1、    高壓變頻器在脫硫羅茨風機中的應用    高壓變頻器在脫硫羅茨風機中的應用    類別：傳感與控制      1 企業介紹 山東魯西化工股份有限公司位于山東省聊城市，是一家具有百億年產值的上市企業，員工近萬人。公司具有年產合成氨100萬噸、尿素150萬噸、復合肥 150萬噸、磷酸二銨15萬噸、硫酸100萬噸的生產能力，擁有10萬千瓦發電機組配套裝置，是集化肥、化工于一體的綜合性化學工業企業，是目前全國最大的化肥

2、生產企業之一。其下屬企業魯西化工第二化肥廠，位于聊城市東阿縣，于1970年開始籌建，1972年建成投產，當時年產合成氨生產能力3000噸, 發展到現在，企業總資產7.62億元，占地面積34萬平方米，職工1570余人，成為上市公司。 2008年，該公司進一步加大技改投資力度，投資2.5億元對現有生產裝置進行優化。對全系統進行節能平衡改造，甩掉污染嚴重、能耗偏高的工藝。從節能降耗、環保角度出發，投資部分技改項目，優化生產裝置，降低成本。 2 廠家工藝流程及現狀 脫硫風機采用的羅茨風機屬于回轉容積式鼓風機，它的鼓風量與風機轉速成正比，基本不受出風口阻力變化的影響，這種硬風特性決定了不允許通過關閉出風

3、口或進風口的辦法來調節風量，而且經過采取優化以上主要工藝環節措施以后,大量過剩風量調節只能采用旁路，造成風機能量的大量損耗，而且由于磨損而腐蝕問題突出，旁通閥門需要經常維修。工藝流程設備圖如下所示： 圖1 工藝流程設備圖 該生產線自投運以來，發現該二系統脫硫風機的問題較大：首先是風機出口的管道振動大、噪聲大，雖說經過幾次的技改已有所改善；另外，就目前風機送風量能力遠超生產能力，為保生產只能把多余的通過回流管道接到風機進口去。 采用甲烷化法脫硫除原料氣中CO、CO2 時, 合成氨工藝流程圖如下： 造氣 ->半水煤氣脫硫 ->壓縮機1段 ->變換 -> 變換氣脫硫 ->

4、; 壓縮機2段 ->脫碳 -> 精脫硫 ->甲烷化 ->壓縮機3，4,5段 ->氨合成 ->產品NH3 原系統設備參數如下表1所示： 表1 3 改造方案 改造前：原系統6KV高壓開關柜直接到電機，電機與風機相連。 改造后：在原系統6KV高壓開關柜后面加入變頻器，變頻器輸出接電機，電機再與風機相連。 改造方案原理接線圖如下圖2所示。 圖2 改造方案原理接線圖 變頻器配備了自動旁路柜，通過KM3、KM4的控制，可自動（或手動）在變頻狀態和工頻狀態之間切換。變頻狀態下, KM3閉合，KM4斷開，變頻器控制電機；工頻狀態下，KM3斷開，KM4閉合，在切換至工頻帶動電

5、機。變頻器可以在重故障時自動切換工頻運行，這樣既保證了變頻器正常運行，又避免了直接啟動電機大電流對電網的沖擊。現場設備如圖3所示： 圖3 現場設備圖 4 現場運行情況 2008年8月16日，山東聊城魯西化工第二化肥廠和我公司簽訂高壓變頻器購貨合同，型號為JD-BP37-450F。2008年9月30日，開始安裝就位；2008年10月2日，一次調試成功投入運行。整個變頻器安裝調試周期都很短，為系統的正常生產提供了有利的保證。 5 節能效果 山東新風光電子科技發展有限責任公司生產的JD-BP37-450F變頻器應用于4#脫硫羅茨風機進行了改造。由于我廠的每臺高壓變頻器在出廠前均經過實際風機負載的整機

6、出廠檢驗和調試，在現場的調試又可以在沒有高壓輸入的情況下調試，因此在經過約一周的施工、安裝和調試后，上電試驗和試運行進行順利，一次投運成功，高壓變頻器一直持續穩定運行。 根據生產情況，風機運行30HZ左右就能滿足了生產工藝要求；運行轉速在額定轉速的60%左右。由于電機為水冷卻，在低轉速下發熱量并沒有提高，完全滿足了工況運行。 變頻改造后節能效果顯著，與原有的工頻驅動方式相比，風機效率穩定在理想的范圍內，電動機能耗大大降低，節約電量可達37。特別是機組低負荷運行時，效果更顯著。以下為節能效果估算： 節能估算條件：是在同一時間段內進行比較，相同生產條件需求下，同一段母線上的兩臺羅茨風機，5#羅茨風

7、機工頻運行，4#羅茨風機變頻運行，兩臺電動機進行比較節能估算。首先10月份是正常生產時期，10月2日開始投入變頻至今，從此月2日至9日5#電動機耗電能有功功率平均在362KW，而2日投入變頻運行后，2日至9日時4#電動機耗電能有功功率平均在230KW。以上數據不難看出投入變頻后確實起到節能。另外，無功功率也從原來的平均 276KVar降到平均為83KVar左右，大大改善了系統的無功補償。 根據以上數據計算，由于生產使用自備發電，以0.386元/kWH的成本價電費，按以下計算公式計算，年節電效益:年節電效益（工頻時平均功率-變頻時平均功率）×天運行小時數×年運行天數×

8、;電費單價，結果如下： （362kW-230kW）×24小時/天×300天/年×0.386元/kWH=36.69（萬元/年）。 按照保守的計算方法，每年可節電費近37萬元，具有明顯的經濟效益。 本次羅茨風機配套用風光牌高壓變頻調速系統改造成功后，由于實現了頻率的遠方調節和狀態監控，產品運行可靠、穩定，大大地改善了系統工藝，該公司決定再次采購三套風光牌高壓變頻調速系統用于另外三臺710kW/6KV羅茨風機配套電動機的變頻技術改造。 6 其他效益 6.1 該羅茨風機由于采用變頻控制，可對風量進行精確控制，而且與閥門控制相比更直觀、方便調節風機風量來滿足生產需要； 6.

9、2 由于采用了變頻技術，電機實現軟啟動，不存在啟動電流沖擊；原來沒有使用變頻器時電機直接啟動，啟動電流高達200-300A，對電機或電網都具有不利的影響。現在使用變頻器軟啟動，啟動電流不高于額定電流46A,減少了風機出口壓力瞬間提高對風機的沖擊，從而延長了風機和其他設備的使用壽命； 6.3 由于風機轉速降為原來的60，大大減少了風機管道振動頻率和噪聲，延長風機、電機軸承的機械壽命，減少了設備的維護量。 由于旁通閥門幾乎不操作，減少了風道的振動與磨損腐蝕，提高了機械壽命。 7 變頻改造總結 根據針對該項目的變頻改造經驗以及同類其他項目的實踐結果，總結出風光高壓變頻器改造具有以下優點： （1）安裝

10、簡單。變頻器安裝在高壓開關柜和電機之間，對原有接線改動不大。 （2）操作簡單。直觀的中文人機界面，設備具有開機、停機和頻率調整等操作。 （3）調速平滑。能夠進行無級調速，調速范圍寬，并且調速精度高。 （5）節電明顯。根據工況要求，變頻器一般運行在27Hz左右，實際輸入電流不到額定電流的一半，節電率高達37%以上。 （6）噪音降低。由于電機運行于較低轉速上，運行噪音大大降低，電機的發熱量也有明顯下降。 （7）保護完善。變頻調速系統具有完善的保護功能，降低了電機運行中的故障率，并且啟動平穩，啟動電流小，對電網的沖擊量小，大大提高了可靠性。輸出諧波小。變頻器輸出符合IEEE STD 519 1992及中國供電部門對電壓失真最嚴格的要求，高于國標GB/T14549-93對諧波失真的要求，不需要采用輸出電抗器。 （8）具有星點漂移功能。三相輸出采用單元串聯結構，在運行中，如果有任意三個單元以內出現故障，