变频调速技术在天然气净化厂贫液循环泵上的应用

丰荣敢++荣朝杰

摘 要 本文根据MDEA流量调节技术的原理对常见的流量调节方式进行了分析判断，选取了适合天然气净化工艺使用的变频流量调节技术；并通过分析变频器的工作原理、系统结构和节能原理和MDEA溶液流量调节系统的特点、组成部件，设计出了MDEA溶液流量调节的控制方案，变频控制系统的控制流程等，最后利用变频调速技术实现了节能目标。

【关键词】变频器 MDEA 变频调速技术 节能

现代天然气净化厂的耗能设备主要是驱动风机、泵类设备的三相异步电动机，能耗高且运行效率低下。经过调查研究和分析，可以发现变频调速是一种节能效果显著、安全可靠、自动化程度高的电动机调速技术。

1 方案设计

垫江分厂甲基二乙醇胺溶液（后文简称MDEA溶液）循环泵变频调速系统采用“变频器+离心泵+流量传感器（FT-1201）+DCS”的控制方案。

1.1 系统结构设计

本系统含一台多级离心泵、一台变频器拖动电机以及其他启动、运行、调速、保护等设备，其系统结构如图1所示。

从图1上看出变频调速系统由流量监测、控制系统、变频器、执行机构、报警系统等组成：

1.1.1 流量监测

流量监测通过流量计采集，反映的是系统流量，也就是变频调速系统的反馈信号。这个流量信号经现场变送器传输至中控室DCS系统。

1.1.2 控制系统

DCS系统，通过接受操作人员给出的指令对执行机构进行控制，即通过变频器对离心泵的转速进行控制。

1.1.3 变频器

变频器根据DCS发送的控制信号改变电机的运转速度，以实现对离心泵的流量控制，同时实时监控电机的运行情况，在电机故障时及时保护停机。

1.1.4 执行机构

系统的执行机包括离心泵和出口调节阀，用于将醇胺溶液输送至脱硫吸收塔。

1.1.5 报警系统

为提高系统运行可靠性，还设计了变频器故障报警，以在变频器故障时系统能够自动切换至工频运行模式，保证生产正常进行。

1.2 系统控制流程设计

整个变频调速系统要根据检测到的输入信号的状态、按照系统控制流程、通过变频器和执行元件对系统进行控制，其控制流程如图2所示。

流程图说明：

（1）系统上电，在接收到有效的启动信号（现场操作柱的启动信号）后，若转换开关置于“变频”位置，启动变频调速系统；若此时转换开关置于“市电”状态，则为工频运行；当变频器存在故障时，则系统也会自动转为工频运行，同时输出一个报警信号；

（2）系统在正常运行的过程中，根据DCS系统输出的4-20mA电流信号的变化调整变频器的输出频率在20-50Hz之间变化，来改变电机转速，最终实现系统流量调节的功能；若DCS系统给定值小于变频器设定最低运行频率，则变频器输出最低运行频率；若给定值高于最高设定频率，则变频器按最高设定频率运行；

（3）变频器故障或转换开关置于“市电”状态时，DCS系统通过控制出口流量调节阀的开度来控制系统流量。

2 效果验证

变频调速的实际节能效果可以通过改造前后运行数据得到有力的说明，运行参数见表1与表2。

9月28日至10月23日期间，P-1201A 带变频器运行，运行情况如表2。

从运行记录来看，通过出口流量调节阀调节溶液流量的情况下，循环量在20m3/h-28m3/h波动，平均24.45m3/h；每立方溶液耗电量在3.8kw/h-4.9kw/h之间，平均4.25kw/h；

单台MDEA溶液循环泵平均年耗电量：

24.45×4.25×24×165=411493.5kw/h

在使用变频调节方法后，流量出口调节阀处于全开状态，循环量在26m3/h-29m3/h；每立方溶液耗电量在2.62kw/h-2.65kw/h之间，取最高能耗计算：

单台MDEA溶液循环泵平均年耗电量

29×2.65×24×165=304326.0kw/h

每年节电量至少为107167.5 kw/h；

在技改完成后，2009年P-1201A全年运行4120h，共耗电282989.14kw/h，技改前一年P-1201A全年耗电量414064.53 kw/h，相对技改前，全年节约电能13.1万kw/h，实际节电率为31.6%；满足了本项目的经济考核指标：节电率在10%以上且年节电量5万度。

3 结论

MDEA溶液泵变频调节系统通过采用“出口流量计+变频器+DCS”的控制方案与工艺、仪表有机结合起来，设计了新的仪表控制逻辑、电气控制原理；这种控制方式结构简单合理、功能齐全；操作界面友好。在采用本系统设计后，在节约大量电能，带来经济效益的同时不会增加操作人员的工作量和复杂度。

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作者简介

丰荣敢（1976-），男，安徽省六安市人。大学本科学历。现为六安市微特电机有限责任公司技术部初级工程师总经理助理。研究方向为机电一体化。

作者单位

六安市微特电机有限责任公司技术部 安徽省六安市 237000