【摘要】近幾年來，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，變頻器價(jià)格的相對(duì)下降，節(jié)電效果明顯，使得變頻器在煉油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)較大煉油廠己在常減壓、催化裂化、延遲焦化、酮苯脫蠟、糠醛精制、氣體分餾等裝置上不同程度地使用了變頻器，均收到了40%～60%的節(jié)電效果。

【關(guān)鍵詞】變頻器；煉油廠；節(jié)電

隨著我國經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各類能源的開發(fā)與消耗逐漸增大，煤炭、石油作為不可再生資源更顯得供應(yīng)的緊張。而且我國的能源消耗還比較嚴(yán)重，如何高效的利用能源已經(jīng)被國家擺在重要的戰(zhàn)略位置。“十二五”期間是我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期。國家把節(jié)能減排作為調(diào)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)內(nèi)需、促發(fā)展的重要手段，作為減緩和適應(yīng)全球氣候變化、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。近幾年低壓變頻調(diào)速的優(yōu)越性和節(jié)能效果已在低壓變頻器的運(yùn)用中得到充分體現(xiàn)，同時(shí)低壓變頻技術(shù)也日趨成熟，并逐步在石化、電力、水泥、冶金、化工、建材等眾多行業(yè)中得到了推廣和應(yīng)用。

一、變頻器的節(jié)電原理

（1）低壓變頻器行業(yè)發(fā)展變頻器集微電子、電力電子、控制技術(shù)及嵌入式軟件技術(shù)于一體，通過將固定頻率的交流電源轉(zhuǎn)換成電壓可調(diào)、頻率可調(diào)的交流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的速度和力矩的精確控制；在改善生產(chǎn)工藝、節(jié)約電能、提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平等方面具有突出的作用。變頻器既是一種變頻電源，又是工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品中的核心部件之一。以輸入變頻器的電網(wǎng)電壓等級(jí)為劃分標(biāo)準(zhǔn)，變頻器可以分為低壓、中壓變頻器，變頻技術(shù)開始于上世紀(jì)八十年代初，由日本富士、三墾等企業(yè)引入我國。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，變頻器的應(yīng)用范圍以及市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，國內(nèi)的變頻器廠商也大量涌現(xiàn)，市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，國內(nèi)企業(yè)也在此過程中得到了發(fā)展，目前國內(nèi)已經(jīng)形成了一批有一定實(shí)力的變頻器廠商。（2）低壓變頻器應(yīng)用及市場(chǎng)規(guī)模。變頻器應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。目前低壓變頻器在我國應(yīng)用較多的行業(yè)為紡織印染、電梯、起重機(jī)械、冶金、電力、石油石化、建筑樓宇、市政、化工、建材及機(jī)床等，同時(shí)，在一些原來應(yīng)用變頻技術(shù)較少的軌道交通、制冷等行業(yè)中，變頻器應(yīng)用的增長(zhǎng)也十分強(qiáng)勁。

二、低壓變頻器在煉油廠項(xiàng)目方案

煉油廠此次實(shí)施變頻拖動(dòng)的目標(biāo)是生產(chǎn)線上的“鼓風(fēng)機(jī)”、“引風(fēng)機(jī)”。用戶首先進(jìn)行了較為詳盡的理論論證，認(rèn)為理論上切實(shí)可行。抽調(diào)了專業(yè)技術(shù)人員查閱了大量的資料，根據(jù)技術(shù)工藝的要求，對(duì)比風(fēng)機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可利用的有利條件，計(jì)算出電機(jī)不同工藝要求下的轉(zhuǎn)數(shù)，求出電機(jī)所需的功率，通過計(jì)算得知節(jié)電的空間很大；之后，對(duì)低壓變頻器的制造企業(yè)進(jìn)行了詳細(xì)了解，最終決定采用臺(tái)達(dá)電子生產(chǎn)的低壓變頻器。此次項(xiàng)目，出于對(duì)安全運(yùn)行的考慮，煉油廠在前期的技術(shù)可行性論證中對(duì)產(chǎn)品提出了非常高的技術(shù)要求，對(duì)我方提供的技術(shù)方案書審查極為嚴(yán)格，產(chǎn)品的每一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)，廠方都會(huì)有多位技術(shù)專工反復(fù)論證，對(duì)中達(dá)提供低壓變頻，技術(shù)審查是細(xì)之又細(xì)。

三、變頻器的應(yīng)用的特點(diǎn)

（1）高效率、低諧波。采用多脈沖移相整流變壓器技術(shù)，有效地降低了電源側(cè)諧波電流含量，諧波含量<5%，符合EEE519-1992標(biāo)準(zhǔn)，滿足電網(wǎng)對(duì)諧波的嚴(yán)苛要求；提高了功率因數(shù)，功率因數(shù)>0.96；采用單元串聯(lián)多電平技術(shù)，無需輸出濾波器，輸出電壓波形近似正弦波，dv/dt小，適用于遠(yuǎn)距離電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)電纜、電機(jī)絕緣無損害；系統(tǒng)效率>96.5%。（2）抗電源擾動(dòng)能力強(qiáng)、適用范圍廣。電源側(cè)電壓在90%～110%范圍波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可滿載運(yùn)行；電源側(cè)電壓低至70%，系統(tǒng)仍可降額持續(xù)運(yùn)行；具備電壓監(jiān)測(cè)功能，電源側(cè)電壓在90%～110%范圍波動(dòng)時(shí)，仍能保持輸出電壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)電機(jī)長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。（3）高可靠性。SOA設(shè)計(jì)保證系統(tǒng)在較寬的安全范圍內(nèi)運(yùn)行：充足的設(shè)計(jì)余量保證每一個(gè)器件運(yùn)行在安全工作區(qū)的中間區(qū)域；優(yōu)化的散熱設(shè)計(jì)保證功率元件的熱冗余度；專業(yè)的層疊母排技術(shù)有效降低了雜散電感，降低IGBT電應(yīng)力，提高器件可靠性，降低開關(guān)損耗；電容器設(shè)計(jì)裕量大、壽命長(zhǎng)；功率單元、控制電源均采用冗余設(shè)計(jì)；可按用戶要求配置自動(dòng)旁路功能，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)工頻/變頻工作模式的切換；系統(tǒng)提供自診斷功能，預(yù)判故障位置、類型，及時(shí)提醒用戶避免故障發(fā)生；散熱風(fēng)機(jī)故障或者濾網(wǎng)灰塵過多自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警功能，及時(shí)提醒用戶進(jìn)行維護(hù)；嚴(yán)格的生產(chǎn)質(zhì)量管控流程，測(cè)試設(shè)備齊全，確保器件、部件、整機(jī)的各項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目有效執(zhí)行。（4）良好的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，減少了空間的需求；柜間電氣連接采用高可靠性接插件，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便；人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)便；通訊接口齊全，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求專業(yè)配置；PCB采用三防處理，抗污染能力強(qiáng)。

四、應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）工藝控制平穩(wěn)：由于變頻器的高精度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)信號(hào)有高速傳遞性，減少了以前儀表控制帶來的滯后現(xiàn)象，從而使系統(tǒng)控制精度提高，壓力穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量得到了提高。（2）維護(hù)量減少：由于出口閥全開，電動(dòng)機(jī)降速運(yùn)行，使得管網(wǎng)壓力下降，減少了工藝設(shè)備的泄漏，降低了機(jī)泵磨損，降低了電機(jī)的溫升，設(shè)備維護(hù)周期延長(zhǎng)。由于變頻器代替了調(diào)節(jié)閥，解決了由于調(diào)節(jié)閥故障高給生產(chǎn)帶來的影響，使儀表的維護(hù)量減少。（3）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)：由于變頻器具有軟起動(dòng)功能，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。低壓變頻器技術(shù)不但被煉油廠接受，而且成為傳動(dòng)的中樞，使用它，一是節(jié)電，二是優(yōu)質(zhì)，三是增產(chǎn)，四是降耗。使用該技術(shù)節(jié)電可在10%～70%之間。主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：一是軟啟動(dòng)，一般交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流為電機(jī)額定電流的6～7倍，變頻調(diào)速啟動(dòng)電流不超過電動(dòng)機(jī)的額定電流。二是節(jié)省設(shè)計(jì)冗余，一般設(shè)計(jì)都按照使用時(shí)的極端條件，因而都留有設(shè)計(jì)冗余，有的余量很大，形成大馬拉小車。變頻調(diào)速可以把這部份冗余節(jié)省下來。三是調(diào)速節(jié)電，按流體力學(xué)原理，軸功率正比于速度，轉(zhuǎn)速下降，軸功率變小，這是變頻調(diào)速的主要節(jié)電原理。四是功率因數(shù)高，一般在0.95以上，節(jié)省無功，減輕了變壓器的負(fù)擔(dān)。優(yōu)質(zhì)是變頻調(diào)速的又一貢獻(xiàn)。由于變頻調(diào)速精度高，不少行業(yè)均采用變頻調(diào)速提高產(chǎn)品質(zhì)量，如粘膠化纖，提高一等品合格率。由于低壓變頻器的高可靠性及高性能，在許多行業(yè)，減少了停工時(shí)間及創(chuàng)造了連續(xù)無故障生產(chǎn)的可能，使產(chǎn)品產(chǎn)量增加，也降低了消耗和運(yùn)行成本。同時(shí)還可改善工藝水平，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的必要技術(shù)。

五、結(jié)論與應(yīng)注意的問題

通過變頻器在煉油廠中的應(yīng)用可以看出，變頻器有諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)歸納如下：（1）變頻調(diào)速技術(shù)可靠，可廣泛用于煉油企業(yè)中的風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等異步電機(jī)上，節(jié)電效果明顯，一般節(jié)電在30%以上。（2）采用變頻調(diào)速器帶動(dòng)異步電機(jī)的調(diào)速方式，可以實(shí)現(xiàn)從零轉(zhuǎn)數(shù)到任意轉(zhuǎn)數(shù)的平滑啟動(dòng)，電流小，升速快，沒有啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流。而且保護(hù)功能完善，操作方便、準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)精度高，取消了閥門控制，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。（3）使用變頻調(diào)速器后，由于沒有了一般電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的5～7倍于額定電流的沖擊電流，使電氣開關(guān)過負(fù)荷損壞的可能性減少，也使變壓器減小了沖擊，提高了變壓器的使用效率，避免了大電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。（4）可延長(zhǎng)機(jī)泵的使用壽命。由于電機(jī)長(zhǎng)期在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，電機(jī)及風(fēng)機(jī)的軸承不易損壞，電機(jī)發(fā)熱量也減少了。停機(jī)時(shí)間減少，節(jié)約了大量維修費(fèi)用。（5）減少了噪聲污染。由于變頻調(diào)速技術(shù)是用調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)來控制流量的，一般情況下，使用變頻的電機(jī)，均在低于額定轉(zhuǎn)速的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，噪聲較使用變頻器前明顯減輕，對(duì)提高工業(yè)衛(wèi)生水平起了一定的作用。（6）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與工藝介質(zhì)直接接觸，腐蝕性介質(zhì)會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生腐蝕及沖刷，而變頻器通過電信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)流量，則無此情況，比調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定得多。用其代替調(diào)節(jié)閥后，儀表維護(hù)量大大減少。

參 考 文 獻(xiàn)

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