變頻在煤氣輸送系統(tǒng)的應(yīng)用

劉建偉

摘 要：該文詳述利用變頻器和DCS集散系統(tǒng)的結(jié)合，改進(jìn)煤氣輸送系統(tǒng)的操作，指出改造后，具有明顯的易操作性，在節(jié)能、降噪音，減少維修費(fèi)用、創(chuàng)造效益上效果明顯。

關(guān)鍵詞：變頻器 集散系統(tǒng) 調(diào)節(jié) 節(jié)能

中圖分類號(hào)：U263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（b）-0040-01

變頻器的發(fā)展與應(yīng)用，經(jīng)過三十多年的不斷改進(jìn)，已經(jīng)完全勝任生產(chǎn)的實(shí)際使用，在各行各業(yè)都有出色表現(xiàn)，其性能價(jià)格比越來越高，從最初的節(jié)能到速度調(diào)節(jié)和自動(dòng)化控制，都發(fā)揮著良好的作用。該文介紹的是利用現(xiàn)有變頻器和DCS系統(tǒng)進(jìn)行改造，從而改善公司煤氣輸送過程的操作，節(jié)能、降噪音，減維修費(fèi)用，創(chuàng)效益。

1 煤氣輸送的過程

人工生產(chǎn)的煤氣，由工廠生產(chǎn)出來以后，到達(dá)城市的居民用戶、及企業(yè)用戶，必須保證煤氣管道的壓力，這一步通常由工廠采用各種風(fēng)機(jī)加壓來完成。

唐山假華煤化工有限公司凈化分廠儲(chǔ)配站采用的是羅茨風(fēng)機(jī)加壓輸送的方法。如圖1所示。

在煤氣的輸送過程中，為了滿足用戶的使用條件，經(jīng)常需要員工操作羅茨風(fēng)機(jī)的回流閥，來調(diào)節(jié)煤氣管道的出口壓力，因此回流的管道中必須保證一定煤氣量，大量煤氣在羅茨風(fēng)機(jī)前后回流，其結(jié)果是電機(jī)作無用功，浪費(fèi)電能；風(fēng)機(jī)機(jī)體本身因煤氣壓縮循環(huán)易發(fā)熱；同時(shí)易沉淀焦油，影響羅茨風(fēng)機(jī)停車后的再次啟動(dòng)。煤氣用戶突然加大用量時(shí)，負(fù)荷的突然增加容易引起電機(jī)電流過大的故障停車，這些現(xiàn)象明顯影響煤氣的正常輸送。

2 利用變頻技術(shù)的方案

針對(duì)煤氣輸送中存在的問題，我們加快改造啟用變頻設(shè)備。使用的電機(jī)型號(hào)：YB2-355M2-6 200kW，選用的變頻器柜：CCW-I-200為北京鑫科創(chuàng)超維科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。變頻器：ABB公司ACS800。

變頻控制柜裝在配電室內(nèi)。初期我們采用變頻器控制柜的面盤控制方式，即在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)后，根據(jù)煤氣管道的出口壓力，到配電室改變控制柜面盤電位器，調(diào)節(jié)變頻器輸出的電壓頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。此時(shí)我們達(dá)到減少員工操作羅茨風(fēng)機(jī)回流閥的次數(shù)、風(fēng)機(jī)機(jī)體溫度下降、環(huán)境噪聲下降的目的。使用一段時(shí)間后，我們發(fā)現(xiàn)還有過載停車，觀測(cè)儀表與變頻器柜距離遠(yuǎn)，手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)速電位器不方便，電機(jī)提升速度、降低速度的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。

3 分析變頻調(diào)節(jié)時(shí)的影響

在察看相關(guān)資料，ABB公司的變頻器，完成一次手動(dòng)調(diào)速過程，其設(shè)備內(nèi)部需要調(diào)節(jié)的過程如圖2所示。這種變頻器的速度控制調(diào)節(jié)功能，是變頻器的內(nèi)部速度控制器根據(jù)負(fù)載和電機(jī)與機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。給定速度、微分加速度補(bǔ)償、積分時(shí)間、微分時(shí)間，及機(jī)械設(shè)備反應(yīng)的滯后，往往需要一定的時(shí)間。實(shí)際使用中，真正的生產(chǎn)需要多次重復(fù)調(diào)節(jié)，當(dāng)達(dá)到生產(chǎn)要求，其過程要有10～20min。較長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間影響生產(chǎn)的正常操作。

4 改進(jìn)

針對(duì)變頻器的反應(yīng)速度慢、現(xiàn)場(chǎng)因安裝位置造成的操作不方便。為達(dá)到操作方便、調(diào)節(jié)的過程滿足生產(chǎn)。我們分析現(xiàn)場(chǎng)條件，現(xiàn)場(chǎng)具有計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)，煤氣管道出口壓力監(jiān)測(cè)功能。在咨詢廠家后，我們改進(jìn)了設(shè)備，手動(dòng)操作由計(jì)算機(jī)給定4～20mA控制信號(hào)，引入變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)速度。自動(dòng)操作由計(jì)算機(jī)根據(jù)煤氣管道出口壓力給定相應(yīng)控制信號(hào)后，由變頻器完成電機(jī)的調(diào)速操作。改造工作完成后，設(shè)備完成一次調(diào)節(jié)過程需要5～20ms的時(shí)間，完全滿足了生產(chǎn)的需要。

5 節(jié)能效果

節(jié)電：使用變頻技術(shù)后，測(cè)量工作頻率為35Hz，實(shí)測(cè)電流下降53A，節(jié)約有功功率30kW，可節(jié)約720°/d。

節(jié)省機(jī)械維修費(fèi)用：風(fēng)機(jī)機(jī)體溫度下降，故障跳車明顯減少，噪音減小，使用變頻器后羅茨風(fēng)機(jī)的故障率下降。

6 結(jié)語

采用變頻技術(shù)，電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，減少風(fēng)機(jī)出口壓力瞬間提高對(duì)風(fēng)機(jī)的沖擊，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)壽命。變頻設(shè)備的價(jià)格雖然高于軟啟動(dòng)設(shè)備，但節(jié)電、節(jié)能效果明顯，適于今后風(fēng)機(jī)設(shè)備的節(jié)能改造及新設(shè)備的安裝。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏召剛.工業(yè)變頻器原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[2] HIVERT通用高壓變頻器用戶手冊(cè)[S].

[3] 黃家玉，張瑞志.人造纖維工廠裝備[M].青島：青島海洋大學(xué)出版社，1993.