摘 要：本文介紹了風(fēng)光牌高壓變頻器在化工行業(yè)羅茨風(fēng)機上的應用情況，對節能效果進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞：高壓變頻器 羅茨風(fēng)機 應用

　　Abstract: The article introduces the application instances of Fengguang high inverter in Roots Blower ,and analyses the power-saving effect.

　　Key Words: High voltage inverter Roots blower Application

　　1 企業(yè)介紹

　　山東魯西化工股份有限公司位于山東省聊城市，是一家具有百億年產(chǎn)值的上市企業(yè)，員工近萬(wàn)人。公司具有年產(chǎn)合成氨100萬(wàn)噸、尿素150萬(wàn)噸、復合肥150萬(wàn)噸、磷酸二銨15萬(wàn)噸、硫酸100萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力，擁有10萬(wàn)千瓦發(fā)電機組配套裝置，是集化肥、化工于一體的綜合性化學(xué)工業(yè)企業(yè)，是目前全國最大的化肥生產(chǎn)企業(yè)之一。其下屬企業(yè)魯西化工第二化肥廠(chǎng)，位于聊城市東阿縣，于1970年開(kāi)始籌建，1972年建成投產(chǎn)，當時(shí)年產(chǎn)合成氨生產(chǎn)能力3000噸,發(fā)展到現在，企業(yè)總資產(chǎn)7.62億元，占地面積34萬(wàn)平方米，職工1570余人，成為上市公司。

　　2008年，該公司進(jìn)一步加大技改投資力度，投資2.5億元對現有生產(chǎn)裝置進(jìn)行優(yōu)化。對全系統進(jìn)行節能平衡改造，甩掉污染嚴重、能耗偏高的工藝。從節能降耗、環(huán)保角度出發(fā)，投資部分技改項目，優(yōu)化生產(chǎn)裝置，降低成本。

　　2 廠(chǎng)家工藝流程及現狀

　　脫硫風(fēng)機采用的羅茨風(fēng)機屬于回轉容積式鼓風(fēng)機，它的鼓風(fēng)量與風(fēng)機轉速成正比，基本不受出風(fēng)口阻力變化的影響，這種硬風(fēng)特性決定了不允許通過(guò)關(guān)閉出風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的辦法來(lái)調節風(fēng)量，而且經(jīng)過(guò)采取優(yōu)化以上主要工藝環(huán)節措施以后,大量過(guò)剩風(fēng)量調節只能采用旁路，造成風(fēng)機能量的大量損耗，而且由于磨損而腐蝕問(wèn)題突出，旁通閥門(mén)需要經(jīng)常維修。工藝流程設備圖如下所示：

圖1 工藝流程設備圖

　　該生產(chǎn)線(xiàn)自投運以來(lái)，發(fā)現該二系統脫硫風(fēng)機的問(wèn)題較大：首先是風(fēng)機出口的管道振動(dòng)大、噪聲大，雖說(shuō)經(jīng)過(guò)幾次的技改已有所改善;另外，就目前風(fēng)機送風(fēng)量能力遠超生產(chǎn)能力，為保生產(chǎn)只能把多余的通過(guò)回流管道接到風(fēng)機進(jìn)口去。

　　采用甲烷化法脫硫除原料氣中CO、CO2 時(shí), 合成氨工藝流程圖如下：

　　造氣 ->半水煤氣脫硫 ->壓縮機1段 ->變換 -> 變換氣脫硫 -> 壓縮機2段 ->脫碳 -> 精脫硫 ->甲烷化 ->壓縮機3，4,5段 ->氨合成 ->產(chǎn)品NH3

　　原系統設備參數如下表1所示：

表1

　　3 改造方案

　　改造前：原系統6KV高壓開(kāi)關(guān)柜直接到電機，電機與風(fēng)機相連。

　　改造后：在原系統6KV高壓開(kāi)關(guān)柜后面加入變頻器，變頻器輸出接電機，電機再與風(fēng)機相連。

　　改造方案原理接線(xiàn)圖如下圖2所示。

圖2 改造方案原理接線(xiàn)圖

　　變頻器配備了自動(dòng)旁路柜，通過(guò)KM3、KM4的控制，可自動(dòng)（或手動(dòng)）在變頻狀態(tài)和工頻狀態(tài)之間切換。變頻狀態(tài)下, KM3閉合，KM4斷開(kāi)，變頻器控制電機;工頻狀態(tài)下，KM3斷開(kāi)，KM4閉合，在切換至工頻帶動(dòng)電機。變頻器可以在重故障時(shí)自動(dòng)切換工頻運行，這樣既保證了變頻器正常運行，又避免了直接啟動(dòng)電機大電流對電網(wǎng)的沖擊?，F場(chǎng)設備如圖3所示：

圖3 現場(chǎng)設備圖

　　4 現場(chǎng)運行情況

　　2008年8月16日，山東聊城魯西化工第二化肥廠(chǎng)和我公司簽訂高壓變頻器購貨合同，型號為JD-BP37-450F。2008年9月30日，開(kāi)始安裝就位;2008年10月2日，一次調試成功投入運行。整個(gè)變頻器安裝調試周期都很短，為系統的正常生產(chǎn)提供了有利的保證。

　　5 節能效果

　　山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限責任公司生產(chǎn)的JD-BP37-450F變頻器應用于4#脫硫羅茨風(fēng)機進(jìn)行了改造。由于我廠(chǎng)的每臺高壓變頻器在出廠(chǎng)前均經(jīng)過(guò)實(shí)際風(fēng)機負載的整機出廠(chǎng)檢驗和調試，在現場(chǎng)的調試又可以在沒(méi)有高壓輸入的情況下調試，因此在經(jīng)過(guò)約一周的施工、安裝和調試后，上電試驗和試運行進(jìn)行順利，一次投運成功，高壓變頻器一直持續穩定運行。

　　根據生產(chǎn)情況，風(fēng)機運行30HZ左右就能滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求;運行轉速在額定轉速的60%左右。由于電機為水冷卻，在低轉速下發(fā)熱量并沒(méi)有提高，完全滿(mǎn)足了工況運行。

　　變頻改造后節能效果顯著(zhù)，與原有的工頻驅動(dòng)方式相比，風(fēng)機效率穩定在理想的范圍內，電動(dòng)機能耗大大降低，節約電量可達37%。特別是機組低負荷運行時(shí)，效果更顯著(zhù)。以下為節能效果估算：

　　節能估算條件：是在同一時(shí)間段內進(jìn)行比較，相同生產(chǎn)條件需求下，同一段母線(xiàn)上的兩臺羅茨風(fēng)機，5#羅茨風(fēng)機工頻運行，4#羅茨風(fēng)機變頻運行，兩臺電動(dòng)機進(jìn)行比較節能估算。首先10月份是正常生產(chǎn)時(shí)期，10月2日開(kāi)始投入變頻至今，從此月2日至9日5#電動(dòng)機耗電能有功功率平均在362KW，而2日投入變頻運行后，2日至9日時(shí)4#電動(dòng)機耗電能有功功率平均在230KW。以上數據不難看出投入變頻后確實(shí)起到節能。另外，無(wú)功功率也從原來(lái)的平均276KVar降到平均為83KVar左右，大大改善了系統的無(wú)功補償。

　　根據以上數據計算，由于生產(chǎn)使用自備發(fā)電，以0.386元/kWH的成本價(jià)電費，按以下計算公式計算，年節電效益:年節電效益=（工頻時(shí)平均功率-變頻時(shí)平均功率）×天運行小時(shí)數×年運行天數×電費單價(jià)，結果如下：

　?。?62kW-230kW）×24小時(shí)/天×300天/年×0.386元/kWH=36.69（萬(wàn)元/年）。

　　按照保守的計算方法，每年可節電費近37萬(wàn)元，具有明顯的經(jīng)濟效益。

　　本次羅茨風(fēng)機配套用風(fēng)光牌高壓變頻調速系統改造成功后，由于實(shí)現了頻率的遠方調節和狀態(tài)監控，產(chǎn)品運行可靠、穩定，大大地改善了系統工藝，該公司決定再次采購三套風(fēng)光牌高壓變頻調速系統用于另外三臺710kW/6KV羅茨風(fēng)機配套電動(dòng)機的變頻技術(shù)改造。

　　6 其他效益

　　6.1 該羅茨風(fēng)機由于采用變頻控制，可對風(fēng)量進(jìn)行精確控制，而且與閥門(mén)控制相比更直觀(guān)、方便調節風(fēng)機風(fēng)量來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)需要;

　　6.2 由于采用了變頻技術(shù)，電機實(shí)現軟啟動(dòng)，不存在啟動(dòng)電流沖擊;原來(lái)沒(méi)有使用變頻器時(shí)電機直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流高達200-300A，對電機或電網(wǎng)都具有不利的影響?，F在使用變頻器軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流不高于額定電流46A,減少了風(fēng)機出口壓力瞬間提高對風(fēng)機的沖擊，從而延長(cháng)了風(fēng)機和其他設備的使用壽命;

　　6.3 由于風(fēng)機轉速降為原來(lái)的60%，大大減少了風(fēng)機管道振動(dòng)頻率和噪聲，延長(cháng)風(fēng)機、電機軸承的機械壽命，減少了設備的維護量。

　　6.4 由于旁通閥門(mén)幾乎不操作，減少了風(fēng)道的振動(dòng)與磨損腐蝕，提高了機械壽命。

　　7 變頻改造總結

　　根據針對該項目的變頻改造經(jīng)驗以及同類(lèi)其他項目的實(shí)踐結果，總結出風(fēng)光高壓變頻器改造具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?。?）安裝簡(jiǎn)單。變頻器安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜和電機之間，對原有接線(xiàn)改動(dòng)不大。

　?。?）操作簡(jiǎn)單。直觀(guān)的中文人機界面，設備具有開(kāi)機、停機和頻率調整等操作。

　?。?）調速平滑。能夠進(jìn)行無(wú)級調速，調速范圍寬，并且調速精度高。

　?。?）節電明顯。根據工況要求，變頻器一般運行在27Hz左右，實(shí)際輸入電流不到額定電流的一半，節電率高達37%以上。

　?。?）噪音降低。由于電機運行于較低轉速上，運行噪音大大降低，電機的發(fā)熱量也有明顯下降。

　?。?）保護完善。變頻調速系統具有完善的保護功能，降低了電機運行中的故障率，并且啟動(dòng)平穩，啟動(dòng)電流小，對電網(wǎng)的沖擊量小，大大提高了可靠性。輸出諧波小。變頻器輸出符合IEEE STD 519 1992及中國供電部門(mén)對電壓失真最嚴格的要求，高于國標GB/T14549-93對諧波失真的要求，不需要采用輸出電抗器。

　?。?）具有星點(diǎn)漂移功能。三相輸出采用單元串聯(lián)結構，在運行中，如果有任意三個(gè)單元以?xún)瘸霈F故障，變頻器本身會(huì )自動(dòng)旁路，同時(shí)變頻器主控系統具有星點(diǎn)漂移功能，使三相輸出線(xiàn)電壓保持平衡，不會(huì )對電動(dòng)機造成不利影響。

　　8 結束語(yǔ)

　　從現場(chǎng)運行情況來(lái)看，山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP37-450F高壓變頻器性能優(yōu)越，運行可靠，有效地降低了生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)材料成本日益增長(cháng)的今天，通過(guò)有效的節能改造，具有明顯的經(jīng)濟效益。