少很多，以前电流很多都做了无功，浪费极大。下图4的运行参数为例，可见其输入电流减少了很多。