永磁調(diào)速在航煤加氫裝置空冷器上的應(yīng)用

韓曉輝　盧桂萍　吳立波

【摘? 要】以某煉油廠航煤加氫精制裝置設(shè)計為例，在干式空冷器溫控流程上選擇永磁調(diào)速代替變頻調(diào)速，對比分析了常規(guī)變頻調(diào)速與永磁調(diào)速的優(yōu)缺點，通過在航煤加氫裝置空冷器上的成功應(yīng)用，說明了永磁調(diào)速在干式空冷器上應(yīng)用的可行性和合理性，為煉化企業(yè)節(jié)能改造提供了參考建議和方向。

【關(guān)鍵詞】永磁調(diào)速;變頻調(diào)速;空冷器;節(jié)能設(shè)計

永磁調(diào)速^[1～2]技術(shù)是近年來開發(fā)的一項突破性新技術(shù)，是針對風(fēng)機、泵類離心負載調(diào)速節(jié)能的適用技術(shù)，它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、極大減少整體系統(tǒng)振動、減少系統(tǒng)維護和延長系統(tǒng)使用壽命等特點。尤其是其不產(chǎn)生諧波且低速下不造成電動機發(fā)熱的優(yōu)良調(diào)速特性，更使其成為風(fēng)機及泵類設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造的首選。變頻調(diào)速技術(shù)是在電動機供電電源與電動機定子間加入一個可改變電動機供電電源頻率的變流裝置，將通常50Hz工頻交流電源變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源的調(diào)速技術(shù)。

永磁調(diào)速器是通過改變電動機與負載之間的滑差實現(xiàn)調(diào)速的，打破了傳統(tǒng)的調(diào)速觀念，作為近幾年來最先進的交流調(diào)速技術(shù)，有著調(diào)節(jié)方便，節(jié)能效果好，沒有諧波污染或電磁干擾等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。

1.項目簡介

中石油A石化公司原油加工量980萬噸/年，兩套常減壓蒸餾裝置的常壓一線餾分產(chǎn)量可以達到50萬噸/年作為航煤的原料。該公司目前航煤產(chǎn)量25萬噸/年，主要供中航油B省分公司作為3號噴氣燃料。A石化提出新建一套25萬噸/年航煤精制裝置，把全廠航煤產(chǎn)量提到50萬噸/年左右，以滿足B未來對航煤市場的需求，同時減少柴油產(chǎn)量，降低柴汽比，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

新建一套25萬噸/年航煤加氫精制裝置，以常減壓裝置的常一線油為原料，采用中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院（RIPP）開發(fā)的航煤臨氫脫硫醇RHSS技術(shù)及專用催化劑RSS-2，生產(chǎn)航煤。

該航煤加氫精制裝置包括反應(yīng)部分（包括循環(huán)氫壓縮機）、分餾部分和公用工程三部分組成。

2.干式空冷器節(jié)能型式選擇

實現(xiàn)調(diào)速的辦法主要有變頻調(diào)速、液耦調(diào)速以及永磁調(diào)速等。目前，煉油廠空冷器節(jié)能主要采用變頻調(diào)速方式?？紤]到功率較小，特別適合永磁調(diào)速，因此，本項目創(chuàng)新性的由變頻調(diào)速設(shè)計成永磁調(diào)速器調(diào)速。該裝置包空冷器規(guī)格及配套永磁調(diào)速器型號見表1：

3調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)缺點對比

3.1永磁調(diào)速系統(tǒng)

永磁調(diào)速器控制系統(tǒng)簡圖1如下：

Fig.1? Sketch Map of Permanent Magnet Governor Control System

永磁調(diào)速具有調(diào)速節(jié)能、振動小、噪聲低、可靠性強、軟啟動、輕載啟停和過載保護及無諧波等特點^[4～6]。

3.2變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速是通過改變定子電源的頻率來改變同步頻率實現(xiàn)電動機調(diào)速的。在調(diào)速的整個過程中，從高速到低速可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，具有高效、調(diào)速范圍寬（10%-100%）和準確度高等性能，節(jié)電效果可達到30%-40%。變頻器技術(shù)運用時間較長，技術(shù)相對成熟，設(shè)備運行平穩(wěn)，故障率較低。

由于變頻器的變流過程都是由半導(dǎo)體電力電子器件進行整流及逆變而實現(xiàn)的。而變流過程需要電力電子器件能承受相應(yīng)工作電壓，同時在變流過程中產(chǎn)生功率損耗。功率損耗與通過變流裝置的電能功率成正比，在一定程度上影響了節(jié)電率。另外，變頻器的壽命約為8年，且隨著使用年限的增加，故障率逐年提高，同時，變頻器運行維護費用高，廠家配件貴，維護保養(yǎng)難度較大。

通過對比，永磁調(diào)速投資少、運行成本低，適用于本項目中空冷器出口溫度控制調(diào)節(jié)節(jié)能需要。

4永磁調(diào)速器與干式空冷器的控制流程設(shè)計

為確保達到安全有效節(jié)能的目的，控制物料出口溫度，通過永磁調(diào)速器調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速。其中每片空冷器配置3臺風(fēng)機，編號ABC，每片空冷器設(shè)計兩臺永磁調(diào)速器，分別對應(yīng)編號BC的風(fēng)機，為避免物料出口溫度假指示，每臺空冷器出口管道設(shè)計兩個測溫點，實現(xiàn)二取二控制，溫度高于設(shè)計值時通過永磁調(diào)速器加大風(fēng)機轉(zhuǎn)速，溫度低于設(shè)計值時降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)變風(fēng)量溫度調(diào)節(jié)。

控制流程說明具體如下：

每臺風(fēng)機永磁調(diào)速裝置需配置1臺就地端子箱，端子箱可顯示風(fēng)機轉(zhuǎn)速信息。調(diào)速裝置的控制信號源為空冷介質(zhì)出口溫度，此溫度信號單獨接入DCS中，調(diào)速裝置的監(jiān)控全部在DCS中完成，就地端子箱預(yù)留與DCS的硬接線接口。

AI信號：①導(dǎo)磁盤溫度信號4～20mA，設(shè)報警值，溫度變送器發(fā)送。測量范圍0～200℃，報警值120℃，高高報警130℃。②電動執(zhí)行器位置反饋4～20mA。③空冷電機轉(zhuǎn)速4～20mA，0～1500r/min。

AO信號：電動執(zhí)行器調(diào)節(jié)指令4～20mA?，F(xiàn)場提供一路380VAC電源（三相四線制）至就地端子箱：電壓：380VAC，功率：5KW。

5結(jié)論與建議

實踐證實永磁調(diào)速器可以在煉油航煤加氫裝置空冷器上使用，通過永磁調(diào)速器與空冷器的配合能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速節(jié)能的目的，經(jīng)過與工廠現(xiàn)有同類裝置進行對比，使用永磁調(diào)速器的空冷器電流下降約10-30%，風(fēng)機振動也略有下降。永磁調(diào)速器作為一種新的節(jié)能方法，在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出了節(jié)能效果好、運行可靠等優(yōu)點，基本達到了預(yù)期設(shè)計效果，建議在煉油裝置空冷器上推廣使用。

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作者簡介：

韓曉輝，男，高級工程師，1976，2008年碩士畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué)工業(yè)催化專業(yè)，現(xiàn)主要從事煉油裝置油品精制、氫氣提純、精細化工、生物能源轉(zhuǎn)化及聚烯烴催化劑制備工藝的工程設(shè)計工作。