高压变频调速器在加氢原料油泵上的应用

丁大卫 卢彦（锦西石化公司）

高压变频调速器在加氢原料油泵上的应用

丁大卫 卢彦（锦西石化公司）

对锦西石化100×104t/a柴油加氢改质装置原料油泵增设高压变频调速器的可行性进行了分析，使用变频器每年可节省大量电能，既优化了生产操作，又有利于设备的长周期运转。另外，原料增压泵的转速不能无限制地降低，控制系统应增设系统压力-机泵转速串级控制以维持生产的平稳。

原料油泵 变频调速器 综合能耗 效益

锦西石化分公司100×104t/a柴油加氢改质装置原料油进料泵是该装置的主要设备之一，为装置的生产提供高压混合原料油。装置原料油泵采取的是一开一备的配置模式，其中1台为日本进口的4BP-1213多级离心泵，另1台为沈阳水泵厂生产的TD175-170×10多级离心泵。因装置原料油泵出口阀开度常年在50%左右，研究决定，对功率较大的国产TD175-170×10多级离心泵进行变频改造。

1 离心泵变频改造

离心泵的主要参数见表1。

表1 主要参数

1.1 异步电动机调速方法

异步电动机定子三相对称绕组空间成120°角，通以三相对称电流后产生旋转磁场，旋转磁场的转速（亦称同步转速）为：

异步电动机转差率为：

式中：

f1——定子绕组电源频率；

p——磁场对数；

s——转差率；

n——异步电动机转子转速。

由式（3）可知，异步电动机转子转速的调节方法有以下几种：

◇改变电动机的磁极对数调速；

与爆燃不同，表面点火一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合汽所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动部件受到冲击负荷产生振动而造成。

◇改变转差率调速；

◇改变供电电源频率调速。

1.2 可行性效益分析

正常运转时，泵的性能曲线见图1[1]。

正常运转时：流量Q=125 t/h，出口压力P=15 MPa，电动机电流I=102 A，泵的轴功率P=921.1 kW，泵效率η=74%，泵转速n=2 980 r/min，原料油密度ρ=0.786 g/cm3，管路特性曲线H=A+BQ2。

同一台泵，叶轮直径不变，改变转速，其性能依照比例定律：

正常操作时反应器入口压力约为10.48 MPa，根据现场实际管路压降及设备压降损耗，最大约为0.55 MPa。因此，泵出口压力为10.48+0.55=11.03 MPa时，即可满足系统需要，此时有效扬程H=11.03×100/0.786=1 403 m，而实际操作时扬程H=15×100/0.786=1 908 m。

由该泵性能曲线上查出预期工作点A：

依据比例定律[2]：

泵的输出功率 Pu=ρgQH/1000 kW=0.786×1 000×9.8×187×1 403/（3 600×1 000） =561 kW

泵的轴功率 PD=561/0.74=758 kW

功率节约921.1-758=163.1 kW。如按年运行8 000 h计算，可节约电130.48 kWh，按1 kWh 0.5元计算，可节约资金65.24×104元。

2 项目实施及应用效益

经过考察最终高压变频器选型为广州智光电气ZINVERT系列ZINVERT-A5H1250/06Y高压变频器，项目总投资约60×104元。

仪表控制系统在原有基础上进行了简易的增设和改造，将原泵出口流量指示回路FI-1106改为FRC-1106控制回路，通过变频调节泵出口流量，并在DCS界面增设电流显示。

不同出口流量时，电动机的参数见表2。

表2 电动机主要参数（转速2 550 r/min）

经计算，平均节约电量约168 kW/h。

泵经变频技术改造后，实际出口压力由原来的15 MPa降至11 MPa，大大降低了管路系统的冲刷磨损；出口压力的降低，对离心泵轴向力的平衡、轴瓦和密封组件的使用寿命都有很大的改善。可以说，高压变频技术的应用在整个装置的长周期运转和机泵的维护方面都产生了良好的经济效益。

3 存在的问题

由于多级离心泵为原料增压泵，为了达到输送流体的目的，出口压力必须高于反应系统压力，所以该泵的转速不能无限制地自由调节降低。为此，控制系统应增设系统压力-机泵转速串级控制，这样，对于维持平稳的生产和降低能耗将大有裨益。

工艺参数变化，尤其是系统压力变化较大时，泵出口的流量波动也偏大。经分析，主要原因为控制系统不够精确，泵出口流量受转速、出口阀开度精度、系统压力波动交叉干扰。

[1]姬忠礼,邓志安,赵会军.泵和压缩机[M].北京:石油工业出版社,2008:7-69.

[2]张湘亚,陈弘.石油化工流体机械[M].北京:石油大学出版社,1996:6-66.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.08.011

丁大卫，2005年毕业于中国石油大学（北京），工程师，从事设备管理工作，E-mail：dingdawei163@163.com，地址：辽宁省葫芦岛市连山区新华大街42号锦西石化制氢加氢，12500。

2011-08-10）