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1引言
　　山東壽光魯清石化有限公司位于壽光市渤海工業(yè)園，占地面積5000畝，現有職工1500人，為壽光市特大型企業(yè)，濰坊市百強工業(yè)企業(yè)和濰坊市百強民營(yíng)企業(yè)。 主要生產(chǎn)加工銷(xiāo)售：船舶燃料油、石腦油、MTBE、液化石油氣、丙烷、丙烯、瀝青等化工產(chǎn)品。
　　魯清石化公司新建100萬(wàn)噸延遲焦化項目，延遲焦化是一種石油二次加工技術(shù)，是指以貧氫的重質(zhì)油為原料，在高溫（約500℃）進(jìn)行深度的熱裂化和縮合反應，生產(chǎn)富氣、粗汽油、柴油、蠟油和焦炭的技術(shù)。它是目前世界渣油深度加工的主要方法之一，處理能力占渣油處理能力的三分之一。
　　現場(chǎng)焦化裝置配置兩臺輻射進(jìn)料泵，一用一備，平均一年運行8000h單臺4000h。正常生產(chǎn)需要根據焦化爐內的壓力和流量進(jìn)行頻繁的調節其原料進(jìn)料流量。由于調節閥前后具有很大的壓力差，通過(guò)調節閥調節進(jìn)焦化爐輻射段的進(jìn)料流量，大量能量就消耗在調節閥節流上，操縱不穩定，調節閥沖洗十分嚴重，造成維修費用居高不下，為減少電能浪費，降低生產(chǎn)成本，用戶(hù)決定使用變頻進(jìn)行調節，還有輻射進(jìn)料泵承擔著(zhù)向加熱爐輻射段輸送熱渣油的重任，因此該泵出現任何異常，裝置都有可能停工。因此必須選用可靠性高的變頻裝置對設備進(jìn)行改造。經(jīng)過(guò)多方考察，比較性?xún)r(jià)比，決定選用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP38-560F高壓變頻器2套對焦化輻射進(jìn)料泵進(jìn)行改造，改造取得了成功。
2 焦化輻射進(jìn)料泵原系統現狀
　　輻射進(jìn)料泵（P8102AB）給焦化爐供應原料，輻射進(jìn)料泵流程如圖1所示。輻射進(jìn)料泵（P8102ＡＢ）拖動(dòng)電機功率為450kW，額定電流為 31.7A，具體參數如表1、表2所示。

　　圖1 輻射進(jìn)料泵流程圖

　　由于生產(chǎn)原料的限制，該裝置實(shí)際處理量低于設計處理量，按設計處理量的1.5倍選配輻射泵，使該泵的實(shí)際流量比其最低設計流量還小。在低流量下運行時(shí)，泵內液體的流動(dòng)狀況將發(fā)生改變，泵的運行工況劣化，致使軸承和機械密封壽命急劇降低，噪聲加劇，故障率升高。正常操作時(shí)泵的出口壓力為4.8MPa，加熱爐前（調節閥后）壓力為1.3 MPa，即可滿(mǎn)足系統要求?？梢?jiàn)，有大量的能量消耗在調節閥上，況且有時(shí)只有一臺爐子進(jìn)行生產(chǎn)，進(jìn)行變頻改造，節約能源勢在必行。
3風(fēng)光JD-BP38-560F高壓變頻器系統
　　改造選用風(fēng)光JD-BP38-560F高壓變頻器2臺、配置手動(dòng)旁路柜。2臺兩臺輻射進(jìn)料泵分別配置1臺高壓變頻器，采用“一拖一”變頻控制。
3.1風(fēng)光JD-BP38-560F變頻器參數
　　風(fēng)光JD-BP38-560F變頻器參數如表3所示。

3.2 風(fēng)光JD-BP38系列高壓變頻器技術(shù)特點(diǎn)
　　風(fēng)光牌JD-BP38系列高壓變頻器以高速DSP為控制核心，采用無(wú)速度矢量控制技術(shù)、功率單元串聯(lián)多電平技術(shù)，屬高-高電壓源型變頻器，其諧波指標小于IEE519-1992的諧波國家標準，輸入功率因數高，輸出波形質(zhì)量好，不必采用輸入諧波濾波器、功率因數補償裝置和輸出濾波器；不存在諧波引起的電機附加發(fā)熱和轉矩脈動(dòng)、噪音、輸出dv/dt、共模電壓等問(wèn)題，可以使用普通的異步電機。具體來(lái)說(shuō)，風(fēng)光高壓變頻器除具有一般普通變頻器的性能外，還具有以下突出特點(diǎn)：
（1）采用高速DSP作為中央處理器，運算速度更快，控制更精準。
（2）飛車(chē)啟動(dòng)功能。能夠識別電機的速度并在電機不停轉的情況下直接起動(dòng)。
（3）完整的工頻/變頻自動(dòng)互切技術(shù)?，F在的高壓變頻調速系統一般設置工頻旁路切換柜，變頻器發(fā)生故障時(shí)能使高壓電機轉至工頻運行，旁路切換有手動(dòng)旁路和自動(dòng)旁路切換兩種型式，手動(dòng)旁路需人工操作，適應于無(wú)備用裝置或不重要的運行工況，自動(dòng)旁路可在變頻器發(fā)生故障后直接自動(dòng)轉換至工頻運行。新風(fēng)光公司提供的自動(dòng)旁路切換柜，不僅可實(shí)現變頻故障情況下自動(dòng)由變頻轉換至工頻運行狀態(tài)，還可實(shí)現在變頻檢修完畢后由工頻瞬間轉換至變頻運行的功能，整個(gè)轉換過(guò)程不會(huì )對用戶(hù)設備的運行造成任何影響。
（4）旋轉中再啟動(dòng)功能。運行過(guò)程中高壓瞬時(shí)掉電3s內恢復，高壓變頻器不停機，高壓恢復后變頻自動(dòng)運行到掉電前的頻率。
（5）線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)（星點(diǎn)漂移技術(shù)）。變頻器某相有單元故障后，為了使線(xiàn)電壓平衡，傳統的處理方法是將另外兩相的電壓也降至與故障相相同的電壓，而線(xiàn)電壓自動(dòng)均衡技術(shù)通過(guò)調整相與相之間的夾角，在相電壓輸出最大且不相等的前提下保證最大的線(xiàn)電壓均衡輸出。
（6）單元直流電壓檢測：實(shí)時(shí)顯示檢測系統的直流電壓，從而實(shí)現輸出電壓的優(yōu)化控制，降低諧波含量，保證輸出電壓的精度，提升系統控制性能，并可使保證運行維護人員實(shí)現對功率單元運行狀況的全面把握。
（7）單元內電解電容因采取了公司專(zhuān)利技術(shù)，可以將其使用壽命提高1倍。
（8） 散熱結構設計合理，單元串聯(lián)多重化并聯(lián)結構，IGBT承受的電壓較低，可以有較寬的過(guò)壓范圍（≥1.15Ue），設備可靠性更高。
（9） 具備突發(fā)相間短路保護功能。如果由于設備原因及其他原因造成輸出短路，此時(shí)如果變頻器不具備相間短路保護功能，將會(huì )導致重大事故。變頻器在發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題時(shí)能夠立即封鎖變頻器輸出，保護設備不受損害，避免事故的發(fā)生。
（10） 限流功能：當變頻器輸出電流超過(guò)設定值，變頻器將自動(dòng)限制電流輸出，避免變頻器在加減速過(guò)程中或因負載突然變化而引起的過(guò)流保護，最大限度減少停機次數。
（11） 故障自復位功能：當變頻器由于負載突變造成單元或是整機過(guò)電流保護時(shí)，可自動(dòng)復位，繼續運行。
4 焦化輻射進(jìn)料泵變頻控制方式
　　項目實(shí)施過(guò)程中技術(shù)人員以滿(mǎn)足裝置加工量和焦化爐平穩運行為根本，積極與工藝、設備人員進(jìn)行技術(shù)溝通，制定控制方案，做好DCS系統組態(tài)程序，并考慮到兩臺焦化爐并列運行，制定如下控制方案：
（1）對兩臺輻射進(jìn)料泵（P8102AB）進(jìn)行改造，采用一拖一手動(dòng)控制。
（2）通過(guò)變頻器控制柜上的“遠程/本地”切換開(kāi)關(guān)實(shí)現就地啟動(dòng)和遠程啟動(dòng)，改造前后操作方式基本不變，只增加了就地啟動(dòng)功能，為保證裝置生產(chǎn)的連續性，當變頻器出現故障時(shí)，可以切換到工頻運行，仍利用原來(lái)的調節閥進(jìn)行調節。
（3）從DCS組態(tài)程序中增加一套手動(dòng)操作程序，DCS輸出兩個(gè)4～20mA的直流信號控制變頻器的輸出頻率，從而分別調節P8102AB的兩個(gè)電機轉速，控制泵出口壓力，利用原調節閥來(lái)平衡進(jìn)爐料的流量。
5變頻改造主回路
　　為防止變頻器檢修或故障對生產(chǎn)的影響，本次采用的JD-BP38-560F型高壓變頻器采用“一拖一”控制方式，配置手動(dòng)工頻旁路，主回路接線(xiàn)如圖2所示。

　　圖2 手動(dòng)旁路柜主回路

　　手動(dòng)旁路中，共有3個(gè)高壓隔離開(kāi)關(guān)K1、K2、K3，當K1、K2閉合，K3斷開(kāi)時(shí)，10kV電源經(jīng)隔離刀閘K1到高壓變頻裝置，變頻裝置輸出經(jīng)K2送至電動(dòng)機，電動(dòng)機變頻運行；一旦變頻裝置出現故障，可斷開(kāi)隔離刀閘K1、K2，合上K3，在工頻電源下啟動(dòng)電機運行，此時(shí)變頻器從高壓中隔離出來(lái)，便于檢修、維護和調試。隔離刀閘K1、K2、K3之間具有閉鎖和防止誤操作功能。
　　高壓變頻器和上級進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜設置連鎖，當上級進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜斷路器處于合閘位置時(shí)，絕不允許操作變頻器旁路高壓隔離開(kāi)關(guān)，以防出現拉弧現象，確保操作的安全性，當出現嚴重的故障時(shí)，及時(shí)跳開(kāi)上級開(kāi)關(guān)柜斷路器保護高壓變頻器和電機。
　　利用原有DCS控制系統的預留點(diǎn)，將高壓變頻器有關(guān)信號接入原有DCS控制系統，實(shí)現了遠方/就地控制功能。當高壓變頻器出現故障時(shí)，將故障信息發(fā)送給DCS，以便于及時(shí)排除故障。
6焦化輻射泵變頻改造運行情況
6.1 節能情況
　　改造完成后，高壓變頻器于2013年6月20日一次投入使用，至今運行正常。焦化裝置運行穩定的情況下，加工量為148t/h，原料配比和性質(zhì)穩定，使泵輸送介質(zhì)的工況相對穩定，泵的運行情況良好，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。為檢驗改造效果，以P8102A泵為例，對該泵改造前后運行數據進(jìn)行統計，如表4所示。節電效果十分明顯。操作壓力明顯降低。

　　改造后，進(jìn)料泵電機的電流由32A下降到15.8A，功率因數0.81提高到0.96，每小時(shí)節約功率為182.5kW，每年按4000h，每kW h按0.5元計算，則年節電為：
　　節電量=182.5 kW×4000h×0.5元/kW h=365000元，兩臺泵一年可節省電費730000元。
6.2其他收益
　　未改造之前純粹靠調節閥調節進(jìn)爐原料流量，調節閥開(kāi)度在25%～40%之間造成大量的能量浪費，改造后，調節閥基本全開(kāi)，系統壓力由4.8Mpa下降到2.6Mpa左右，大大減少了介質(zhì)度設備的沖蝕，延長(cháng)了系統設備的使用壽命，初步估算，由于沖蝕磨損的減少，加熱爐進(jìn)料調節閥、前后手閥等有關(guān)閥門(mén)的使用壽命大大增加，僅此一項，年可節約設備更換費用約23萬(wàn)元。此外，降低了因磨損造成的閥門(mén)關(guān)閉不嚴、管線(xiàn)彎頭等出現漏點(diǎn)給生產(chǎn)帶來(lái)的不利影響，以及不安全因素。為裝置長(cháng)期安全生產(chǎn)提供了有力保證，安全效益巨大。
7結束語(yǔ)
　　在石化行業(yè)焦化輻射進(jìn)料泵上應用變頻調速技術(shù)，不僅解決了生產(chǎn)工藝中存在的問(wèn)題，而且降低了生產(chǎn)成本，提高了設備運行安全性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。隨著(zhù)我國“十二五”對節能減排工作的日益重視，變頻器用于石化行業(yè)的風(fēng)機、泵類(lèi)等設備節電效果顯著(zhù)，而且性能穩定、可靠性高，具有重要的推廣意義。