变频调速技术在炼油厂节能改造设计中的应用

范云飞

炼油厂的生产活动对能源资源的消耗量极大，为了改善这一现状，实现节能环保，变频调速技术被提出并得到较为广泛的应用。实践证明，变频调速技术在节能方面有着极大的作用，这对于炼油厂的生产发展来说有着较为重要的意义与价值。文中将对变频调速技术在节能改造方面的原理进行简述，并分析该技术的基本特点，最后分析其具体应用的情况，包括应用中的注意事项以及应用的实际效益。

【关键词】变频调速技术 炼油厂 节能改造设计

在自动化技术中，变频调速技术相对成熟，它集合了微电子技术、电力技术以及控制技术等众多技术优势与特征，在炼油厂的生产活动中该技术可以实现对液面以及流量的有效控制，将节能作用最大限度的发挥出来，这一技术的应用对炼油厂的长远发展以及对能源资源的保护都有着重要的现实意义。

1 变频调速技术在节能改造方面的原理

首先就变频器来说，其电路运行的基本原理基本情况如下：通过二极管整流桥，三相交流电源能够被转换为直流电压，且为恒定电压。系统中的逆变器包含6组功率相对较大的晶体管，它具有一定的开关功能。系统中的PWM驱动器输出规律性的脉冲信号，在此期间，只要对基极（三极管中的某一电极）进行控制，就能够输出不同宽度但是同幅度的脉冲。而这里的宽度指的是运行周期，而幅度则为逆变器直流条件下的测电压，在生产过程中，只需对周期以及幅度进行调控就可以实现调速。

在炼油厂的生产过程中，电机的运转情况影响着生产的能耗，通常检测电机设备的能耗时，需要将设备处于快速运转的状态之中，观察实际的耗能情况。因而在对变频器的情况进行研究时，也需要将流量调整至最大。在实际的生产过程中，工作人员可以利用阀门对流量的大小進行调整与控制，但是阀门在使用过程中也会对能量造成消耗，为了减少这部分损耗就需要实行变速调节。根据流体力学，可以得出如下公式：Q1/Q2=n1/n2；H1/H2=（n1/n2）2；P1/P2=（n1/n2）3，（n为转数，P为功率，H为风压，Q为风量）。从公式中可以看出，当变频器的转速降低时，设备的功率、流量以及风量都会因而下降。因此可以说转速是影响能耗的主要因素，对转速予以调节能够在一定程度上实现节能。

2 变频调速技术的基本特点

2.1 投入低

若将变频调速技术应用于炼油厂空压机、风机、泵等机械设备的改造中，其节能效果显著，总体来看，工程项目的总投资、设备回收期、资金成本等方面都会有极大的降低。某炼油厂在应用变频调速技术前，其总项目投资费用能够达到757万元，而应用该技术后，其总费用降低了近200万元。在例如，某炼油厂利用变频调速技术控制蒸馏装置，在每天处理量为7300吨的条件下，一年的节约用电量可以达到5262033千瓦时，有效的节约了能源与资金投入。

2.2 节电率高

变频调速技术可替代传统的阀门调节以及风挡技术，对设备的压力以及流量进行必要的调节，在节电方面，其特点主要有四个，第一是通过调节速率来节约用电；第二是节省设计冗余，为了保证设计的有效性，通常情况下都会对极端条件进行充分的考虑，然后在设计中留有冗余，而变频调速技术的应用则可以节省这部分冗余量；第三是软启动，交流电动机通常情况下的启动电流能够达到额定电流的六到七倍，而变频调速技术应用中，启动电流是低于额定电流的；第四是功率因数高，变频调速的功率因数通常超过0.95，因而能够对无功操作进行节省，使变压器承担的压力降低。

2.3 性能好

与传统的调速相比，变频调速在保护功能、自动控制、系统效率、过程控制等方面表现出了极大的优势，总的来说其性能较好，在0到100%的范围内变频调速可实现连续；其频率的输出范围在0到120赫兹之间，可自主对其进行设定；频率的精度范围为±0.5%；加速或减速的时间范围为0.1到3200秒，这一时间可以按照负载的实际情况进行自主设定。

3 变频调速技术在炼油厂节能改造设计中的应用分析

3.1 注意事项

为了保证变频调速技术的有效使用，工作人员应当注意一些必要的事项，首先，工作人员应当设置好变频器的最低转速，保证即使控制系统发生故障，生产工作也能顺利进行；其次，应当重视控制阀与变频器之间的切换，一旦一个出现问题，另一个可以及时运行；再次，为了提高变频器的实际效用，应当在使用变频器的同时将泵出口阀以及旁路阀调整到最大；最后，控制阀以及变频器应当分别设置独立的控制回路，并有相应的操作提示。

3.2 实际效益

（1）变频调速技术的使用有效降低了电源频率与电机定子电流，机械设备的寿命延长，设备运行状况得到显著改善，可将用于设备维修的资金投入减少。

（2）该技术使用可将生产泵的出口阀全开，生产人员的工作强度得到降低。

（3）在泵排量能够符合基本需求的基础上使用变频调速技术，可有效降低电机输入功率、泵入口管压以及出口管压。在闭环正常运行以后，液位可控制在较平稳的状态。泵的整体运行状态较好。

（4）在变频调速中，控制系统受到闭环控制，这种条件下，各参数超调波动将被控制在一个较小范围内，如果出现偏差，可及早做出调控。

（5）在故障检测方面，变频器也显示出了极大的优势，一旦故障发生，变频器能够及时找出故障点，并对其进行诊断。这一作用能够有效的提升设备的稳定性与可靠性，降低因故障带来的损失。

4 结语

实践证明变频调速技术具有较高的应用价值，在炼油厂的生产工作中，应当重视该技术的使用，对相关设备进行调整，使其能够有效的发挥其在节能方面的巨大价值，促进炼油生产的顺利开展。

参考文献

[1]高德荣.变频器调速技术在炼油厂中的应用[J].电子制作，2013（17）.

[2]姜家林，陈羽中，咸集福.变频调速技术在石油化工生产中的应用探析[J].科技创新与应用，2015（13）.

[3]汪学峰.变频调速节能技术在石油化工行业上的应用[J].上海电气技术，2011（02）.

[4]刘永强.论风机泵类变频调速技术在石油行业的应用[J].科技致富向导，2011（06）.

作者单位

中国石油工程建设公司华东设计分公司 山东省青岛市 266000