采用變頻技術降低石化蒸餾裝置的能耗

郭鋒

摘 要：玉門煉化總廠原油供應日益緊張和原油劣質化，生產調節頻繁，流量波動較大，導致機泵經常處于“大馬拉小車”的情況，采用變頻調速技術進行調控，不僅流量調節靈敏，節電效果良好，而且生產操作也比較方便，使設備運行更加平穩，延長了使用壽命。常減壓車間是煉油廠的龍頭車間，常減壓的能耗在整個煉廠中占有很大比重，因此節能技術的應用在常減壓就顯得意義重大。

關鍵詞：變頻；能耗；效果；選型

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A

1 常減壓裝置變頻技術應用現狀

常減壓裝置受限于原油供應日益緊張和原油劣質化，生產調節頻繁，流量波動較大，處理量受限于下游裝置，造成常減壓蒸餾裝置處理量波動大，也造成各側線流量變化大。使得裝置的機泵經常處低負荷的情況。在常減壓裝置上應用變頻調速技術是在2010年的加熱爐改造中，爐子的鼓風機和引風機利用了變頻技術，其余大部分都是傳統的調節方法， 調節進出口管路的閥門，應用旁路調節，或采用壓低流量來調節。導致節流損失大，設備效率降低，屬于高耗能調節方法。

1.1能耗分析。根據基準能耗的標準，每套裝置都可以分為固定能耗+隨加工量變化的能耗，可是每套裝置的基準能耗計算都不一樣，因此本文只以能耗負荷變化為主，以常減壓250萬噸/年為滿負荷，計算出能耗與負荷之間的相應變化即可，2012年能耗（根據2013技術達標報告數據表1）計算為：20.2×103×0.01×3684+20.2×103×0.08×7.12+20.2×103×0.23×4.19+20.2×103×0.03×96.3+20.2×103x2.45×10.89+20.2×103×9.61×41.868

=122512MJ，也就是470.8387 MJ/噸。

我廠常減壓車間其加工設計加工量為250萬噸/年，現我以2012年滿負荷運行為標準，固定能耗（其中固定能耗包括設備、管線等散熱損失，用電等設備的轉換損失，儀表風消耗量等。這個數值并不隨加工量大小而改變多少，甚至機泵損失還增加。）取通常計算用的25%為基準，以470.8387 MJ/噸為滿負荷.

隨著加工量的減小，不滿足設計要求，其噸油能耗相對百分數是增加的。從2012年開始，常減壓裝置處理量逐年遞減，但能耗卻沒有降低。

1.2 生產操作分析。常減壓裝置，塔及機泵等設備設計較大，低負荷運行時由于塔內汽液相負荷過低，內回流量小，易造成干板現象，以及隨著原油性質逐漸劣質化，決定了部分產品收率低，側線油量少，加上機泵設計揚程高、流量大，易造成機泵抽空或弊壓現象，損壞機泵，同時由于產品流量的不穩定造成換熱器等設備溫差發生變化，常常造成換熱器浮頭，管線法蘭發生泄漏等問題。大馬拉小車導致加工成本增加。 低負荷運轉會使裝置的能耗上升，可以歸納為以下6種原因.

① 換熱器在降低流速后結垢速率增加。② 分餾塔盤在較低的氣速下易漏液，從而降低塔板效率。③ 當處理量下降時，加熱爐供風量沒有變化，造成過剩空氣量上升。④ 電動泵的效率離開最佳點，造成效率下降。⑤ 散熱損失在一定時候是固定的，并不因處理量減少而減小。⑥ 加熱爐降低熱負荷時，冷空氣漏入量并不因此而降低，致使效率下降。

因此如何適應處理量變化而造成的能量損失，就顯得非常有必要。而變頻調速就是其中的一項選擇，也是提高常減壓技術含量和節能減耗的有效手段。

2 變頻調節技術的優點

2.1 在生產中，許多設備的能耗都與機組的轉速有關，

根據公式：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=（n1/n2）2 P1/P2=（n1/n2）3知道：電機調速運行，需要的流量減少時，電動機的轉數降低，消耗的能量將會明顯減少。

2.2 變頻調速技術可靠，可廣泛用于煉油企業中的風機、水泵、油泵等異步電機上，節電效果明顯，一般節電在30%以上。

2.3 采用變頻調速器帶動異步電機的調速方式，可以實現從零轉數到任意轉數的平滑啟動，電流小，升速快，沒有啟動時的沖擊電流。而且保護功能完善，操作方便、準確，調節精度高。

2.4可延長機泵的使用壽命。由于電機長期在低于額定轉速的狀態下運行，電機及風機的軸承不易損壞，電機發熱量也減少了。停機時間減少，節約了大量維修費用。

3 常減壓裝置適用選型和效益估算

根據變頻的應用效果及油泵的運行現狀，可以首先選擇常減壓裝置的一、二中段回流油泵、常頂及一、二、三線泵，減一線泵安裝變頻器。控制采用閉環、調節閥控制可以互相切換的方案。

我廠常減壓裝置，主要機泵的能力可以達到每年加工原油250×104 t。而實際生產中，每年的實際加工量為（200～250）×104t。泵的功率消耗較大，去年電單耗為2.11 Kg標油/噸。實物量1.67×107—1.94 ×107千瓦時， 如果采用變頻調速，單從節電量來說，每減少耗電量1%，則折合人民幣： 1.94×107×0.01×0.42=81480元，因此利用變頻調速，為常減壓節能降耗是具有較大的潛力。

4 變頻選型注意的問題

變頻器雖然有許多優點，但是，在使用過程中，尚需注意下列問題

4.1選用變頻器時一定要滿足工藝要求，對負荷較高且運行情況變化不頻繁的機泵不易采用變頻器。

4.2電機匹配的變頻器功率一般要選定等于或高于電機功率（額定電流），選型要選用等級較高的，且能滿足裝置與儀表配套的變頻器。

4.3用在變化較明顯，需要對液位的調整有要求的地方，通過控制液面，改變機泵轉速，進而調節流量。使用效果較好，穩定性好。

結語

在變頻技術的實踐上遼石化、大慶石化都采用了不少變頻技術，一方面降低系統操作壓力。另一方面節能效果也非常明顯。而大慶石化將變頻技術與DCS對接，完成系統控制，平穩降低了換熱器壓力變化，減少了換熱器泄露。而我廠常減壓機泵對變頻調速的應用，在操作平穩和節能降耗上會有更好的前景，對我廠的技術革新和變頻技術的掌握和推廣應用也具有重大意義。

參考文獻

[1]張燕賓.SPWM變頻調速應用技術（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]馬小亮.高性能變頻調速及其典型控制系統[M]. 北京：機械工業出版社，2010.endprint

摘 要：玉門煉化總廠原油供應日益緊張和原油劣質化，生產調節頻繁，流量波動較大，導致機泵經常處于“大馬拉小車”的情況，采用變頻調速技術進行調控，不僅流量調節靈敏，節電效果良好，而且生產操作也比較方便，使設備運行更加平穩，延長了使用壽命。常減壓車間是煉油廠的龍頭車間，常減壓的能耗在整個煉廠中占有很大比重，因此節能技術的應用在常減壓就顯得意義重大。

關鍵詞：變頻；能耗；效果；選型

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A

1 常減壓裝置變頻技術應用現狀

常減壓裝置受限于原油供應日益緊張和原油劣質化，生產調節頻繁，流量波動較大，處理量受限于下游裝置，造成常減壓蒸餾裝置處理量波動大，也造成各側線流量變化大。使得裝置的機泵經常處低負荷的情況。在常減壓裝置上應用變頻調速技術是在2010年的加熱爐改造中，爐子的鼓風機和引風機利用了變頻技術，其余大部分都是傳統的調節方法， 調節進出口管路的閥門，應用旁路調節，或采用壓低流量來調節。導致節流損失大，設備效率降低，屬于高耗能調節方法。

1.1能耗分析。根據基準能耗的標準，每套裝置都可以分為固定能耗+隨加工量變化的能耗，可是每套裝置的基準能耗計算都不一樣，因此本文只以能耗負荷變化為主，以常減壓250萬噸/年為滿負荷，計算出能耗與負荷之間的相應變化即可，2012年能耗（根據2013技術達標報告數據表1）計算為：20.2×103×0.01×3684+20.2×103×0.08×7.12+20.2×103×0.23×4.19+20.2×103×0.03×96.3+20.2×103x2.45×10.89+20.2×103×9.61×41.868

=122512MJ，也就是470.8387 MJ/噸。

我廠常減壓車間其加工設計加工量為250萬噸/年，現我以2012年滿負荷運行為標準，固定能耗（其中固定能耗包括設備、管線等散熱損失，用電等設備的轉換損失，儀表風消耗量等。這個數值并不隨加工量大小而改變多少，甚至機泵損失還增加。）取通常計算用的25%為基準，以470.8387 MJ/噸為滿負荷.

隨著加工量的減小，不滿足設計要求，其噸油能耗相對百分數是增加的。從2012年開始，常減壓裝置處理量逐年遞減，但能耗卻沒有降低。

1.2 生產操作分析。常減壓裝置，塔及機泵等設備設計較大，低負荷運行時由于塔內汽液相負荷過低，內回流量小，易造成干板現象，以及隨著原油性質逐漸劣質化，決定了部分產品收率低，側線油量少，加上機泵設計揚程高、流量大，易造成機泵抽空或弊壓現象，損壞機泵，同時由于產品流量的不穩定造成換熱器等設備溫差發生變化，常常造成換熱器浮頭，管線法蘭發生泄漏等問題。大馬拉小車導致加工成本增加。 低負荷運轉會使裝置的能耗上升，可以歸納為以下6種原因.

① 換熱器在降低流速后結垢速率增加。② 分餾塔盤在較低的氣速下易漏液，從而降低塔板效率。③ 當處理量下降時，加熱爐供風量沒有變化，造成過剩空氣量上升。④ 電動泵的效率離開最佳點，造成效率下降。⑤ 散熱損失在一定時候是固定的，并不因處理量減少而減小。⑥ 加熱爐降低熱負荷時，冷空氣漏入量并不因此而降低，致使效率下降。

因此如何適應處理量變化而造成的能量損失，就顯得非常有必要。而變頻調速就是其中的一項選擇，也是提高常減壓技術含量和節能減耗的有效手段。

2 變頻調節技術的優點

2.1 在生產中，許多設備的能耗都與機組的轉速有關，

根據公式：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=（n1/n2）2 P1/P2=（n1/n2）3知道：電機調速運行，需要的流量減少時，電動機的轉數降低，消耗的能量將會明顯減少。

2.2 變頻調速技術可靠，可廣泛用于煉油企業中的風機、水泵、油泵等異步電機上，節電效果明顯，一般節電在30%以上。

2.3 采用變頻調速器帶動異步電機的調速方式，可以實現從零轉數到任意轉數的平滑啟動，電流小，升速快，沒有啟動時的沖擊電流。而且保護功能完善，操作方便、準確，調節精度高。

2.4可延長機泵的使用壽命。由于電機長期在低于額定轉速的狀態下運行，電機及風機的軸承不易損壞，電機發熱量也減少了。停機時間減少，節約了大量維修費用。

3 常減壓裝置適用選型和效益估算

根據變頻的應用效果及油泵的運行現狀，可以首先選擇常減壓裝置的一、二中段回流油泵、常頂及一、二、三線泵，減一線泵安裝變頻器。控制采用閉環、調節閥控制可以互相切換的方案。

我廠常減壓裝置，主要機泵的能力可以達到每年加工原油250×104 t。而實際生產中，每年的實際加工量為（200～250）×104t。泵的功率消耗較大，去年電單耗為2.11 Kg標油/噸。實物量1.67×107—1.94 ×107千瓦時， 如果采用變頻調速，單從節電量來說，每減少耗電量1%，則折合人民幣： 1.94×107×0.01×0.42=81480元，因此利用變頻調速，為常減壓節能降耗是具有較大的潛力。

4 變頻選型注意的問題

變頻器雖然有許多優點，但是，在使用過程中，尚需注意下列問題

4.1選用變頻器時一定要滿足工藝要求，對負荷較高且運行情況變化不頻繁的機泵不易采用變頻器。

4.2電機匹配的變頻器功率一般要選定等于或高于電機功率（額定電流），選型要選用等級較高的，且能滿足裝置與儀表配套的變頻器。

4.3用在變化較明顯，需要對液位的調整有要求的地方，通過控制液面，改變機泵轉速，進而調節流量。使用效果較好，穩定性好。

結語

在變頻技術的實踐上遼石化、大慶石化都采用了不少變頻技術，一方面降低系統操作壓力。另一方面節能效果也非常明顯。而大慶石化將變頻技術與DCS對接，完成系統控制，平穩降低了換熱器壓力變化，減少了換熱器泄露。而我廠常減壓機泵對變頻調速的應用，在操作平穩和節能降耗上會有更好的前景，對我廠的技術革新和變頻技術的掌握和推廣應用也具有重大意義。

參考文獻

[1]張燕賓.SPWM變頻調速應用技術（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]馬小亮.高性能變頻調速及其典型控制系統[M]. 北京：機械工業出版社，2010.endprint

摘 要：玉門煉化總廠原油供應日益緊張和原油劣質化，生產調節頻繁，流量波動較大，導致機泵經常處于“大馬拉小車”的情況，采用變頻調速技術進行調控，不僅流量調節靈敏，節電效果良好，而且生產操作也比較方便，使設備運行更加平穩，延長了使用壽命。常減壓車間是煉油廠的龍頭車間，常減壓的能耗在整個煉廠中占有很大比重，因此節能技術的應用在常減壓就顯得意義重大。

關鍵詞：變頻；能耗；效果；選型

中圖分類號：TE624 文獻標識碼：A

1 常減壓裝置變頻技術應用現狀

常減壓裝置受限于原油供應日益緊張和原油劣質化，生產調節頻繁，流量波動較大，處理量受限于下游裝置，造成常減壓蒸餾裝置處理量波動大，也造成各側線流量變化大。使得裝置的機泵經常處低負荷的情況。在常減壓裝置上應用變頻調速技術是在2010年的加熱爐改造中，爐子的鼓風機和引風機利用了變頻技術，其余大部分都是傳統的調節方法， 調節進出口管路的閥門，應用旁路調節，或采用壓低流量來調節。導致節流損失大，設備效率降低，屬于高耗能調節方法。

1.1能耗分析。根據基準能耗的標準，每套裝置都可以分為固定能耗+隨加工量變化的能耗，可是每套裝置的基準能耗計算都不一樣，因此本文只以能耗負荷變化為主，以常減壓250萬噸/年為滿負荷，計算出能耗與負荷之間的相應變化即可，2012年能耗（根據2013技術達標報告數據表1）計算為：20.2×103×0.01×3684+20.2×103×0.08×7.12+20.2×103×0.23×4.19+20.2×103×0.03×96.3+20.2×103x2.45×10.89+20.2×103×9.61×41.868

=122512MJ，也就是470.8387 MJ/噸。

我廠常減壓車間其加工設計加工量為250萬噸/年，現我以2012年滿負荷運行為標準，固定能耗（其中固定能耗包括設備、管線等散熱損失，用電等設備的轉換損失，儀表風消耗量等。這個數值并不隨加工量大小而改變多少，甚至機泵損失還增加。）取通常計算用的25%為基準，以470.8387 MJ/噸為滿負荷.

隨著加工量的減小，不滿足設計要求，其噸油能耗相對百分數是增加的。從2012年開始，常減壓裝置處理量逐年遞減，但能耗卻沒有降低。

1.2 生產操作分析。常減壓裝置，塔及機泵等設備設計較大，低負荷運行時由于塔內汽液相負荷過低，內回流量小，易造成干板現象，以及隨著原油性質逐漸劣質化，決定了部分產品收率低，側線油量少，加上機泵設計揚程高、流量大，易造成機泵抽空或弊壓現象，損壞機泵，同時由于產品流量的不穩定造成換熱器等設備溫差發生變化，常常造成換熱器浮頭，管線法蘭發生泄漏等問題。大馬拉小車導致加工成本增加。 低負荷運轉會使裝置的能耗上升，可以歸納為以下6種原因.

① 換熱器在降低流速后結垢速率增加。② 分餾塔盤在較低的氣速下易漏液，從而降低塔板效率。③ 當處理量下降時，加熱爐供風量沒有變化，造成過剩空氣量上升。④ 電動泵的效率離開最佳點，造成效率下降。⑤ 散熱損失在一定時候是固定的，并不因處理量減少而減小。⑥ 加熱爐降低熱負荷時，冷空氣漏入量并不因此而降低，致使效率下降。

因此如何適應處理量變化而造成的能量損失，就顯得非常有必要。而變頻調速就是其中的一項選擇，也是提高常減壓技術含量和節能減耗的有效手段。

2 變頻調節技術的優點

2.1 在生產中，許多設備的能耗都與機組的轉速有關，

根據公式：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=（n1/n2）2 P1/P2=（n1/n2）3知道：電機調速運行，需要的流量減少時，電動機的轉數降低，消耗的能量將會明顯減少。

2.2 變頻調速技術可靠，可廣泛用于煉油企業中的風機、水泵、油泵等異步電機上，節電效果明顯，一般節電在30%以上。

2.3 采用變頻調速器帶動異步電機的調速方式，可以實現從零轉數到任意轉數的平滑啟動，電流小，升速快，沒有啟動時的沖擊電流。而且保護功能完善，操作方便、準確，調節精度高。

2.4可延長機泵的使用壽命。由于電機長期在低于額定轉速的狀態下運行，電機及風機的軸承不易損壞，電機發熱量也減少了。停機時間減少，節約了大量維修費用。

3 常減壓裝置適用選型和效益估算

根據變頻的應用效果及油泵的運行現狀，可以首先選擇常減壓裝置的一、二中段回流油泵、常頂及一、二、三線泵，減一線泵安裝變頻器。控制采用閉環、調節閥控制可以互相切換的方案。

我廠常減壓裝置，主要機泵的能力可以達到每年加工原油250×104 t。而實際生產中，每年的實際加工量為（200～250）×104t。泵的功率消耗較大，去年電單耗為2.11 Kg標油/噸。實物量1.67×107—1.94 ×107千瓦時， 如果采用變頻調速，單從節電量來說，每減少耗電量1%，則折合人民幣： 1.94×107×0.01×0.42=81480元，因此利用變頻調速，為常減壓節能降耗是具有較大的潛力。

4 變頻選型注意的問題

變頻器雖然有許多優點，但是，在使用過程中，尚需注意下列問題

4.1選用變頻器時一定要滿足工藝要求，對負荷較高且運行情況變化不頻繁的機泵不易采用變頻器。

4.2電機匹配的變頻器功率一般要選定等于或高于電機功率（額定電流），選型要選用等級較高的，且能滿足裝置與儀表配套的變頻器。

4.3用在變化較明顯，需要對液位的調整有要求的地方，通過控制液面，改變機泵轉速，進而調節流量。使用效果較好，穩定性好。

結語

在變頻技術的實踐上遼石化、大慶石化都采用了不少變頻技術，一方面降低系統操作壓力。另一方面節能效果也非常明顯。而大慶石化將變頻技術與DCS對接，完成系統控制，平穩降低了換熱器壓力變化，減少了換熱器泄露。而我廠常減壓機泵對變頻調速的應用，在操作平穩和節能降耗上會有更好的前景，對我廠的技術革新和變頻技術的掌握和推廣應用也具有重大意義。

參考文獻

[1]張燕賓.SPWM變頻調速應用技術（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]馬小亮.高性能變頻調速及其典型控制系統[M]. 北京：機械工業出版社，2010.endprint