低压甲醇循环机电机节能改造

李 勇， 李少华

(新疆中能万源化工公司, 新疆玛纳斯 832203)

随着国家节能减排和对大气污染排放的严格要求，甲醇已成为市场前景看好的环保汽油。而低压甲醇比中压甲醇投入低且消耗低，因此， 2010年7月，安徽晋煤中能化工股份有限公司(以下简称中能化工)与南京昊安科技有限公司合作，新建1套Ф 2 400 mm低压联醇装置，甲醇产量50 kt/a，并副产甲醇蒸气。其动力设备循环机为1开1备，型号为2DZ5.5-10.0/110-130，技术参数：额定排气量4.0 m3/min，额定功率180 kW，额定电流336 A，配套电机JS 127-6型。正常生产时，实测电机运行电流为330 A。备用循环机经常因电机绝缘低而不能及时开启，平时被迫对电机进行外加热，以提高电机绝缘值；该电机功率因数低、能耗高[1-2]。由于化工市场近几年持续低迷，企业要生存就得降低生产成本，淘汰落后设备，因此需要进行改造。

1 电机现状分析

该JS 127-6型电机技术参数为：额定功率185 kW，额定电压380 V，额定电流331 A，转速 986 r/min，功率因数0.8，效率90.3%。JS系列电机是中型三相异步电动机，应在海拔高度不超过1 000 m、周围空气温度不高于40 ℃且不低于0 ℃、空气清洁、无酸碱等腐蚀性气体的室内使用，温升限度应符合国家标准GB/T 755—2000的规定，电机不允许在含有爆炸性气体或尘埃较多的环境中工作。

电机选型存在以下几点问题：① 工作环境温度范围窄，冬季运行时常低于0 ℃；② 防爆等级不适应，工作介质为H2、N2、CO等易燃易爆炸气体；③ 防护等级低，经常发生绝缘低而不能运行；④ 功率因数低，不能充分发挥电机效能，损耗大；⑤ 效率低，损耗大[3]。

2 技术分析

低压联醇为新工艺，气体来自压缩机五段，甲醇在5.5 MPa的压力下进行合成反应，为提高甲醇的产率和调节系统出气中CO+CO2的含量，部分气体采用循环机循环反应。不考虑压力损失、容积系数，可得出以下工艺参数。

(1) 循环机的指示功Ni

式中：P——气缸平均指示压力，取550 kPa；

Vh——行程容积，取10 m3/min；

N——转速，取986 r/min。

(2) 轴功率Nz

式中：ηm——机械效率，取0.9。

(3) 驱动机功率Nd

式中：ηc——皮带效率，取0.98。

(4) 驱动机总功率Ng

Ng=f·Nd

式中：f——储蓄功率系数。

考虑到压缩机运转时负荷的波动、进气状态的变化、冷却水温度的变化以及压缩机的泄漏等因素会引起功率增加，故在选择驱动机的功率时还应保证有5%～15%的储备功率(现储备功率取1.1)，即驱动机总功率Ng为112.72 kW。由此可知，存在“大马拉小车”现象，有很大的浪费，必须进行改造。

3 电机的选择

根据存在问题及技术分析，选择YBX3-315L2-6隔爆型三相异步电动机。该电机技术参数如下：额定功率为132 kW，额定电压为380 V，额定转矩为1.67 N·m，转速为990 r/min ，额定电流为244.4 A，功率因数cosφ为0.86。

该YBX3系列电动机是利用当前国内外电磁结构、工艺、材料等方面的新技术开发研制成功的全封闭自扇冷高效率三相异步电动机，其具有以下特点：① 温升裕度大，使用时的环境空气温度在40 ℃和-15 ℃之间；② 隔爆结构先进，可靠性高，运行时不产生电火花，适合易燃易爆炸气体使用；③ 防护等级高，避免了因绝缘低而不能运行；④ 功率因数高，cosφ为0.86，效率高，损耗低，高效节能；⑤ 寿命长，性能好，噪音低，可靠性高，使用维护方便[4]。

该YBX3系列电动机效率指标符合《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中电动机能效等级指标：① 防爆标志Exd IIB T4 Gb，Gb代表爆炸性气体环境用设备，具有“高”的保护级别，在正常运行或预期故障条件下不是点燃源；② 电机运行时的噪声等级LW85Db(A) ，噪声低，减少环境污染；③ 绝缘等级为155级，绝缘材料好，不会因环境温度变化发生绝缘低的现象。

4 效益分析

2016年2月，中能化工投资4.5万元新购1台YBX3-315L2-6隔爆型电机；经改造安装，2016年3月投入运行，完全满足正常生产时，实测运行电流225 A。按年运行350 d计，则年平均理论节电：

(1) JS 127-6型电机的年用电量T1

T1=1.732×380×330×0.80×24×350≈

1 459 536(kW·h)

(2) YBX3-315L2-6型电机的年用电量T2

T2=1.732×380×225×0.86×24×350≈

1 069 774(kW·h)

年节电T1-T2=389 762 kW·h，按电价0.5元/(kW·h)计，则年节约电费19.5万元左右，运行3个多月即可收回全部投资，效益十分可观。