齊魯石油化工,2011 ,39(4) :362 - 366.QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY設備與防腐烯烴廠變頻器的應用效果張冰(中國石化齊魯分公司烯烴廠,山東淄博255411)摘要:烯烴廠裂解裝置12臺裂解爐風機采用變頰器調速,節(jié)能效果明顯。針對變頻器應用中存在的問題進行了分析與整改,保證了變頻器的穩(wěn)定運行,為裂解裝置的安穩(wěn)長運行提供了保障。關鍵詞:變頻器節(jié)能諧波控制中圍分類號:TN773文獻標識碼:B文章編號:1009 -9859(2011)04 -0362 -05變頻器是--種理想的交流電動機調速設備,流器,逆變部分為ICBT三相橋式逆變器,且輸出同時具有良好的控制性和節(jié)能效果。在中國石化為PWM波形,中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和齊魯分公司烯烴廠(簡稱烯烴廠)裂解(12臺)、緩沖無功功率[(2。芳烴(15臺)、苯酐(2臺)等裝置中已廣泛應用,總容量近3 000 kVA。由于變頻器采用電力電子2變頻器的節(jié)能效果元器件而產生大量諧波,從而對電網(wǎng)及其他電氣、變頻器在烯烴廠的應用主要用于風機類的負儀表設備產生影響。主要就烯烴廠變頻器的應用載。未使用變頻器時,風機依靠調節(jié)風門來調整現(xiàn)狀進行分析,對變頻器運行中存在的問題及改進氣量的大小，以達到控制爐膛溫度的要求。此進方法進行闡述。時的電機必須始終保持額定電流的輸出,而所輸出的功率有- -部分 被消耗在風門的擋板上,從而1變頻器簡介造成了電能的浪費。采用變頻器后,通過控制風變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將機電機的轉速來控制風量的大小,不僅調節(jié)方便工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置"。且能節(jié)約大量電能["。以烯烴廠裂解裝置裂解變頻器電路示意如圖1所示。爐風機為例,對比使用變頻器前后節(jié)能效果。烯烴廠裂解裝置的1~7號,10號、14~17號網(wǎng)側變流器[中間直流環(huán)節(jié)I負載側變流器I共12臺裂解爐風機采用變頻器調速控制,11 ~13整流器逆變器世四號共3臺裂解爐風機采用軟啟動控制器控制,不DC能調速。據(jù)統(tǒng)計,2010年15臺裂解爐運行周期見控制電路表1。運行指令表12010 年裂解爐風機運行周期圖1變頻器電路示意編號1號2號3號4號5號6號7號8號9號周期284274325276325276313311166烯烴廠使用的變頻器主要采用交- -直-交方編號10號11號12號13號14號15號16號17 號式( VVVF調壓調頻)。先把工頻交流電源通過整周期340306277205322323321284流器轉換成直流電源,然后再把直流電源轉換成收稿日期:2011 -05 -11;修回日期:2011-11-17。頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。作者簡介:張冰(1978-),男，山東省淄博市人,工程師。.變頻器電路一般由整流 、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控2000年畢業(yè)于華東理工大學工業(yè)自動化專業(yè),現(xiàn)在中國石化齊魯分公司烯烴廠電工車間從事電氣運行維護技術工作。制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整電話:0533 -7521472;E - mai):zhangb78@ sine com。第4期張冰，烯烴廠變頻器的應用效果●363.根據(jù)15臺裂解爐風機電動機運行參數(shù)及運I -電機運行電流,A;行周期,可用如下公式進行計算。cosφ一功率因數(shù);E =3UIcosφT(1)T--電機運行時間,h。式中:E一-電機所用電量,kW ●h;根據(jù)公式(1)計算出的負載變頻器后電機實U- - -電機運行電壓,kV;際運行中所需的電量見表2。表22010 年臠烴廠15臺裂解爐風機電動機消耗及節(jié)電轉速/節(jié)電量/Wl定/A(r.min-;U/VP/kWE/kW .hkW●hkw.h1號132242.01 200143070.4479 846899712419 8662號1200462 950868 032405 082 .3號70. 4549 1201 029600480 480. 4號466 330874 368408 0385號32242. 0528 845991 584462 7396號525 466985 248459 7827號330280 474525 888245 41410號160289.01000135550.7413 7121 305 600891 88811號50276. 01 500145. 51 068 5521101600.33 048150276.02680145.5967 284997 20029 91613號1500380715 860738 00022 140.14號300.4185695.9741 1151 236 480495 36515號356743 4171 240 320496 90316號287.82220103. 6798 1341 232 640434 50617號220320706 1381090560.384 422注:15臺裂解爐風機的功率因數(shù)皆為0.85 ,運行時間見表1, P代表功率。由表2可知,2010年使用變頻器的1 ~7號柱失控的現(xiàn)象。爐、10號爐、14-17號爐的每臺風機電動機可節(jié)電(40~60) x10* kW●h,耗電量比運行時間相FH]當?shù)奈词褂米冾l器的11 ~ 13號爐風機減少40%以上。由此可見,風機類電動機負載的變頻器具SB3EKM\KM7有良好的控制性能,且使電動機節(jié)能效果非常理想。SB]、sB2MRRHG83應用變頻器后存在的問題及措施3.1變頻器 出現(xiàn)無法停機現(xiàn)象裂解裝置使用的變頻器控制方式為現(xiàn)場啟?？刂?即在裝置現(xiàn)場通過操作柱啟動或停止變頻圖2風機變頻器控制原理器,變頻器輸出通過電纜接人現(xiàn)場電機。其控制原理如圖2所示。如圖2所示。按下爐頂或爐底的啟動按鈕由于烯烴廠裂解裝置43BS變電站距離裂解SB1或SB2，接觸器KM線圈得電,KM觸點吸合，爐較遠,控制電纜與動力電纜同時放置在一個電接觸器自保持,變頻器啟動。按下爐頂或爐底的纜橋架內,設計施工時未考慮到諧波的干擾因素,停止按鈕SB3或SB4, KM線圈失電,變頻器?？刂齐娎|未使用屏蔽電纜，這樣就存在控制電纜機。由于裂解爐風機的操作柱配電室距離較遠,受到動力電纜內諧波干擾，從而造成了現(xiàn)場操作控制電纜線間存在的電容效應形成了較大的電容齊魯石油化工●364.QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY2011年第39卷量,在電磁干擾下形成一定的電容電流,該電容電240 |流的大小足以使KM線圈產生的電磁力保持在合200閘狀態(tài)。這就造成按下停止按鈕SB3或SB4時,160120接觸器無法釋放,變頻器無法停機的現(xiàn)象。0t解決該問題的關鍵是在不影響控制回路正常40控制功能的情況下減小KM線圈中的電容電流。采用高阻線圈接觸器或線圈并聯(lián)電阻分流的方法-80 ,能夠較好的解決線圈電流過大的問題。采用高阻-120線圈接觸器投資大,且工程量大、改造周期長。因-160-此選用并聯(lián)電阻的方法,該方法投資少,工程量-200-240小，而且可以使用中間繼電器線圈代替電阻,這樣不僅方便安裝,還能夠額外提供多對輔助觸點,作-2896.0 -11.2 -6.4 -1.6 3.28.0時間/ms為接觸器分合閘觸點的備用。首先在14號爐風機變頻器進行試驗,接觸器圖3400 V 1段母線變頻器回路電流諧波波形線圈KM并聯(lián)一個中間繼電器線圈KA(見圖2虛線部分)后接觸器線圈中的電容續(xù)流大大減小，120-108達到了通過操作柱正常停機的要求。目前已在裂6H解裝置的12臺變頻器中全部應用,杜絕了變頻器34H操作柱無法停機的現(xiàn)象。72H60H3.2變頻器產生 的諧波超標481根據(jù)變頻器工作原理,因其采用大量電子元36H器件進行整流逆變,該過程會產生大量諧波。而24 HI2H諧波的存在會對變頻器、UPS、變壓器、各類電動機、各類電力電容器、自動化控制系統(tǒng)產生很大?！?5913172125293337414549頻次飲害,是很多重大事故的原因或誘因”]。于是以烯烴廠裂解裝置43BS變電站的變頻器為例,對12圖4400 V I段母線變頻器回路電流諧波頻譜臺在運行的變頻器進行諧波測定。諧波測量結果見表3。.經過對幾種諧波整改方案考察分析后,選擇表3 400V I段母線請波測數(shù)值A了美國環(huán)境潛能公司生產的EP -2000諧波吸收諧波頻次基波35791113151719裝置。該裝置通過并聯(lián)在電路系統(tǒng)的各負載點，A相電流值847 4436157024160117能夠連續(xù)不斷地監(jiān)測電路系統(tǒng)中電源的每一-狀國標允許值626244212824121816態(tài),并吸收電路系統(tǒng)中各種非線形負載(如變頻器UPS等)電路引起的各頻段的諧波瞬時脈沖、由表3知,裂解裝置43BS變電站的諧波污染浪涌等來減少和避免電路系統(tǒng)中所有導線的集膚非常嚴重。效應和渦流現(xiàn)象。還可通過吸收諧波后矯正磁力由于變頻器產生了諧波,所測400 V I段母線線因諧波引起的偏轉方向,從而提高相關變壓器、變頻器回路電流諧波波形及頻譜如圖3 ,4所示。電動機等電感設備的使用效率。同時,由于降低由表3及圖3,4可看出,400V I段母線主要了變壓器、電動機變頻器等電器設備及相關導線諧波成分為5次、7次、11次、13次等諧波成分。的工作溫度，起到了延長設備使用壽命、減少故障其中5次、7次諧波已大大超出國標允許值,5次的作用。諧波在變頻器回路中更是已達基波的50%以上。下面以ES - CB110風機為例,對安裝EP -由此可知,如不整改,諧波會成為設備安全運行的2000諧波吸收裝置前后電流諧波波形、頻譜進行重大隱患。了實測，如圖5,6所示。第4期張冰.烯烴廠變頻器的應用效果●365●200400 s180 t360160 ,20 t140280 t10080160 F60120卜40s 20-S 40-號‘0fL部-20-80-120-160.240-280-hwhW-320-16.0 -11.26.4-1.63.28.0-16.0 -11.28.0時間/ms安裝EP -2000前安裝EP -2000后圖5 ES - CB110風機電流諧波波形3oH7。6(5050H房50He 40護403(30H2(10oHl10 noou“1591317212529333741454915913172125293337414549頻次飲圖6 ES - CGB110風機電流諧波頻譜由圖5.6可看出,安裝EP-2000諧波吸收裝器已趨于完善“)。烯烴廠第六、第七循環(huán)水涼水置后,諧波的吸收效果較好。變頻器產生的諧波塔風機目前多采用6 kV電動機驅動。如能引進幅值大幅減小，電流波形得到改善。高壓變頻器,將使烯烴廠節(jié)能降耗工作再上一個新臺階。4結語及建議參考文獻(1)變頻器具有良好的節(jié)能效果,其穩(wěn)定運行為裂解裝置的安穩(wěn)長生產奠定了堅實的基礎。[1]張燕賓 .變頻器應用教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007 :3-15 ,324 -342.通過不斷地發(fā)現(xiàn)問題并改進控制方式和操作方[2]錢伯章. 世紀之交的石油化工自動化技術[M].上法,變頻器的運行也日益穩(wěn)定。海:石油化工出版社,1999:1-17.(2)目前烯烴廠使用的變頻器的接地與公共[3]周志敏,周紀海 ,紀愛華.變頻器工程應用、電磁兼主接地網(wǎng)相連接,這樣就會造成諧波竄人公共接容及故障診斷[ M].北京:電子工業(yè)出版社, 2005:地網(wǎng)的情況,從而導致對周邊設備的干擾，需按相24 -37.應規(guī)程對變頻器的接地予以改進'”。[4]魏召剛. 工業(yè)變頻器原理與應用[M].北京:電子(3)隨著變頻器技術的發(fā)展,6kV高壓變頻工業(yè)出版社,2006:15 -30.齊魯石油化工●366●QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY2011年第39卷APPLICATION EFFECT OF FREQUENCY - CONVERTERIN OLEFIN PLANTZhang Bing(Olefins Plant of Qilu Branch Co. ,SINOPEC ,Zibo Shandong 255411)Abstract:Frequency - converters were used to adjust the fans ' speed of 12 cracking fur-naces of the cracking unit in Olefin Plant , which was remarkably energy - saving. This paper an-alyzed the operation problems of the converters and took corresponding measures to ensure theirstable operation, which guaranteed the safe and stable operation of the cracking unit in longerperiod.Key words : frequency - converter; energy - saving; harmonic wave; control(上接第338 頁)(3)MTBE精制塔及異丁烯精制塔回流罐液化,使在蒸汽壓力波動較大的情況下,能夠保持靈位改 進控制方案后,使MTBE及異丁烯的收率明敏板溫度穩(wěn)定,降低了裝置能耗。顯提高。IMPROVEMENT FOR CONTROL SYSTEM OF MTBESYNTHESIS AND CRACKING UNITFeng Shuyi(The Second Rubber Plant of Yanshan Branch Co. , SINOPEC, Yanshan Beijing 102500)Abstract :The control scheme of MTBE unit was optimized according to actual production,●which reduced the influence of external steam pressure fluctuations on the unit and stabilized thesensitive plate temperatures of the azeotropic distillation column and methanol recovery column.Products from the top and the bottom were qualified. The production of MTBE was increasedand the consumptions of methanol, C4 and steam were reduced after the use of online near - in-frared spectroscopy alcohol / olefin ratio analyzer and closed - loop control system.Key words: cascade regulation; MTBE; automation; improvement(_上接第361頁)[2]王汝美 .實用機械密封技術問答[M].北.2000:339 -344.京:中國石化出版社,2006:9 - 101.REASON ANALYSIS AND SOLUTIONS FOR MECHANICALSEALING LEAKAGE FOR ALKALI PUMPSun Jinhua( Olefin Plant of Qilu Branch Co. , SINOPEC, Zibo Shandong 255411)Abstract :The alkali pumps leaked frequently after being put into operation in olefin unit ofQilu. This paper summarized the reasons and solutions for mechanical sealing leakage of alkalipumps by combination of theory and practice in the operation and maintenance，which made theunit run economically.Key words : alkali pump; leakage ; treatment