茂名石化于1990年開始在煉油分部所屬生產(chǎn)裝置安裝各類變頻器200多臺。變頻器所帶負(fù)載有油泵、風(fēng)機(jī)和濾機(jī)等，在調(diào)速和節(jié)能方面起著重要作用。

煉油生產(chǎn)過程中，流量、液面、壓力等參數(shù)常隨著工況的改變而改變。由于技術(shù)水平限制，沒有一種合適調(diào)速方法，因此只能采用控制閥門或擋板開度的方法來改變流量、液面等，即用人為增減阻力的辦法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。工藝需要小流量時(shí)，大量能量損失在閥門或擋板上。變頻器能夠根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，使各種工況下機(jī)泵電耗降至最低，起到節(jié)約大量電能的作用。

目前我公司使用富士中壓變頻器，電機(jī)運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)甚至可達(dá)到0.95以上，節(jié)能效果明顯。

[b]2　富士中壓變頻器原理和性能指標(biāo)[/b]

[b]2.1　富士中壓變頻器工作原理[/b]
[attachment=12784]
圖1　富士中壓變頻器的原理框圖

圖1是富士中壓變頻器的原理框圖。變頻器每相由4個(gè)相同功率單元串接而成，每個(gè)功率單元由輸入變壓器兩個(gè)二次線圈供電。每個(gè)二次線圈額定電壓均為480v，這樣每個(gè)功率單元的輸入額定電壓為960v，輸出電壓為0～960v，4個(gè)功率單元最大輸出電壓相加即為相電壓3840v，對應(yīng)的線電壓為6650v，額定電壓視為6000v。

每個(gè)功率單元都可以視為一個(gè)采用igbt構(gòu)成的三相輸入，單相輸出的pwm變頻器，輸出0～960v可調(diào)電壓和0～120hz可調(diào)頻率，其結(jié)構(gòu)原理與通常的低壓變頻器原理一樣。

[b]2.2　富士中壓igbt變頻器性能指標(biāo)[/b]

frenic4600fm4系列變頻器采用了32位risc處理器的cpu,用于頻率控制、運(yùn)轉(zhuǎn)程序、各種接口等基本控制;在需要進(jìn)行高速運(yùn)算的電流控制部、電壓指令整形部分別搭載了數(shù)字信號處理器(dsp)。為了對各種用途實(shí)現(xiàn)最佳控制，將系統(tǒng)作了固件化，它具有以下幾種功能:

(1)程序功能
可根據(jù)外部順序及控制信號，用軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)和停止操作。
(2)調(diào)節(jié)功能
具有基于采樣控制，進(jìn)行最佳控制的調(diào)節(jié)功能。
(3) 控制參數(shù)設(shè)定功能
用操作面板、編程器、pod或者集中監(jiān)視系統(tǒng)，可以對系統(tǒng)的每個(gè)控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或作最佳調(diào)整。
(4) 故障檢測功能
故障發(fā)生時(shí)的信息可以通過操作面板、編程器、pod或者集中監(jiān)視系統(tǒng)確認(rèn)。而且通過編程器或集中監(jiān)視系統(tǒng)還能夠采集故障發(fā)生前后的數(shù)據(jù)。
(5) 獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)功能
無須連接上位機(jī)系統(tǒng)，僅使用frenic4600fm4就可以控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(6) 停電保護(hù)功能
在發(fā)生停電故障時(shí)，ram的數(shù)據(jù)由電容支持保護(hù)，在不通電的狀態(tài)下數(shù)據(jù)可維持一個(gè)星期。
(7) 在線模擬量數(shù)據(jù)輸出
運(yùn)轉(zhuǎn)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)可以以模擬量輸出。

[b]3　富士中壓igbt變頻器在西二循循環(huán)水泵的應(yīng)用[/b]

[b]3.1　應(yīng)用原因[/b]

西二循有3臺循環(huán)水泵分別是泵1/1、泵1/2、泵1/3，電機(jī)功率都是400 kw，這三臺高壓泵是互為備用的。裝置正常生產(chǎn)時(shí)開2臺高壓水泵，由于水壓過高，有一部分循環(huán)水要打回流，造成大量電能浪費(fèi)，在泵1/1裝設(shè)中壓變頻器后，可以根據(jù)生產(chǎn)流程需要自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，既能滿足生產(chǎn)用水要求，又能節(jié)省大量的電能。

[b]3.2　效果分析[/b]

根據(jù)流體機(jī)械原理可知，對于泵類、風(fēng)機(jī)類負(fù)載，流量和轉(zhuǎn)速成正比，而電機(jī)的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。因此采用變頻技術(shù)在不同流量時(shí)消耗的功率為:
p[sub]變[/sub]＝n[sup]3[/sup]ped＝q[sup]3[/sup]ped    (1)

若采用閥門控制流量，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，在不同流量時(shí)電機(jī)消耗的功率為:
p[sub]閥[/sub]＝(0.4+0.6q)ped    (2)

式(1)、(2)中ped為閥門全開電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)消耗的功率，q為流量的相對值。從上面兩條公式可以算出，當(dāng)流量q為額定流量的50%時(shí)，采用變頻調(diào)速技術(shù)時(shí)消耗功率為0.125ped ，采用閥門控制流量消耗功率為0.7 ped。理論上節(jié)電率為:
(0.7-0.125)/0.7＝82.1%，可見變頻器節(jié)能效果非常好。
在西二循泵1/1裝設(shè)變頻器投用后變頻器運(yùn)行頻率是41hz，按照上面公式估算變頻器投用后每天可節(jié)電3682 kw.h。同時(shí)還能減少對機(jī)泵的沖擊，減少機(jī)泵的維修量，延長機(jī)泵的使用壽命，節(jié)省大量的檢修費(fèi)用。

[b]4　變頻器一次、二次控制線路[/b]

作為煉油系統(tǒng)的循環(huán)水泵，在變頻器發(fā)生故障時(shí)要具有快速恢復(fù)送電功能，為此我們根據(jù)使用變頻器和不使用變頻器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出該循環(huán)水泵既可以帶變頻器運(yùn)行，又可以不帶變頻器運(yùn)行。下面根據(jù)圖2來說明工頻運(yùn)行、變頻運(yùn)行一次、二次控制線路圖控制原理:
[attachment=12785]
[attachment=12786] 
圖2　工/變頻運(yùn)行一次、二次控制線路圖

[b]4.1　工頻運(yùn)行[/b]

(1)一次電路
雙向刀閘qs打到工頻位置，如果qf開關(guān)合上，6kv高壓電通過qf開關(guān)、qs刀閘加到電機(jī)上，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，反之電機(jī)停機(jī)備用。
(2)二次控制線路
bk轉(zhuǎn)換開關(guān)打到工頻位置，① ②、③④、⑤⑥三對觸點(diǎn)接通，按下sb1起動(dòng)按鈕，(+wc)—1qf—sb1—③④—①②—合閘電路—1qf—(-wc)。合閘線圈得電qf開關(guān)合上電機(jī)正常運(yùn)行，按下sb2停止按鈕，(+wc)—1qf—sb2—⑤⑥—跳閘電路—1qf—(-wc)。跳閘線圈得電qf開關(guān)斷開電機(jī)停止運(yùn)行。

[b]4.2　變頻運(yùn)行[/b]

(1)一次電路
雙向刀閘qs打到變頻位置，qf開關(guān)合上，起動(dòng)變頻器，6kv高壓電通過qf開關(guān)、變頻器、刀閘加到電機(jī)上，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，反之電機(jī)停機(jī)備用。
(2)二次控制線路
bk轉(zhuǎn)換開關(guān)打到變頻位置，⑦ ⑧、⑨⑩、三對觸點(diǎn)接通，在變頻器允許開機(jī)3zj常開觸點(diǎn)接通時(shí)，按下sb1起動(dòng)按鈕，(+wc)—1qf—sb1—3zj—⑨⑩—1zj—1qf—(-wc)。1zj中間繼電器得電，起動(dòng)變頻器，電機(jī)帶變頻器運(yùn)行。按下sb2停止按鈕，(+wc)—1qf—sb2—⑦⑧—2zj—1qf—(-wc)。2zj中間繼電器線圈得電，變頻器停止運(yùn)行。

[b]5　結(jié)束語[/b]

使用變頻器，不僅能起到節(jié)能作用，而且延長機(jī)泵的使用壽命，減少機(jī)泵的維修量，是石化企業(yè)進(jìn)行節(jié)能降耗理想電氣設(shè)備。