永磁調(diào)速在航煤加氫裝置空冷器上的應(yīng)用

韓曉輝　盧桂萍　吳立波

【摘? 要】以某煉油廠航煤加氫精制裝置設(shè)計(jì)為例，在干式空冷器溫控流程上選擇永磁調(diào)速代替變頻調(diào)速，對比分析了常規(guī)變頻調(diào)速與永磁調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)，通過在航煤加氫裝置空冷器上的成功應(yīng)用，說明了永磁調(diào)速在干式空冷器上應(yīng)用的可行性和合理性，為煉化企業(yè)節(jié)能改造提供了參考建議和方向。

【關(guān)鍵詞】永磁調(diào)速;變頻調(diào)速;空冷器;節(jié)能設(shè)計(jì)

永磁調(diào)速^[1～2]技術(shù)是近年來開發(fā)的一項(xiàng)突破性新技術(shù)，是針對風(fēng)機(jī)、泵類離心負(fù)載調(diào)速節(jié)能的適用技術(shù)，它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、極大減少整體系統(tǒng)振動、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)。尤其是其不產(chǎn)生諧波且低速下不造成電動機(jī)發(fā)熱的優(yōu)良調(diào)速特性，更使其成為風(fēng)機(jī)及泵類設(shè)備節(jié)能技術(shù)改造的首選。變頻調(diào)速技術(shù)是在電動機(jī)供電電源與電動機(jī)定子間加入一個(gè)可改變電動機(jī)供電電源頻率的變流裝置，將通常50Hz工頻交流電源變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源的調(diào)速技術(shù)。

永磁調(diào)速器是通過改變電動機(jī)與負(fù)載之間的滑差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，打破了傳統(tǒng)的調(diào)速觀念，作為近幾年來最先進(jìn)的交流調(diào)速技術(shù)，有著調(diào)節(jié)方便，節(jié)能效果好，沒有諧波污染或電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

1.項(xiàng)目簡介

中石油A石化公司原油加工量980萬噸/年，兩套常減壓蒸餾裝置的常壓一線餾分產(chǎn)量可以達(dá)到50萬噸/年作為航煤的原料。該公司目前航煤產(chǎn)量25萬噸/年，主要供中航油B省分公司作為3號噴氣燃料。A石化提出新建一套25萬噸/年航煤精制裝置，把全廠航煤產(chǎn)量提到50萬噸/年左右，以滿足B未來對航煤市場的需求，同時(shí)減少柴油產(chǎn)量，降低柴汽比，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

新建一套25萬噸/年航煤加氫精制裝置，以常減壓裝置的常一線油為原料，采用中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院（RIPP）開發(fā)的航煤臨氫脫硫醇RHSS技術(shù)及專用催化劑RSS-2，生產(chǎn)航煤。

該航煤加氫精制裝置包括反應(yīng)部分（包括循環(huán)氫壓縮機(jī)）、分餾部分和公用工程三部分組成。

2.干式空冷器節(jié)能型式選擇

實(shí)現(xiàn)調(diào)速的辦法主要有變頻調(diào)速、液耦調(diào)速以及永磁調(diào)速等。目前，煉油廠空冷器節(jié)能主要采用變頻調(diào)速方式。考慮到功率較小，特別適合永磁調(diào)速，因此，本項(xiàng)目創(chuàng)新性的由變頻調(diào)速設(shè)計(jì)成永磁調(diào)速器調(diào)速。該裝置包空冷器規(guī)格及配套永磁調(diào)速器型號見表1：

3調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)對比

3.1永磁調(diào)速系統(tǒng)

永磁調(diào)速器控制系統(tǒng)簡圖1如下：

Fig.1? Sketch Map of Permanent Magnet Governor Control System

永磁調(diào)速具有調(diào)速節(jié)能、振動小、噪聲低、可靠性強(qiáng)、軟啟動、輕載啟停和過載保護(hù)及無諧波等特點(diǎn)^[4～6]。

3.2變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速是通過改變定子電源的頻率來改變同步頻率實(shí)現(xiàn)電動機(jī)調(diào)速的。在調(diào)速的整個(gè)過程中，從高速到低速可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，具有高效、調(diào)速范圍寬（10%-100%）和準(zhǔn)確度高等性能，節(jié)電效果可達(dá)到30%-40%。變頻器技術(shù)運(yùn)用時(shí)間較長，技術(shù)相對成熟，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，故障率較低。

由于變頻器的變流過程都是由半導(dǎo)體電力電子器件進(jìn)行整流及逆變而實(shí)現(xiàn)的。而變流過程需要電力電子器件能承受相應(yīng)工作電壓，同時(shí)在變流過程中產(chǎn)生功率損耗。功率損耗與通過變流裝置的電能功率成正比，在一定程度上影響了節(jié)電率。另外，變頻器的壽命約為8年，且隨著使用年限的增加，故障率逐年提高，同時(shí)，變頻器運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，廠家配件貴，維護(hù)保養(yǎng)難度較大。

通過對比，永磁調(diào)速投資少、運(yùn)行成本低，適用于本項(xiàng)目中空冷器出口溫度控制調(diào)節(jié)節(jié)能需要。

4永磁調(diào)速器與干式空冷器的控制流程設(shè)計(jì)

為確保達(dá)到安全有效節(jié)能的目的，控制物料出口溫度，通過永磁調(diào)速器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。其中每片空冷器配置3臺風(fēng)機(jī)，編號ABC，每片空冷器設(shè)計(jì)兩臺永磁調(diào)速器，分別對應(yīng)編號BC的風(fēng)機(jī)，為避免物料出口溫度假指示，每臺空冷器出口管道設(shè)計(jì)兩個(gè)測溫點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二取二控制，溫度高于設(shè)計(jì)值時(shí)通過永磁調(diào)速器加大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量溫度調(diào)節(jié)。

控制流程說明具體如下：

每臺風(fēng)機(jī)永磁調(diào)速裝置需配置1臺就地端子箱，端子箱可顯示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息。調(diào)速裝置的控制信號源為空冷介質(zhì)出口溫度，此溫度信號單獨(dú)接入DCS中，調(diào)速裝置的監(jiān)控全部在DCS中完成，就地端子箱預(yù)留與DCS的硬接線接口。

AI信號：①導(dǎo)磁盤溫度信號4～20mA，設(shè)報(bào)警值，溫度變送器發(fā)送。測量范圍0～200℃，報(bào)警值120℃，高高報(bào)警130℃。②電動執(zhí)行器位置反饋4～20mA。③空冷電機(jī)轉(zhuǎn)速4～20mA，0～1500r/min。

AO信號：電動執(zhí)行器調(diào)節(jié)指令4～20mA。現(xiàn)場提供一路380VAC電源（三相四線制）至就地端子箱：電壓：380VAC，功率：5KW。

5結(jié)論與建議

實(shí)踐證實(shí)永磁調(diào)速器可以在煉油航煤加氫裝置空冷器上使用，通過永磁調(diào)速器與空冷器的配合能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速節(jié)能的目的，經(jīng)過與工廠現(xiàn)有同類裝置進(jìn)行對比，使用永磁調(diào)速器的空冷器電流下降約10-30%，風(fēng)機(jī)振動也略有下降。永磁調(diào)速器作為一種新的節(jié)能方法，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出了節(jié)能效果好、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，基本達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果，建議在煉油裝置空冷器上推廣使用。

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作者簡介：

韓曉輝，男，高級工程師，1976，2008年碩士畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué)工業(yè)催化專業(yè)，現(xiàn)主要從事煉油裝置油品精制、氫氣提純、精細(xì)化工、生物能源轉(zhuǎn)化及聚烯烴催化劑制備工藝的工程設(shè)計(jì)工作。