IDrive2000高壓變頻器在離心式循環壓縮機上的設計方案

概述：通過對離心式循環壓縮機運行工藝的了解，上海亞東石化有限公司采用上海億思特電氣股份有限公司研發、生產的IDrive高壓變頻器對電機進行調速改造，取得了很大的節能效益。隨著高壓變頻器市場的進一步成熟，將會有越來越多的設備列入改造之列，為國家的節能減排作出貢獻。

一、項目概況 　　

上海亞東石化有限公司成立于2003年1月，公司位于上海市奉賢區，經過幾年發展，公司擁有20000t/a丙醛裝置，10000t/a丙醇裝置，15000t/a丁辛醇殘液回收裝置，30000t/a辛醇裝置，其中高壓變頻器應用在丙醛車間的循環氣壓縮機上。此負載設備為離心式循環壓縮機，參數如下： 　　

壓縮機型號 4V-2S 電動機型號 YB450M1-2 　　

生產廠家 錦西化工機械廠 生產廠家 南陽防爆電機廠 　　

介質 合成氣(CO，H2等)   額定功率Pdn 450kW 　　功率 323 kW 額定轉速n0 2980 r/min 　

額定轉速 14029 r/min     額定電壓U0 6kV 　　  額定流量 20190 m3/h 

額定電流I0 52.1A 　　    入口壓力 1.35 MPa 額定功率因數 0.88 　　

出口壓力 1.85 MPa 　　  增速箱增速比 1:4.7 　　　

二、生產工藝流程 　　

來自辛醇車間的合成氣與烯徑廠的乙烯混合進入合成反應塔，在催化劑的作用下生成氣相丙醛經過冷卻，冷凝得到粗丙醛，氣體經循環氣壓縮機，返回合成反應器，液相粗丙醛進入精餾塔精餾得到丙醛產品。粗丙醛收集系統工藝流程如圖1所示：

 　　                                 圖1：粗丙醛收集系統工藝流程圖 　　

在實際應用中，工頻時每次啟動壓縮機都是重載啟動，啟動起來十分不容易，同時還給工藝上帶來很大隱患，比如噪音大，啟動電流大，影響設備壽命、壓力突變等。另外，由于負載的波動性較大，電機很少在滿載情況下運行，僅依靠關出口閥、打回流來調節流量，浪費嚴重，能耗較高，運行十分不經濟。為了解決這一系列問題，通過多方調研，我廠決定采用高壓變頻器對電機進行調速改造。 　　

三、改造方案 　　

1、設備選型 　　

根據用戶電機參數及負載情況，配置由億思特公司生產的IDrive2000系列高壓變頻調速系統;該產品具有設計余量大、過載能力強，操作方便，質量可靠等優點。循環壓縮機使用變頻器型號以及主要參數如下：

2、 一次主回路方案 　　

據客戶需求，綜合考慮客戶現場實際運行特點，以及產品的先進性、可靠性和高性價比，選用IDrive2000系列高壓變頻調速系統進行系統方案設計。為了充分保證系統的可靠性以及設備的利用率，變頻器配置方案采用“一拖一手動”方式，即一臺電機配置一套變頻裝置，任何一臺電機都可工作在變頻運行狀態或工頻運行狀態，彼此獨立，互不影響;其原理圖如下：

 　           　             圖4：手動旁路柜方案示意圖 　　

原理說明： 　　

對于6kV設備，QF1為上級用戶高壓柜開關， QS為高壓隔離刀閘，QS1、QS21、QS22構成旁路部分。QS1與QS22閉合，QS21斷開，電機以變頻方式運行;QS1與QS22斷開，QS21閉合，電機以工頻方式運行。其中QS21與QS1、QS22嚴格“五防”互鎖。當變頻器出現需要維護時，旁路切換完成后，電機以工頻運行方式時，不影響用戶的正常生產;當變頻器進行維護完成后，重新將電機切換到變頻運行方式，操作簡單、可靠。 　　

四、高壓變頻器節能改造情況 　　

1. 現場技術數據： 改變頻后比工頻運行時的參數對比表：

五、電機變頻改造后的運行情況 　　

采用變頻調速后，帶來的最大好處有以下幾點： 　　

1.電機實現軟啟動，電機啟動電流遠遠小于額定電流，啟動時間相應延長，對電網沖擊很小。 　　

2.壓縮機出入口壓力差降低了很多。以前壓差5公斤，設備嘯叫嚴重，能達到120分貝;改變頻后壓差為0.8公斤，噪音僅為75分貝左右。從而減輕了起動機械轉矩對電機機械損傷，降低了噪音，有效的延長了電機的使用壽命，相應地延長了許多零部件的壽命;同時極大的減輕了對管道的沖擊，有效延長了管道的檢修周期，減少了檢修維護開支，節約大量維護費用。 　　

3.輸入電流減少很多，以前電流很多都做了無功，浪費極大。下圖4的運行參數為例，可見其輸入電流減少了很多。       　　             　

4. 功率因數由原來的0.8左右提高到0.95以上，不僅省去了功率因數補償裝置，而且減少了線路損耗; 　　

六、結論 　

本設計通過對循環氣壓縮機的電機變頻調速改造，有效解決了之前運行過程中出現的啟動困難問題，改善了生產工藝，延長了設備檢修周期，并且取得了良好的經濟效益。