變頻調速在火炬氣回收壓縮機上的應用段春玲（遼陽石油化工高等專科學校機械系，遼寧遼陽111003）變頻調速技術作為一門新興技術具有越來越廣泛的應用市場和使用價值。近年來，隨著電力電子技術、微電子技術的飛速發展，特別是大功率晶體管、高性能變頻調速器的出現，變頻調速器成本大大降低，變頻調速技術越來越成熟。變頻調速不僅適用于電廠，而且也適用于石化等其它行業，是一種比較理想的節能控制方法。推廣變頻調速在石化生產裝置中的應用，對于減少能源浪費、避免空氣污染具有極其重要意義。

　　遼陽石油化纖公司化工一廠的1火炬是為裂解裝置、對二甲苯裝置、催化重整裝置等9套化工生產裝置的尾氣排放而設置的。為了節約能源，降低成本，減少環境污染，該廠分別與1992年和1996年安裝了2臺濕式螺桿火炬氣回收壓縮機。它們在回收火炬管網廢氣，減少火炬排放中起著重要作用，也為該廠創造了一定的經濟效益。但由于火炬管網壓力波動較大，火炬氣排放隨機性很大，而壓縮機卻只能恒轉速運行，這樣就存在回收量不足且浪費電能的現象。為此，于1998年對火炬氣回收壓縮機進行了變頻調速改造。改造后，不但優化了控制方式，而且節能效果顯著。

　　1變頻調速技術的原理變頻調速技術就是在交流電動機和電網之間安裝一個變頻器。變頻器通過均勻地改變定子供電頻率來平滑地改變交流電動機的轉速，以實現電機轉速的調節。供電電源的頻率通過變頻器之后，不再是電網電源的固有頻率，而變成可調頻率。

　　交流異步電動機的輸出轉速公式11n =60/（1s）/p/電網電源的頻率p極對數較為良好，級間冷卻器進出口壓差大速率明顯下降，復水器真空度下降趨勢也較為平緩，直到2000年五一節放假前夕，因節假日時間較長，為避免節假日發生意外情況，采取計劃停機檢修的措施，集中進行了級間冷卻器清焦以及復水器的酸洗工作。

　　該機組改造后，檢修頻次大為減少，平均檢修次數由原來的每年至少4次非計劃停工，減少到每年一次計劃檢修，按照每次檢修平均停機時間50h計，年可加150h的運行時間，由此帶來可觀的經濟收益。以往停工時，焦化富氣不能回收，只能將其放火炬燃燒掉而且為保證加氫裝置正常生產所需要的氫氣，需改用輕油作為制氫原料，按照壓縮機富氣處理量平均7 500m3/h以及輕油制氫時輕油耗量2.5t/h計算即使每次檢修費用不計，每年仍可加效益100多萬元。

　　6結束語對于多級離心式壓縮機而言，級間冷卻器乃至葉輪的結焦堵塞問題，從介質的凈化分離入手雖然能夠收到一定的效果，但如果要求徹底加以解決未必能夠如愿，如果通過其它途徑采取適當措施，延長設備的運轉時間往往是可以做到的。

　　凝汽式汽輪機復水器真空度下降的原因是多方面的，由于冷卻水管結垢致使其傳熱效果惡化，可以通過加藥等多種辦法改善水質，降低結垢的可能性。71994-2016ChinaAcademicournalElectronic高減因此，c藍定用WbuMcm品的電shfg，f壓惠機轉n速升至比較高，bookmark4轉差率我們把變頻器的輸出頻率記為/變代入上式，則在轉差率s變化不大時，交流電動機的輸出轉速基本與/變成正比。

　　變頻調速器按換能形式可分為間接變頻和直接變頻兩類。間接變頻又稱為交一直一交變頻，即先將工頻交流電源通過整流裝置變成直流，然后再將直流經過逆變器轉換成可控制頻率的交流電源。因采用二次換能，所以其電能轉換頻率略低，但仍比其他電氣調速方式效率高。直接變頻又稱交一交變頻，即將工頻電源通過換能元件直接變換成可控頻率的交流電源。因只有一次換能，與交一直一交變頻相比，轉換效率較高，但調頻范圍不大，其輸出比較高頻率只有電網頻率的1/3~1/2，適用于變頻范圍不大的中、大型電機調速系統。

　　2原火炬氣壓縮機的工作方式原火炬氣回收壓縮機93C703A/B的電機功率為90kW，轉速為1 450r/min.當火炬氣正常排放量較多時，兩臺同時轉；當正常排放量較少時，就單臺運轉；當火炬管網壓力更低時，為使壓縮機不至于抽空，就使回流閥打開，把壓縮機出口的火炬氣再送回火炬管網。這種運行方式存在如下不足：2臺壓縮機同時運轉或打開回流閥。由于火炬管網壓力波動較大，2臺同時運轉，較多的時候是壓縮機不能滿載工作，致使電能浪費。打開回流閥，使壓縮機出口的壓縮火爐氣再回到入口，也是浪費電能；單臺運轉。雖然此種運行方式在正常排放時，浪費電能較少，但當裝置故障排放時，由于排放時間較短，不可能順序啟動另一臺壓縮機，而致使回收量減少。

　　3改造方案（1）要提高壓縮機的回收量，就必須提高壓縮機的轉速。為了利用原來的壓縮機，節約改造費用，經與原火炬氣回收壓縮機廠家論證研究，壓縮機轉速可由原來的1450r/min提高到2900r/min，功率由90kW提高到200kW，回收量可提機更換原電機；（2）為了以比較少的電能回收較多的火炬氣，就必須根據火炬管網壓力來調節火炬氣回收壓縮機的轉速，轉速的變化直接影響功率的變化，這樣就達到了節能的目的。為此，決定用ABB公司的直接變頻調速器來調節壓縮機的轉速。

　　4參數的確定在設備安裝完畢后，開始進行試運行，經過十多天的考察、比較，確定了以下技術參數。

　　4.1比較高轉速和比較低轉速的確定確定比較高轉速的依據是供電系統的電源和電纜容量以及壓縮機的運行狀況。由于此壓縮機原轉速為1 450r/min，雖經廠家確認可以升速，但為確保設備在升速后能長期平穩運行，確定先在2100r/min試運一段時間，以考核其升速后的工作狀況。為節約改造資金，此次改造沒有更換電纜及供電開關。在試運行中，確定電器的比較高轉速為2400r/min.此時，電氣系統平穩運行。

　　比較低轉速是根據壓縮機出口壓力來確定的，調試中發現當壓縮機轉速低于1200r/min時，出口壓力低于燃料氣管網壓力，回收量幾乎沒有。所以確定比較低轉速為1200r/min. 4.2控制曲線的確定從控制曲線可以看出，當火炬管網壓力低于180mmH2時，壓縮機停運。因在調試中發現，當低于180mmH2時，壓縮機升速后回收量加不多，反而浪費電能。

　　由于火炬氣水封罐的壓力為250mmH2，當系統壓力高于250mmH2時，火炬就開始排放。為盡量多的回收火炬氣，就必須在火炬達到排放以際控制曲線為圖中的實線。此控制曲線由PLC編程實現。

　　3變頻器部分參數的確定變頻器升速時間的確定主要依據變頻器的過載能力。時間越長對變頻器和供電系統越好。但考慮到火炬氣系統壓力波動大，如不能迅速跟蹤升速，就將浪費火炬氣。所以比較后確定比較短升速時間為120s.這樣即滿足了變頻器的過載要求，也滿足了火炬氣的壓力跟蹤要求。

　　由于此壓縮機有時可能帶負荷起動，為使起動時不至因為過流而使變頻器動作，將起動轉矩倍數調整為5，滿足了重載起動要求。

　　5改造后的運行效果51回收火炬氣的經濟效益大了電機容量，提高了壓縮機的轉速，在火炬管網壓力高時，就能達到多回收火炬氣的效果。下面是火炬氣回收壓縮機CM703A在改造前后的回收量統計，每隔2天取一次數據，并算出平均每小時的回收量。

　　表1火炬氣回收壓縮機改造前后的火炬氣回收情況年（改造前）（改造后）取樣日期回收量（T/h）取樣日期回收量（T/h）平均值從表中可以看出，改造后平均每小時加回收量為0.890.65=0.24t，回收率提高0.24/0.65X100%即36%回收的火炬氣按每噸1000元計算每年工作8000h（11個月）每年節約資金：5.2節電情況在現在裝置正常排放時，火炬壓縮機的運行轉速在1300r/min左右。運行電流為102A，功率因數可達0.9以上，采用變頻調速后消耗有功功率為P1=3X 0.9=60.4kW改造前功率因數為0.8，壓縮機的負載率在80%~90%之間（計算時取85%）則消耗有功功率為000h（11個月）則每年節電費用7.02=199.02萬元。變頻器投入25萬元/臺（包括施工費），投資費用僅1個半月即可全部收回。

　　從以上數據可以看出，變頻調速在火炬氣回收壓縮機上的應用較好地滿足了用比較少的電能回收盡量多的火炬氣的目的。

　　5.3其它方面采用變頻調速方便操作，減少設備維修量。由于改造前為電機全速起動，對設備的沖擊較大。而且操作不當，很容易引起電機堵轉跳閘。對電機及電氣控制系統損失較大。改造以后，壓縮機起動變為緩慢升速。減少了對設備的沖擊，延長了設備的使用壽命，而且變頻改造后可以帶負荷起動，操作變得非常簡單也避免了起動電流對電氣設備的沖擊。

　　經過一年多的試運行，證明了此次改造是非常成功的。既加了回收量，又節約了電能，還方便了操作，減少了維修量。變頻調速作為一種高效節能方式己經開始受到了廣泛的重視，隨著變頻調速技術日趨成熟，采用變頻器控制有廣闊的發展前景。