韓曉輝　盧桂萍　吳立波

【摘? 要】以某煉油廠(chǎng)航煤加氫精制裝置設(shè)計(jì)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(duì)比分析了常規(guī)變頻調(diào)速與永磁調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)在航煤加氫裝置空冷器上的成功應(yīng)用，說(shuō)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(jì)

永磁調(diào)速^[1～2]技術(shù)是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)突破性新技術(shù)，是針對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)離心負(fù)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(wú)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(dòng)、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)。尤其是其不產(chǎn)生諧波且低速下不造成電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的優(yōu)良調(diào)速特性，更使其成為風(fēng)機(jī)及泵類(lèi)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(dòng)機(jī)供電電源與電動(dòng)機(jī)定子間加入一個(gè)可改變電動(dòng)機(jī)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(guò)改變電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間的滑差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，打破了傳統(tǒng)的調(diào)速觀(guān)念，作為近幾年來(lái)最先進(jìn)的交流調(diào)速技術(shù)，有著調(diào)節(jié)方便，節(jié)能效果好，沒(méi)有諧波污染或電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介

中石油A石化公司原油加工量980萬(wàn)噸/年，兩套常減壓蒸餾裝置的常壓一線(xiàn)餾分產(chǎn)量可以達(dá)到50萬(wàn)噸/年作為航煤的原料。該公司目前航煤產(chǎn)量25萬(wàn)噸/年，主要供中航油B省分公司作為3號(hào)噴氣燃料。A石化提出新建一套25萬(wàn)噸/年航煤精制裝置，把全廠(chǎng)航煤產(chǎn)量提到50萬(wàn)噸/年左右，以滿(mǎn)足B未來(lái)對(duì)航煤市場(chǎng)的需求，同時(shí)減少柴油產(chǎn)量，降低柴汽比，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

新建一套25萬(wàn)噸/年航煤加氫精制裝置，以常減壓裝置的常一線(xiàn)油為原料，采用中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院（RIPP）開(kāi)發(fā)的航煤臨氫脫硫醇RHSS技術(shù)及專(zhuān)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(jī)）、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(shí)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(chǎng)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(xiàng)目創(chuàng)新性的由變頻調(diào)速設(shè)計(jì)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(hào)見(jiàn)表1：

3調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3.1永磁調(diào)速系統(tǒng)

永磁調(diào)速器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)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(dòng)小、噪聲低、可靠性強(qiáng)、軟啟動(dòng)、輕載啟停和過(guò)載保護(hù)及無(wú)諧波等特點(diǎn)^[4～6]。

3.2變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速是通過(guò)改變定子電源的頻率來(lái)改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的。在調(diào)速的整個(gè)過(guò)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(zhǔn)確度高等性能，節(jié)電效果可達(dá)到30%-40%。變頻器技術(shù)運(yùn)用時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)相對(duì)成熟，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，故障率較低。

由于變頻器的變流過(guò)程都是由半導(dǎo)體電力電子器件進(jìn)行整流及逆變而實(shí)現(xiàn)的。而變流過(guò)程需要電力電子器件能承受相應(yīng)工作電壓，同時(shí)在變流過(guò)程中產(chǎn)生功率損耗。功率損耗與通過(guò)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(shí)，變頻器運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，廠(chǎng)家配件貴，維護(hù)保養(yǎng)難度較大。

通過(guò)對(duì)比，永磁調(diào)速投資少、運(yùn)行成本低，適用于本項(xiàng)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(jì)

為確保達(dá)到安全有效節(jié)能的目的，控制物料出口溫度，通過(guò)永磁調(diào)速器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。其中每片空冷器配置3臺(tái)風(fēng)機(jī)，編號(hào)ABC，每片空冷器設(shè)計(jì)兩臺(tái)永磁調(diào)速器，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)BC的風(fēng)機(jī)，為避免物料出口溫度假指示，每臺(tái)空冷器出口管道設(shè)計(jì)兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二取二控制，溫度高于設(shè)計(jì)值時(shí)通過(guò)永磁調(diào)速器加大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量溫度調(diào)節(jié)。

控制流程說(shuō)明具體如下：

每臺(tái)風(fēng)機(jī)永磁調(diào)速裝置需配置1臺(tái)就地端子箱，端子箱可顯示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息。調(diào)速裝置的控制信號(hào)源為空冷介質(zhì)出口溫度，此溫度信號(hào)單獨(dú)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(xiàn)接口。

AI信號(hào)：①導(dǎo)磁盤(pán)溫度信號(hào)4～20mA，設(shè)報(bào)警值，溫度變送器發(fā)送。測(cè)量范圍0～200℃，報(bào)警值120℃，高高報(bào)警130℃。②電動(dòng)執(zhí)行器位置反饋4～20mA。③空冷電機(jī)轉(zhuǎn)速4～20mA，0～1500r/min。

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

5結(jié)論與建議

實(shí)踐證實(shí)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(guò)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(guò)與工廠(chǎng)現(xiàn)有同類(lèi)裝置進(jìn)行對(duì)比，使用永磁調(diào)速器的空冷器電流下降約10-30%，風(fēng)機(jī)振動(dòng)也略有下降。永磁調(diào)速器作為一種新的節(jié)能方法，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了節(jié)能效果好、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，基本達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果，建議在煉油裝置空冷器上推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海強(qiáng).永磁調(diào)速使用現(xiàn)狀分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019 NO.2（上）：9-10.

[2]盧永.永磁調(diào)速在機(jī)泵節(jié)能改造的應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2013（10）：32-35.

[3]張樹(shù)順.永磁調(diào)速在石油化工企業(yè)的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2020年第39卷第3期：4-8.

[4]賀運(yùn)初，潘樹(shù)林，王滿(mǎn).永磁調(diào)速器在泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能中的應(yīng)用[J].電站輔機(jī)，2015年第36卷第4期：47-51.

[5]魏波.裂解爐引風(fēng)機(jī)永磁調(diào)速控制改造[J].齊魯石油化工，2018，46（4）：294-296.

[6]于秋海，任慧霞，陳寶壽，尹緒杰，劉偉剛.筒式永磁調(diào)速器在硫黃回收裝置制硫燃燒爐鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用分析[J].中外能源，2020年第25卷：69-74.

作者簡(jiǎn)介：

韓曉輝，男，高級(jí)工程師，1976，2008年碩士畢業(yè)于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)工業(yè)催化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事煉油裝置油品精制、氫氣提純、精細(xì)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(jì)工作。