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

    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)魯西化工第八化肥廠(chǎng)，位于聊城市東阿縣顧官屯鎮魯西化工工業(yè)園內，始建于2006年，于2007年2月建成投產(chǎn)，目前企業(yè)現有職工632人，占地總面積12.8萬(wàn)平方米，現資產(chǎn)4.28億元。

    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。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，但仍存在問(wèn)題；另外，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圖1所示。

圖1 合成氨工藝流程

    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

    羅茨風(fēng)機參數型號ARSH-700HGE3

    額定流量：686m /min

    風(fēng)機全壓：49KP

    軸功率：710kW

    配套電機參數

    型號：YAKS630-12W

    額定功率：710kW

    額定電壓：10kV

    額定電流：56.4A

    額定轉速：495rpm

    3 改造方案

    改造前：原系統10kV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10kV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)圖如圖2所示。

圖2 改造后方案原理接線(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。

    4 現場(chǎng)運行情況

    2008年5月16日，山東聊城魯西化工第八化肥廠(chǎng)和我公司簽訂高壓變頻器購貨合同，型號為JD-BP38-800F。2008年6月6日，開(kāi)始安裝就位；2008年6月13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 節能效果在今年6月初，我廠(chǎng)就山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限責任公司生產(chǎn)的JD-BP38-800F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)約一周的施工和安裝、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50％。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，工頻和變頻運行比較節能估算。首先6月份是正常生產(chǎn)時(shí)期，6月13日開(kāi)始投入變頻至今。從6月13日至16日未投變頻時(shí)耗電能有功功率平均在649kW，而7日投入變頻運行后8日至14日時(shí)耗電能有功功率平均在370kW。以上數據不難看出投入變頻后確實(shí)起到節能效果。另外，無(wú)功功率也從原來(lái)的平均554KVar降到平均為135KVar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＝(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：

    （649kW-370kW）×24小時(shí)/天×300天/年×0.386元/kWH=77.54（萬(wàn)元/年）。

    按照保守的計算方法，每年可節電費77萬(wàn)多元，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，大大改善了工藝，該公司決定再次采購一套風(fēng)光牌高壓變頻調速系統用于另外一套710kW羅茨風(fēng)機配套電動(dòng)機的變頻技術(shù)改造。

    6 其他效益

    （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。

    （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54.6A,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。

    （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。

    （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)：

    （1）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。

    （2）操作簡(jiǎn)單。具有友好的人機界面，設備只有開(kāi)機、停機和頻率調整操作。

    （3）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。

    （4）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50%以上。

    （5）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。

    （6）保護完善。變頻調速系統具有完善的保護功能，降(上接第186頁(yè))當以上實(shí)產(chǎn)數據和質(zhì)檢數據都已存在后，就可以通過(guò)各種報表和臺賬展現出來(lái)，供調度人員和各級領(lǐng)導方便地查詢(xún)，如圖7和圖8所示。 

圖7



圖8

    6 結論

    基于北京和利時(shí)信息技術(shù)有限公司HiRIS產(chǎn)品的天津渤天化工生產(chǎn)管理系統，實(shí)現了調度管理人員對全廠(chǎng)重要工藝裝置數據的實(shí)時(shí)監控，方便了對實(shí)產(chǎn)數據和實(shí)驗室產(chǎn)品入庫情況的統計和查詢(xún)，改變了生產(chǎn)調度傳統的調度、管理方式，提高了工作效率，向生產(chǎn)調度管理的全面信息化邁進(jìn)了堅實(shí)的一步。

    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。

    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-BP38-800F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，能收到明顯的經(jīng)濟效益。

    參考文獻

    [1]山東新風(fēng)光電子使用手冊.山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司.

    [2]山東新風(fēng)光電子JD-BP38-800F高壓變頻調速系統魯西化工第八化肥廠(chǎng)調試大綱.

    [3]山東新風(fēng)光電子JD-BP38-800F高壓變頻調速系統魯西化工第八化肥廠(chǎng)驗收報告.