变频调速在火炬气回收压缩机上的应用段春玲（辽阳石油化工高等专科学校机械系，辽宁辽阳111003）变频调速技术作为一门新兴技术具有越来越广泛的应用市场和使用价值。近年来，随着电力电子技术、微电子技术的飞速发展，特别是大功率晶体管、高性能变频调速器的出现，变频调速器成本大大降低，变频调速技术越来越成熟。变频调速不仅适用于电厂，而且也适用于石化等其它行业，是一种比较理想的节能控制方法。推广变频调速在石化生产装置中的应用，对于减少能源浪费、避免空气污染具有极其重要意义。

　　辽阳石油化纤公司化工一厂的1火炬是为裂解装置、对二甲苯装置、催化重整装置等9套化工生产装置的尾气排放而设置的。为了节约能源，降低成本，减少环境污染，该厂分别与1992年和1996年安装了2台湿式螺杆火炬气回收压缩机。它们在回收火炬管网废气，减少火炬排放中起着重要作用，也为该厂创造了一定的经济效益。但由于火炬管网压力波动较大，火炬气排放随机性很大，而压缩机却只能恒转速运行，这样就存在回收量不足且浪费电能的现象。为此，于1998年对火炬气回收压缩机进行了变频调速改造。改造后，不但优化了控制方式，而且节能效果显著。

　　1变频调速技术的原理变频调速技术就是在交流电动机和电网之间安装一个变频器。变频器通过均匀地改变定子供电频率来平滑地改变交流电动机的转速，以实现电机转速的调节。供电电源的频率通过变频器之后，不再是电网电源的固有频率，而变成可调频率。

　　交流异步电动机的输出转速公式11n =60/（1s）/p/电网电源的频率p极对数较为良好，级间冷却器进出口压差大速率明显下降，复水器真空度下降趋势也较为平缓，直到2000年五一节放假前夕，因节假日时间较长，为避免节假日发生意外情况，采取计划停机检修的措施，集中进行了级间冷却器清焦以及复水器的酸洗工作。

　　该机组改造后，检修频次大为减少，平均检修次数由原来的每年至少4次非计划停工，减少到每年一次计划检修，按照每次检修平均停机时间50h计，年可加150h的运行时间，由此带来可观的经济收益。以往停工时，焦化富气不能回收，只能将其放火炬燃烧掉而且为保证加氢装置正常生产所需要的氢气，需改用轻油作为制氢原料，按照压缩机富气处理量平均7 500m3/h以及轻油制氢时轻油耗量2.5t/h计算即使每次检修费用不计，每年仍可加效益100多万元。

　　6结束语对于多级离心式压缩机而言，级间冷却器乃至叶轮的结焦堵塞问题，从介质的净化分离入手虽然能够收到一定的效果，但如果要求彻底加以解决未必能够如愿，如果通过其它途径采取适当措施，延长设备的运转时间往往是可以做到的。

　　凝汽式汽轮机复水器真空度下降的原因是多方面的，由于冷却水管结垢致使其传热效果恶化，可以通过加药等多种办法改善水质，降低结垢的可能性。71994-2016ChinaAcademicournalElectronic高减因此，c蓝定用WbuMcm品的电shfg，f压惠机转n速升至比较高，bookmark4转差率我们把变频器的输出频率记为/变代入上式，则在转差率s变化不大时，交流电动机的输出转速基本与/变成正比。

　　变频调速器按换能形式可分为间接变频和直接变频两类。间接变频又称为交一直一交变频，即先将工频交流电源通过整流装置变成直流，然后再将直流经过逆变器转换成可控制频率的交流电源。因采用二次换能，所以其电能转换频率略低，但仍比其他电气调速方式效率高。直接变频又称交一交变频，即将工频电源通过换能元件直接变换成可控频率的交流电源。因只有一次换能，与交一直一交变频相比，转换效率较高，但调频范围不大，其输出比较高频率只有电网频率的1/3~1/2，适用于变频范围不大的中、大型电机调速系统。

　　2原火炬气压缩机的工作方式原火炬气回收压缩机93C703A/B的电机功率为90kW，转速为1 450r/min.当火炬气正常排放量较多时，两台同时转；当正常排放量较少时，就单台运转；当火炬管网压力更低时，为使压缩机不至于抽空，就使回流阀打开，把压缩机出口的火炬气再送回火炬管网。这种运行方式存在如下不足：2台压缩机同时运转或打开回流阀。由于火炬管网压力波动较大，2台同时运转，较多的时候是压缩机不能满载工作，致使电能浪费。打开回流阀，使压缩机出口的压缩火炉气再回到入口，也是浪费电能；单台运转。虽然此种运行方式在正常排放时，浪费电能较少，但当装置故障排放时，由于排放时间较短，不可能顺序启动另一台压缩机，而致使回收量减少。

　　3改造方案（1）要提高压缩机的回收量，就必须提高压缩机的转速。为了利用原来的压缩机，节约改造费用，经与原火炬气回收压缩机厂家论证研究，压缩机转速可由原来的1450r/min提高到2900r/min，功率由90kW提高到200kW，回收量可提机更换原电机；（2）为了以比较少的电能回收较多的火炬气，就必须根据火炬管网压力来调节火炬气回收压缩机的转速，转速的变化直接影响功率的变化，这样就达到了节能的目的。为此，决定用ABB公司的直接变频调速器来调节压缩机的转速。

　　4参数的确定在设备安装完毕后，开始进行试运行，经过十多天的考察、比较，确定了以下技术参数。

　　4.1比较高转速和比较低转速的确定确定比较高转速的依据是供电系统的电源和电缆容量以及压缩机的运行状况。由于此压缩机原转速为1 450r/min，虽经厂家确认可以升速，但为确保设备在升速后能长期平稳运行，确定先在2100r/min试运一段时间，以考核其升速后的工作状况。为节约改造资金，此次改造没有更换电缆及供电开关。在试运行中，确定电器的比较高转速为2400r/min.此时，电气系统平稳运行。

　　比较低转速是根据压缩机出口压力来确定的，调试中发现当压缩机转速低于1200r/min时，出口压力低于燃料气管网压力，回收量几乎没有。所以确定比较低转速为1200r/min. 4.2控制曲线的确定从控制曲线可以看出，当火炬管网压力低于180mmH2时，压缩机停运。因在调试中发现，当低于180mmH2时，压缩机升速后回收量加不多，反而浪费电能。

　　由于火炬气水封罐的压力为250mmH2，当系统压力高于250mmH2时，火炬就开始排放。为尽量多的回收火炬气，就必须在火炬达到排放以际控制曲线为图中的实线。此控制曲线由PLC编程实现。

　　3变频器部分参数的确定变频器升速时间的确定主要依据变频器的过载能力。时间越长对变频器和供电系统越好。但考虑到火炬气系统压力波动大，如不能迅速跟踪升速，就将浪费火炬气。所以比较后确定比较短升速时间为120s.这样即满足了变频器的过载要求，也满足了火炬气的压力跟踪要求。

　　由于此压缩机有时可能带负荷起动，为使起动时不至因为过流而使变频器动作，将起动转矩倍数调整为5，满足了重载起动要求。

　　5改造后的运行效果51回收火炬气的经济效益大了电机容量，提高了压缩机的转速，在火炬管网压力高时，就能达到多回收火炬气的效果。下面是火炬气回收压缩机CM703A在改造前后的回收量统计，每隔2天取一次数据，并算出平均每小时的回收量。

　　表1火炬气回收压缩机改造前后的火炬气回收情况年（改造前）（改造后）取样日期回收量（T/h）取样日期回收量（T/h）平均值从表中可以看出，改造后平均每小时加回收量为0.890.65=0.24t，回收率提高0.24/0.65X100%即36%回收的火炬气按每吨1000元计算每年工作8000h（11个月）每年节约资金：5.2节电情况在现在装置正常排放时，火炬压缩机的运行转速在1300r/min左右。运行电流为102A，功率因数可达0.9以上，采用变频调速后消耗有功功率为P1=3X 0.9=60.4kW改造前功率因数为0.8，压缩机的负载率在80%~90%之间（计算时取85%）则消耗有功功率为000h（11个月）则每年节电费用7.02=199.02万元。变频器投入25万元/台（包括施工费），投资费用仅1个半月即可全部收回。

　　从以上数据可以看出，变频调速在火炬气回收压缩机上的应用较好地满足了用比较少的电能回收尽量多的火炬气的目的。

　　5.3其它方面采用变频调速方便操作，减少设备维修量。由于改造前为电机全速起动，对设备的冲击较大。而且操作不当，很容易引起电机堵转跳闸。对电机及电气控制系统损失较大。改造以后，压缩机起动变为缓慢升速。减少了对设备的冲击，延长了设备的使用寿命，而且变频改造后可以带负荷起动，操作变得非常简单也避免了起动电流对电气设备的冲击。

　　经过一年多的试运行，证明了此次改造是非常成功的。既加了回收量，又节约了电能，还方便了操作，减少了维修量。变频调速作为一种高效节能方式己经开始受到了广泛的重视，随着变频调速技术日趋成熟，采用变频器控制有广阔的发展前景。