烯烃厂变频器的应用效果

齐鲁石油化工,2011 ,39(4) :362 - 366.QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY设备与防腐烯烃厂变频器的应用效果张冰(中国石化齐鲁分公司烯烃厂,山东淄博255411)摘要:烯烃厂裂解装置12台裂解炉风机采用变颊器调速,节能效果明显。针对变频器应用中存在的问题进行了分析与整改,保证了变频器的稳定运行,为裂解装置的安稳长运行提供了保障。关键词:变频器节能谐波控制中圍分类号:TN773文献标识码:B文章编号:1009 -9859(2011)04 -0362 -05变频器是--种理想的交流电动机调速设备,流器,逆变部分为ICBT三相桥式逆变器,且输出同时具有良好的控制性和节能效果。在中国石化为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和齐鲁分公司烯烃厂(简称烯烃厂)裂解(12台)、缓冲无功功率[(2。芳烃(15台)、苯酐(2台)等装置中已广泛应用,总容量近3 000 kVA。由于变频器采用电力电子2变频器的节能效果元器件而产生大量谐波,从而对电网及其他电气、变频器在烯烃厂的应用主要用于风机类的负仪表设备产生影响。主要就烯烃厂变频器的应用载。未使用变频器时,风机依靠调节风门来调整现状进行分析,对变频器运行中存在的问题及改进气量的大小，以达到控制炉膛温度的要求。此进方法进行阐述。时的电机必须始终保持额定电流的输出,而所输出的功率有- -部分 被消耗在风门的挡板上,从而1变频器简介造成了电能的浪费。采用变频器后,通过控制风变频器是利用电力半导体器件的通断作用将机电机的转速来控制风量的大小,不仅调节方便工频电源变换为另一频率的电能控制装置"。且能节约大量电能["。以烯烃厂裂解装置裂解变频器电路示意如图1所示。炉风机为例,对比使用变频器前后节能效果。烯烃厂裂解装置的1~7号,10号、14~17号网侧变流器[中间直流环节I负载侧变流器I共12台裂解炉风机采用变频器调速控制,11 ~13整流器逆变器世四号共3台裂解炉风机采用软启动控制器控制,不DC能调速。据统计,2010年15台裂解炉运行周期见控制电路表1。运行指令表12010 年裂解炉风机运行周期图1变频器电路示意编号1号2号3号4号5号6号7号8号9号周期284274325276325276313311166烯烃厂使用的变频器主要采用交- -直-交方编号10号11号12号13号14号15号16号17 号式( VVVF调压调频)。先把工频交流电源通过整周期340306277205322323321284流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成收稿日期:2011 -05 -11;修回日期:2011-11-17。频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。作者简介:张冰(1978-),男，山东省淄博市人,工程师。.变频器电路一般由整流 、中间直流环节、逆变和控2000年毕业于华东理工大学工业自动化专业,现在中国石化齐鲁分公司烯烃厂电工车间从事电气运行维护技术工作。制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整电话:0533 -7521472;E - mai):zhangb78@ sine com。第4期张冰，烯烃厂变频器的应用效果●363.根据15台裂解炉风机电动机运行参数及运I -电机运行电流,A;行周期,可用如下公式进行计算。cosφ一功率因数;E =3UIcosφT(1)T--电机运行时间,h。式中:E一-电机所用电量,kW ●h;根据公式(1)计算出的负载变频器后电机实U- - -电机运行电压,kV;际运行中所需的电量见表2。表22010 年臠烃厂15台裂解炉风机电动机消耗及节电转速/节电量/Wl定/A(r.min-;U/VP/kWE/kW .hkW●hkw.h1号132242.01 200143070.4479 846899712419 8662号1200462 950868 032405 082 .3号70. 4549 1201 029600480 480. 4号466 330874 368408 0385号32242. 0528 845991 584462 7396号525 466985 248459 7827号330280 474525 888245 41410号160289.01000135550.7413 7121 305 600891 88811号50276. 01 500145. 51 068 5521101600.33 048150276.02680145.5967 284997 20029 91613号1500380715 860738 00022 140.14号300.4185695.9741 1151 236 480495 36515号356743 4171 240 320496 90316号287.82220103. 6798 1341 232 640434 50617号220320706 1381090560.384 422注:15台裂解炉风机的功率因数皆为0.85 ,运行时间见表1, P代表功率。由表2可知,2010年使用变频器的1 ~7号柱失控的现象。炉、10号炉、14-17号炉的每台风机电动机可节电(40~60) x10* kW●h,耗电量比运行时间相FH]当的未使用变频器的11 ~ 13号炉风机减少40%以上。由此可见,风机类电动机负载的变频器具SB3EKM\KM7有良好的控制性能,且使电动机节能效果非常理想。SB]、sB2MRRHG83应用变频器后存在的问题及措施3.1变频器 出现无法停机现象裂解装置使用的变频器控制方式为现场启停控制,即在装置现场通过操作柱启动或停止变频图2风机变频器控制原理器,变频器输出通过电缆接人现场电机。其控制原理如图2所示。如图2所示。按下炉顶或炉底的启动按钮由于烯烃厂裂解装置43BS变电站距离裂解SB1或SB2，接触器KM线圈得电,KM触点吸合，炉较远,控制电缆与动力电缆同时放置在一个电接触器自保持,变频器启动。按下炉顶或炉底的缆桥架内,设计施工时未考虑到谐波的干扰因素,停止按钮SB3或SB4, KM线圈失电,变频器停控制电缆未使用屏蔽电缆，这样就存在控制电缆机。由于裂解炉风机的操作柱配电室距离较远,受到动力电缆内谐波干扰，从而造成了现场操作控制电缆线间存在的电容效应形成了较大的电容齐鲁石油化工●364.QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY2011年第39卷量,在电磁干扰下形成一定的电容电流,该电容电240 |流的大小足以使KM线圈产生的电磁力保持在合200闸状态。这就造成按下停止按钮SB3或SB4时,160120接触器无法释放,变频器无法停机的现象。0t解决该问题的关键是在不影响控制回路正常40控制功能的情况下减小KM线圈中的电容电流。采用高阻线圈接触器或线圈并联电阻分流的方法-80 ,能够较好的解决线圈电流过大的问题。采用高阻-120线圈接触器投资大,且工程量大、改造周期长。因-160-此选用并联电阻的方法,该方法投资少,工程量-200-240小，而且可以使用中间继电器线圈代替电阻,这样不仅方便安装,还能够额外提供多对辅助触点,作-2896.0 -11.2 -6.4 -1.6 3.28.0时间/ms为接触器分合闸触点的备用。首先在14号炉风机变频器进行试验,接触器图3400 V 1段母线变频器回路电流谐波波形线圈KM并联一个中间继电器线圈KA(见图2虚线部分)后接触器线圈中的电容续流大大减小，120-108达到了通过操作柱正常停机的要求。目前已在裂6H解装置的12台变频器中全部应用,杜绝了变频器34H操作柱无法停机的现象。72H60H3.2变频器产生 的谐波超标481根据变频器工作原理,因其采用大量电子元36H器件进行整流逆变,该过程会产生大量谐波。而24 HI2H谐波的存在会对变频器、UPS、变压器、各类电动机、各类电力电容器、自动化控制系统产生很大危”15913172125293337414549频次饮害,是很多重大事故的原因或诱因”]。于是以烯烃厂裂解装置43BS变电站的变频器为例,对12图4400 V I段母线变频器回路电流谐波频谱台在运行的变频器进行谐波测定。谐波测量结果见表3。.经过对几种谐波整改方案考察分析后,选择表3 400V I段母线请波测数值A了美国环境潜能公司生产的EP -2000谐波吸收谐波频次基波35791113151719装置。该装置通过并联在电路系统的各负载点，A相电流值847 4436157024160117能够连续不断地监测电路系统中电源的每一-状国标允许值626244212824121816态,并吸收电路系统中各种非线形负载(如变频器UPS等)电路引起的各频段的谐波瞬时脉冲、由表3知,裂解装置43BS变电站的谐波污染浪涌等来减少和避免电路系统中所有导线的集肤非常严重。效应和涡流现象。还可通过吸收谐波后矫正磁力由于变频器产生了谐波,所测400 V I段母线线因谐波引起的偏转方向,从而提高相关变压器、变频器回路电流谐波波形及频谱如图3 ,4所示。电动机等电感设备的使用效率。同时,由于降低由表3及图3,4可看出,400V I段母线主要了变压器、电动机变频器等电器设备及相关导线谐波成分为5次、7次、11次、13次等谐波成分。的工作温度，起到了延长设备使用寿命、减少故障其中5次、7次谐波已大大超出国标允许值,5次的作用。谐波在变频器回路中更是已达基波的50%以上。下面以ES - CB110风机为例,对安装EP -由此可知,如不整改,谐波会成为设备安全运行的2000谐波吸收装置前后电流谐波波形、频谱进行重大隐患。了实测，如图5,6所示。第4期张冰.烯烃厂变频器的应用效果●365●200400 s180 t360160 ,20 t140280 t10080160 F60120卜40s 20-S 40-号‘0fL部-20-80-120-160.240-280-hwhW-320-16.0 -11.26.4-1.63.28.0-16.0 -11.28.0时间/ms安装EP -2000前安装EP -2000后图5 ES - CB110风机电流谐波波形3oH7。6(5050H房50He 40护403(30H2(10oHl10 noou“1591317212529333741454915913172125293337414549频次饮图6 ES - CGB110风机电流谐波频谱由图5.6可看出,安装EP-2000谐波吸收装器已趋于完善“)。烯烃厂第六、第七循环水凉水置后,谐波的吸收效果较好。变频器产生的谐波塔风机目前多采用6 kV电动机驱动。如能引进幅值大幅减小，电流波形得到改善。高压变频器,将使烯烃厂节能降耗工作再上一个新台阶。4结语及建议参考文献(1)变频器具有良好的节能效果,其稳定运行为裂解装置的安稳长生产奠定了坚实的基础。[1]张燕宾 .变频器应用教程[M].北京:机械工业出版社,2007 :3-15 ,324 -342.通过不断地发现问题并改进控制方式和操作方[2]钱伯章. 世纪之交的石油化工自动化技术[M].上法,变频器的运行也日益稳定。海:石油化工出版社,1999:1-17.(2)目前烯烃厂使用的变频器的接地与公共[3]周志敏,周纪海 ,纪爱华.变频器工程应用、电磁兼主接地网相连接,这样就会造成谐波窜人公共接容及故障诊断[ M].北京:电子工业出版社, 2005:地网的情况,从而导致对周边设备的干扰，需按相24 -37.应规程对变频器的接地予以改进'”。[4]魏召刚. 工业变频器原理与应用[M].北京:电子(3)随着变频器技术的发展,6kV高压变频工业出版社,2006:15 -30.齐鲁石油化工●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 页)(3)MTBE精制塔及异丁烯精制塔回流罐液化,使在蒸汽压力波动较大的情况下,能够保持灵位改 进控制方案后,使MTBE及异丁烯的收率明敏板温度稳定,降低了装置能耗。显提高。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页)[2]王汝美 .实用机械密封技术问答[M].北.2000:339 -344.京:中国石化出版社,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