變頻調速技術在煉油廠節(jié)能改造設計中的應用

范云飛

煉油廠的生產(chǎn)活動對能源資源的消耗量極大，為了改善這一現(xiàn)狀，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，變頻調速技術被提出并得到較為廣泛的應用。實踐證明，變頻調速技術在節(jié)能方面有著極大的作用，這對于煉油廠的生產(chǎn)發(fā)展來說有著較為重要的意義與價值。文中將對變頻調速技術在節(jié)能改造方面的原理進行簡述，并分析該技術的基本特點，最后分析其具體應用的情況，包括應用中的注意事項以及應用的實際效益。

【關鍵詞】變頻調速技術 煉油廠 節(jié)能改造設計

在自動化技術中，變頻調速技術相對成熟，它集合了微電子技術、電力技術以及控制技術等眾多技術優(yōu)勢與特征，在煉油廠的生產(chǎn)活動中該技術可以實現(xiàn)對液面以及流量的有效控制，將節(jié)能作用最大限度的發(fā)揮出來，這一技術的應用對煉油廠的長遠發(fā)展以及對能源資源的保護都有著重要的現(xiàn)實意義。

1 變頻調速技術在節(jié)能改造方面的原理

首先就變頻器來說，其電路運行的基本原理基本情況如下：通過二極管整流橋，三相交流電源能夠被轉換為直流電壓，且為恒定電壓。系統(tǒng)中的逆變器包含6組功率相對較大的晶體管，它具有一定的開關功能。系統(tǒng)中的PWM驅動器輸出規(guī)律性的脈沖信號，在此期間，只要對基極（三極管中的某一電極）進行控制，就能夠輸出不同寬度但是同幅度的脈沖。而這里的寬度指的是運行周期，而幅度則為逆變器直流條件下的測電壓，在生產(chǎn)過程中，只需對周期以及幅度進行調控就可以實現(xiàn)調速。

在煉油廠的生產(chǎn)過程中，電機的運轉情況影響著生產(chǎn)的能耗，通常檢測電機設備的能耗時，需要將設備處于快速運轉的狀態(tài)之中，觀察實際的耗能情況。因而在對變頻器的情況進行研究時，也需要將流量調整至最大。在實際的生產(chǎn)過程中，工作人員可以利用閥門對流量的大小進行調整與控制，但是閥門在使用過程中也會對能量造成消耗，為了減少這部分損耗就需要實行變速調節(jié)。根據(jù)流體力學，可以得出如下公式：Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=（n1/n2）2；P1/P2=（n1/n2）3，（n為轉數(shù)，P為功率，H為風壓，Q為風量）。從公式中可以看出，當變頻器的轉速降低時，設備的功率、流量以及風量都會因而下降。因此可以說轉速是影響能耗的主要因素，對轉速予以調節(jié)能夠在一定程度上實現(xiàn)節(jié)能。

2 變頻調速技術的基本特點

2.1 投入低

若將變頻調速技術應用于煉油廠空壓機、風機、泵等機械設備的改造中，其節(jié)能效果顯著，總體來看，工程項目的總投資、設備回收期、資金成本等方面都會有極大的降低。某煉油廠在應用變頻調速技術前，其總項目投資費用能夠達到757萬元，而應用該技術后，其總費用降低了近200萬元。在例如，某煉油廠利用變頻調速技術控制蒸餾裝置，在每天處理量為7300噸的條件下，一年的節(jié)約用電量可以達到5262033千瓦時，有效的節(jié)約了能源與資金投入。

2.2 節(jié)電率高

變頻調速技術可替代傳統(tǒng)的閥門調節(jié)以及風擋技術，對設備的壓力以及流量進行必要的調節(jié)，在節(jié)電方面，其特點主要有四個，第一是通過調節(jié)速率來節(jié)約用電；第二是節(jié)省設計冗余，為了保證設計的有效性，通常情況下都會對極端條件進行充分的考慮，然后在設計中留有冗余，而變頻調速技術的應用則可以節(jié)省這部分冗余量；第三是軟啟動，交流電動機通常情況下的啟動電流能夠達到額定電流的六到七倍，而變頻調速技術應用中，啟動電流是低于額定電流的；第四是功率因數(shù)高，變頻調速的功率因數(shù)通常超過0.95，因而能夠對無功操作進行節(jié)省，使變壓器承擔的壓力降低。

2.3 性能好

與傳統(tǒng)的調速相比，變頻調速在保護功能、自動控制、系統(tǒng)效率、過程控制等方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢，總的來說其性能較好，在0到100%的范圍內變頻調速可實現(xiàn)連續(xù)；其頻率的輸出范圍在0到120赫茲之間，可自主對其進行設定；頻率的精度范圍為±0.5%；加速或減速的時間范圍為0.1到3200秒，這一時間可以按照負載的實際情況進行自主設定。

3 變頻調速技術在煉油廠節(jié)能改造設計中的應用分析

3.1 注意事項

為了保證變頻調速技術的有效使用，工作人員應當注意一些必要的事項，首先，工作人員應當設置好變頻器的最低轉速，保證即使控制系統(tǒng)發(fā)生故障，生產(chǎn)工作也能順利進行；其次，應當重視控制閥與變頻器之間的切換，一旦一個出現(xiàn)問題，另一個可以及時運行；再次，為了提高變頻器的實際效用，應當在使用變頻器的同時將泵出口閥以及旁路閥調整到最大；最后，控制閥以及變頻器應當分別設置獨立的控制回路，并有相應的操作提示。

3.2 實際效益

（1）變頻調速技術的使用有效降低了電源頻率與電機定子電流，機械設備的壽命延長，設備運行狀況得到顯著改善，可將用于設備維修的資金投入減少。

（2）該技術使用可將生產(chǎn)泵的出口閥全開，生產(chǎn)人員的工作強度得到降低。

（3）在泵排量能夠符合基本需求的基礎上使用變頻調速技術，可有效降低電機輸入功率、泵入口管壓以及出口管壓。在閉環(huán)正常運行以后，液位可控制在較平穩(wěn)的狀態(tài)。泵的整體運行狀態(tài)較好。

（4）在變頻調速中，控制系統(tǒng)受到閉環(huán)控制，這種條件下，各參數(shù)超調波動將被控制在一個較小范圍內，如果出現(xiàn)偏差，可及早做出調控。

（5）在故障檢測方面，變頻器也顯示出了極大的優(yōu)勢，一旦故障發(fā)生，變頻器能夠及時找出故障點，并對其進行診斷。這一作用能夠有效的提升設備的穩(wěn)定性與可靠性，降低因故障帶來的損失。

4 結語

實踐證明變頻調速技術具有較高的應用價值，在煉油廠的生產(chǎn)工作中，應當重視該技術的使用，對相關設備進行調整，使其能夠有效的發(fā)揮其在節(jié)能方面的巨大價值，促進煉油生產(chǎn)的順利開展。

參考文獻

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作者單位

中國石油工程建設公司華東設計分公司 山東省青島市 266000