高壓變頻器在甲醇裝置上的應用

 摘要：本文主要介紹了HIVERT通用高壓變頻器在平煤藍天化工股份有限公司中原甲醇廠（40萬T/年）高壓給水泵和轉化爐風機（一拖二）的應用情況，從現場運行情況表明，節能效果明顯。

關鍵詞：HIVERT  高壓變頻器、甲醇、節能。

一、引言  

隨著國家經濟的高速發展，國內各類能源消耗增大，使能源供應緊張。據不完全統計，中國發電總量60%以上消耗在電機上，而高壓電機約占一半以上，同時，高壓電機中通過70%拖動的負載是風機、泵類、壓縮機，其中真正用到的只有50%左右，另外50%左右的高壓電動機處在浪費能源的運行狀態，從目前高壓變頻器在一般應用中，平均節電可達30%，其中高壓變頻器在風機、水泵類的應用已經深入甲醇行業，節能效果已深入人心。

二、項目和現場工藝介紹

平煤藍天化工中原甲醇廠是年產40萬T的國內第一套投產的甲醇裝置，采用天然氣前補碳的蒸汽轉化，臥式合成塔低壓合成和三塔精餾的技術；其中高壓給水泵正常運行生產時，出口閥門控制到20%（關）左右，就能滿足要求；同時，轉化爐鼓風機正常情況，出口擋板處在50%左右就達到了要求，可以看出它們都有較大的節能空間。我廠為響應國家號召，以追求資源利用的最大化和污染排放的最小化為目標，努力發展低碳和節能經濟。為了優化工藝和節能減排，公司引進高壓變頻調速技術對我廠電機進行變頻節能改造最終通過技術對比，選用由北京合康億盛變頻科技股份的公司生產的HIVERT通用高壓變頻調速系統如圖1。

圖1

三、高壓變頻調速系統介紹

1高壓變頻器的基本要求

根據生產要求，需要高壓變頻器所有控制點進入DCS系統，實現自動控制調速。同時，要求變頻器具有重載啟動，變頻運行與工頻運行聯鎖動作等功能，還需要變頻器具有較高的可靠性和穩定性，滿足高壓電網要求的較低諧波和無功水平。

2高壓變頻器原理

HIVERT通用高壓變頻器一般由主電路、功率單元和控制系統組成。

HIVERT高壓變頻器每相由多個功率單元串聯而成，各個功率單元由隔離變壓器提供獨立移相電源，通過改變串聯單元數量，可以很方便地得到不同電壓等級的輸出，而不受功率器件耐壓的限制。中原甲醇廠10KV變頻器的每相由9個功率單元組成，共計27個，功率單元額定電壓為690V，工作電壓為640V，串聯后相電壓為5760V.(如圖3)

               
           圖3                                         圖4

功率單元原理見（圖4），輸入電源端R、S、T接變壓器二次線圈的三相低壓輸出，三相二極管全波整流為直流環節電容充電，電容上的電壓提供給由IGBT組成的單相H型橋式逆變電路。

3 HIVERT高壓變頻器的設計規范及特點

（1）、采用自主研發的空間矢量控制正玹波PWM調制技術，精度高、響應快，性能優越；LCD全中文操作畫面，運行一目了然。

（2）、輸出電壓具備AVR（自動調節）及0HZ輸出功能，防止高電壓損壞電機絕緣，啟動力矩大，適合啟動力矩高負載。

（3）、轉速（飛車）啟動和瞬時停電功能，適用于我廠可靠性和連續性要求較高的工況；對電網無諧波污染，功率因數高。

（4）、電源輸入、輸出符合最嚴格的IEEstd519-1992和GB/T14549-1993標準，無需單獨安裝輸入濾波器，系統功率因數高，無需功率因數補償裝置，可有效減少無功輸入，降低輸入容量。減少本廠電網增容費用。

四、節能改造的收益

（1）、改造前電機各項參數

表-1

（2）、改造后（變頻運行）電機各項參數

表-2

根據圖表數據記錄，變頻改造前，高壓給水泵電機運行功率為：599KW,變頻裝置投入后，高壓給水泵電機運行功率為401KW，頻率為：41HZ，變頻運行后，減少輸入功率為198KW，按每天24小時，電價0.55元/度，一年運行330天計算，每年節約電費約為：198*24*0.55*330=86萬，表-1，表-2為平煤藍天化工中原甲醇廠生產線中的高壓給水泵和空氣鼓風機A\B上變頻器前后的運行與節能情況。

由上面運行記錄數據分析，在HIVERT高壓變頻器投用情況下，按每天24小時，電價0.55元/度，一年運行330天計算，每年節電量約為：3096720KW.H;節約電費約為：170.3萬元，節能經濟效益顯著。

五、HIVERT高壓變頻器投用后的其他影響

（1）、改善了我廠工藝，調節精度提高；變頻器投用后可以平滑的調整風量和調節水量。

（2）、延長了電機等設備的使用壽命，實現軟啟動和軟制動，減少對電機的各種沖擊，延長電機定子、轉子等電氣和機械的壽命。

（3）、變頻器投用功率因數提高，減少無功補償裝備的投入，減少企業的費用。

六、結束語

在平煤藍天化工中原甲醇廠投用HIVERT高壓變頻器由，在改進工藝的同時，也降低了設備的維護費用，取得了良好的經濟效益；達到了節能降耗的目的，也為下一步企業的節能改造創造了好的基礎。