變頻調速技術在煉油廠節能改造設計中的應用

范云飛

煉油廠的生產活動對能源資源的消耗量極大，為了改善這一現狀，實現節能環保，變頻調速技術被提出并得到較為廣泛的應用。實踐證明，變頻調速技術在節能方面有著極大的作用，這對于煉油廠的生產發展來說有著較為重要的意義與價值。文中將對變頻調速技術在節能改造方面的原理進行簡述，并分析該技術的基本特點，最后分析其具體應用的情況，包括應用中的注意事項以及應用的實際效益。

【關鍵詞】變頻調速技術 煉油廠 節能改造設計

在自動化技術中，變頻調速技術相對成熟，它集合了微電子技術、電力技術以及控制技術等眾多技術優勢與特征，在煉油廠的生產活動中該技術可以實現對液面以及流量的有效控制，將節能作用最大限度的發揮出來，這一技術的應用對煉油廠的長遠發展以及對能源資源的保護都有著重要的現實意義。

1 變頻調速技術在節能改造方面的原理

首先就變頻器來說，其電路運行的基本原理基本情況如下：通過二極管整流橋，三相交流電源能夠被轉換為直流電壓，且為恒定電壓。系統中的逆變器包含6組功率相對較大的晶體管，它具有一定的開關功能。系統中的PWM驅動器輸出規律性的脈沖信號，在此期間，只要對基極（三極管中的某一電極）進行控制，就能夠輸出不同寬度但是同幅度的脈沖。而這里的寬度指的是運行周期，而幅度則為逆變器直流條件下的測電壓，在生產過程中，只需對周期以及幅度進行調控就可以實現調速。

在煉油廠的生產過程中，電機的運轉情況影響著生產的能耗，通常檢測電機設備的能耗時，需要將設備處于快速運轉的狀態之中，觀察實際的耗能情況。因而在對變頻器的情況進行研究時，也需要將流量調整至最大。在實際的生產過程中，工作人員可以利用閥門對流量的大小進行調整與控制，但是閥門在使用過程中也會對能量造成消耗，為了減少這部分損耗就需要實行變速調節。根據流體力學，可以得出如下公式：Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=（n1/n2）2；P1/P2=（n1/n2）3，（n為轉數，P為功率，H為風壓，Q為風量）。從公式中可以看出，當變頻器的轉速降低時，設備的功率、流量以及風量都會因而下降。因此可以說轉速是影響能耗的主要因素，對轉速予以調節能夠在一定程度上實現節能。

2 變頻調速技術的基本特點

2.1 投入低

若將變頻調速技術應用于煉油廠空壓機、風機、泵等機械設備的改造中，其節能效果顯著，總體來看，工程項目的總投資、設備回收期、資金成本等方面都會有極大的降低。某煉油廠在應用變頻調速技術前，其總項目投資費用能夠達到757萬元，而應用該技術后，其總費用降低了近200萬元。在例如，某煉油廠利用變頻調速技術控制蒸餾裝置，在每天處理量為7300噸的條件下，一年的節約用電量可以達到5262033千瓦時，有效的節約了能源與資金投入。

2.2 節電率高

變頻調速技術可替代傳統的閥門調節以及風擋技術，對設備的壓力以及流量進行必要的調節，在節電方面，其特點主要有四個，第一是通過調節速率來節約用電；第二是節省設計冗余，為了保證設計的有效性，通常情況下都會對極端條件進行充分的考慮，然后在設計中留有冗余，而變頻調速技術的應用則可以節省這部分冗余量；第三是軟啟動，交流電動機通常情況下的啟動電流能夠達到額定電流的六到七倍，而變頻調速技術應用中，啟動電流是低于額定電流的；第四是功率因數高，變頻調速的功率因數通常超過0.95，因而能夠對無功操作進行節省，使變壓器承擔的壓力降低。

2.3 性能好

與傳統的調速相比，變頻調速在保護功能、自動控制、系統效率、過程控制等方面表現出了極大的優勢，總的來說其性能較好，在0到100%的范圍內變頻調速可實現連續；其頻率的輸出范圍在0到120赫茲之間，可自主對其進行設定；頻率的精度范圍為±0.5%；加速或減速的時間范圍為0.1到3200秒，這一時間可以按照負載的實際情況進行自主設定。

3 變頻調速技術在煉油廠節能改造設計中的應用分析

3.1 注意事項

為了保證變頻調速技術的有效使用，工作人員應當注意一些必要的事項，首先，工作人員應當設置好變頻器的最低轉速，保證即使控制系統發生故障，生產工作也能順利進行；其次，應當重視控制閥與變頻器之間的切換，一旦一個出現問題，另一個可以及時運行；再次，為了提高變頻器的實際效用，應當在使用變頻器的同時將泵出口閥以及旁路閥調整到最大；最后，控制閥以及變頻器應當分別設置獨立的控制回路，并有相應的操作提示。

3.2 實際效益

（1）變頻調速技術的使用有效降低了電源頻率與電機定子電流，機械設備的壽命延長，設備運行狀況得到顯著改善，可將用于設備維修的資金投入減少。

（2）該技術使用可將生產泵的出口閥全開，生產人員的工作強度得到降低。

（3）在泵排量能夠符合基本需求的基礎上使用變頻調速技術，可有效降低電機輸入功率、泵入口管壓以及出口管壓。在閉環正常運行以后，液位可控制在較平穩的狀態。泵的整體運行狀態較好。

（4）在變頻調速中，控制系統受到閉環控制，這種條件下，各參數超調波動將被控制在一個較小范圍內，如果出現偏差，可及早做出調控。

（5）在故障檢測方面，變頻器也顯示出了極大的優勢，一旦故障發生，變頻器能夠及時找出故障點，并對其進行診斷。這一作用能夠有效的提升設備的穩定性與可靠性，降低因故障帶來的損失。

4 結語

實踐證明變頻調速技術具有較高的應用價值，在煉油廠的生產工作中，應當重視該技術的使用，對相關設備進行調整，使其能夠有效的發揮其在節能方面的巨大價值，促進煉油生產的順利開展。

參考文獻

[1]高德榮.變頻器調速技術在煉油廠中的應用[J].電子制作，2013（17）.

[2]姜家林，陳羽中，咸集福.變頻調速技術在石油化工生產中的應用探析[J].科技創新與應用，2015（13）.

[3]汪學峰.變頻調速節能技術在石油化工行業上的應用[J].上海電氣技術，2011（02）.

[4]劉永強.論風機泵類變頻調速技術在石油行業的應用[J].科技致富向導，2011（06）.

作者單位

中國石油工程建設公司華東設計分公司 山東省青島市 266000