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空气压缩机变频技术在原油稳定装置中的应用

2020-05-14 14:56

        本文主要介绍了空压缩机变频技术在原油稳定装置中的应用。在这里,空压机可以采用变频技术,减少能源的使用,从而节省日常工作费用。

采用变频技术改变电机转速,调节压缩机运行工况,主电机无功损耗,具有很大的节电效益。同时,保证了装置的平稳运行。在工业生产中,在负荷不足或工况不稳定的情况下,可以探索一些大功率设备,利用变频技术来调节设备的工况,解决能耗高的问题。变频技术可实现无级变速,调速范围宽,调速平稳,作方便。

莱伊原油稳定装置于1986年投产。设计加工原油10000吨/日,轻烃20吨/日。主要设备为美国进口螺杆压缩机。型号是200h165。主要设计参数为:处能力1000m3/h,进口压力-0 03-0 05mpa,压缩机工作转速10310r/min。1994年以来,随着原油产量的下降,装置的其它配套设备老化,装置的负荷率也在下降。压缩机不能满负荷运行,有时通过补风运行,设备效益下降。1996年以来,由于企业向市场经济转型,每年1、2月份轻烃销售不畅,装置被迫限产。在此期间,该装置的负荷率仅为60%70%,并通过送风和回流维持运行。压缩机主电机的额定功率为186kw,约30%的功率在做空转工作。因此,有必要对装置进行节能改造。

  
        1. 变频节能改造工作原

 

根据异步电动机的转速公式,异步电动机的转速调节有三种方法:改变电动机的极对。由于异步电动机极数只能有多次跨越式的变化,调速是逐步的,在生产中既不经济也不实用;改变转差率。这种方法的电路连接也比较复杂,转换比较困难,而且在生产中不易作;改变电源的频率。

这种方法与旋转磁场的转速和输入电流的频率成正比。当电流频率改变时,可以改变旋转磁场的转速,从而改变转子的转速,从而达到调速的目的。

采用这种方法,可以在较宽的范围内调节速度,达到平滑的速度。这是一种比较合的异步电动机调速方法。变频器可以实现这种调节。该装置先用可控整流器将50赫兹交流电转换成直流电,再将逆变器转换成频率可调的交流电源,从而控制电机转速。为了保持电压频率比不变和电机主磁通不变,可以在变频时根据脉冲的幅度和宽度来调整电压的幅度。同时或提高电压和频率,达到调速节电的目的。  

 

  2. 变频改造方案

 

  2.1主要设备选型

 

  ( 1) 变频器。根据压缩机电机功率和额定电流, 选定型号为 VS 616H3 的变频器, 该变频调速器由日本生产, 其主要参数: 电动机适用功率< 200kW; 电压等级为 400V 级; 调频范围为 0 50Hz.

 

  ( 2) 压力变送器。根据工艺条件选定防爆型,压力范围- 0 1 + 0 1MPa, 输出信号为 4 20mA.

 

  ( 3) 调节器。调节器是该控制系统的核心部分, 选用 DTL ? 3110 调节器, 输入、输出信号是4 20mA, 工作电源 24V 直流电。

 

  ( 4) 其它用料。空开关、交流接触器、控制电缆、电力电缆等按规范选取。

 

  2.2改造方案

 

      选用日本制造的高性能、低噪声通用变频器,将变频器安装在原电机的三条进线上,变频器输入端,接交流接触器、空开关,后接380V进线。输出端子通过电缆连接到电机。压缩机进口管路连接压力变送器,工作范围为-01+0 1MPa,用于测量压力信号。压力变送器可将测量的压力值转换成420mA直流信号输出。变送器工作电源为24VDC,防爆。选用DTL 3110作为调节器,通过控制电缆连接到控制室的作面板上,输出信号为420mA,控制电缆连接到变频器的控制信号输入端。变频器的控制由调节器实现,可分为自动控制和手动控制。根据压力变送器输入的电信号,将调节器的调节范围设定为0,将调节器的输出信号接到变频器的输入端,通过调节器的设定值控制变频器的输入信号值,然后通过变频器的运行应控制三相交流电的频率,以控制压缩机电机的转数。达到了调整压缩机负荷的目的。例如:当确定压缩机入口的正常工作压力为-0 04mpa时,设置调节器的相应值,同时将调节器设置为自动状态,则变频器可根据设定值输出相应频率的三相交流电调节器和压缩机将在一定的负载下工作。当压缩机处量波动时,入口压力与运行值偏差较大,超过“0.5”值?当压力为0.01mpa时,也超出调节器的设定值范围。调节器通过控制输入到变频器的电信号,自动调节压缩机转速,减少或增加压缩机的处能力,使压缩机始终处于较好的运行状态。压缩机电机由于负荷不足,不再做供、回风不足引起的无功,可节省大量电能。由于变频器输出为50赫兹,即使体过多,压缩机也不会超速。对于减负(如限产、少油计划进料等),变频器也可设置在手动位置,由作人员手动调节。 

 

  3. 改造及经济评价

 

  该项目是 1994 年 6 月完成改造, 投运以来一直运行正常, 生产装置在来料不稳或来料少及轻烃销售淡季时, 保证了生产装置的平稳运行, 同时,节电效益显著。特别是 1997 上半年石油价格低落, 国内石油销售不畅, 油田关井压产时, 该装置原油处量大幅度减少, 通过变频器的调节, 确保了装置的正常开工。

 

  由于压缩机主电机没有单独的用电计量表, 综合统计1994 年6 月1999 年6 月装置运行情况, 平均每年不足70%负荷的天数为 60d, 不足 50% 负荷的天数为20d.压缩机变频调节后的运行参数。

 

  压缩机变频调节运行参数统计变频器调节( % )30 50 70 100输入频率(Hz)15 25 35 50电机电流 I (A)120 195 230 280电机输入电压 U(V)110 190 280 380压缩机入口压力(MPa)+ 0 06 + 0 005 - 0 025 - 0 045压缩机出口压力(MPa)0 100 0 150 0 15 0 155压缩机出口温度( % )55 78 90 115加热炉出口温度( % )58 61 65 68电机功率论值(kW)11 37 1 64 4 106 4注: ( 1) 表中数据是在变频器调频稳定 1h 后, 间隔 10min 录取的 5组数据的平均值( 2) 压缩机出口由于并到大的集管网, 出口压力相对稳定( 3) 电机参数: 额定功率为 186kW, 转数为 2975r/min, 频率为50Hz, 额定电流为 338A计算年节电为 93744kWh, 累计节电为93744 5= 468720kWh.

 

 

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