變頻調速技術在加熱爐風機節能中的應用

鄧海峰 趙峰

1.大慶石化公司化工一廠供電車間 黑龍江大慶 163714 2.山東嘉燁電力設計院有限公司 山東臨沂 276000

中國石油大慶石化公司是集化工、煉油、化肥進行配套生產的國有型石油化工聯合企業，公司一直致力于依靠科技進步挖潛增效，來實現節能降耗，優化生產運行。

中國石油大慶石化公司一廠共有E1、E2、E3三套乙烯裝置，E3裝置裂解爐風機主要工作原理是采用AB變頻器來控制風機的轉速，并采用遠程或就地控制風機的起停、調速。E1、E2裝置的裂解爐風機的風量大小主要由裂解爐風機的電動調節閥控制裂解爐風機開口度來改變風量，這種調節方式的調節精度差，技術落后，很難滿足現代化企業生產的要求。如果改變控制方式，可達到節約電能的目的和對頻率大小的閉環控制[1]。

1 風機類負載的相關性質分析

在石化企業中，電動機有著諸多類型的負載，按照負載特性可分為：恒功率、恒轉矩以及平方轉矩等機械特性。恒轉矩的負載如廠里的卷揚機、起重機；恒功率的負載比如說機械廠的金屬切削機床等；而平方轉矩類負載如風機、水泵。

設計人員一般在設計和選型時，都會考慮預留20%-30%的裕量，在生產中，通過調節閥門對風機風量進行調節，當生產需求小風量時，而電動機在額定功率下運行，能耗大；如采用變頻器對風機進行變頻調節從而改變風機風量大小，取消閥門這個環節，不再需要通過閥門進行截流調節，管路阻尼最小化，能耗也大大減小。

圖1 采用閥門控制風量的加熱爐

2 電機調速的幾種方案

由電機轉速公式n=n1（1-s）可知，只有通過改變電源頻率f1、電動機磁極對數p、或轉差率s其中的某一個參數，才能達到調速的目的，而這三者中，只有變頻調速是無極調速，可以實現對風量控制的平滑調節。

3 安裝變頻裝置

（1）在其風機系統之中應用變頻調速運行形式來對頻率進行調節，進而依據生產工況的具體風量情況的具體變化那么就可以通過就地或遠程來對風機電機的轉速進行調節，實現風量保持穩定，推進設備使用壽命的延長，減輕操作員工的勞動強度。風機有著較好的調速范圍、增強了過載能力。

（2）在節電控制這個環節中，加裝變頻調速裝置，則可以一勞永逸的解決節約電能這個問題，并可使系統的工作狀態達到平穩。變頻器的變頻調節用于控制和調節風扇的速度，這相當于降低空氣阻力和節能的方法。將變頻調速方法與調整普通裝置中常用的普通裝置的風量的方法進行比較。則有著十分顯著節約電能效果。風機這種設備應用變頻調速后，通常使用節約電能的效果均值也可以達到30-50%[2]。

4 利用壓力檢測裝置調節風量大小的閉環控制

可以設置電機轉動的頻率，則是對加熱爐做好人為的對各種管道風量大小來進行合理的設置，同時通過對安裝壓力檢測裝置的管道風量進行采樣，其采樣的風量的相關數值可以轉換為電信號，反饋給變頻器，變頻器可以通過具體檢測到的風量大小的電信號同具體需要的電動機頻率電信號之間進行比較，可以有效調節電動機轉動頻率在規定范圍中，加熱爐風機電氣控制系統的閉環調節就這樣做到。變頻器的閉環控制功能相對于用戶來說是方便的功能，變頻器設置較為靈活的硬件輸入端子，可以適合應用多種類型的傳感器之中。目前，化工一廠大乙烯裝置裂解爐風機自開工以來一直使用變頻裝置，該變頻裝置具有性能穩定可靠，節能效果明顯，而且某些技術進步。

5 使用變頻風機后的節能分析

可以通過對于控制加熱爐風機控制系統的變頻器進行加裝，節能效果顯著，實現對加熱率風量大小做好一定精度控制，與此同時有效提升設備的利用率。根據我廠的裂解爐風機參數，額定功率450kW，在裂解爐風機的運行過程中的最大轉速為699r/min；日常工作轉速約為599r/min，根據公式每小時消耗電能約等于P1＊=450＊=64kWh，采用變頻調速裝置可實現平均每小時電能節約64kWh，變頻裝置的優越性可以在能耗降低等諸多方面得到體現。在變頻加熱爐風機得到有效運行后，運行平穩。因為自身保護功能較為完備，維修的頻率較低。

1臺加熱爐引風機，按照320天/年生產計算，節約電耗成本為：64kWh/h×24h×320d×0.5元/kWh=24.57萬元；實踐證明，變頻調速該技術應用在裂解爐風機設備中，取得了顯著的節約電能的效果。風機采用頻率變換裝置不僅具有自動化的一個高的水平，而且還提高了設備的工作效率的電控系統，大大削減了設備的維護以及維修支出，并減少生產中斷的頻率，和連續的穩定性和石化行業的健康發展。它具有重要的意義[3]。

6 結語

變頻調速技術是一種領先的電氣技術，由于其獨特的性能被廣泛的使用在各大企業的電氣控制中，目前我廠新建大乙烯裝置裂解爐風機已采用此技術，隨著變頻技術在我廠的推廣應用，將為我們的節能降耗及工藝流程做出貢獻。