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变频技术在石化企业中的应用 (垦利石化有限责任公司，山东 东营 257500) 摘 要：文章介绍了变频器在石化企业中的应用，并指 出 变频技术对于企业提高经济效益、节能降耗、提高设备 技术含量、安全和稳定运行具有很好 的促进作用。 关键词：变频器；电力节能；自动控制；石化企业 中图分类号：TM921.51 文献标识码：B 文章编号： 10076921(XX)08009601 在石化企业中，低 压电动机拖动的负载绝大多数是离 心泵和风机。在企业生产过程中，为了生产的顺利进行， 各种生产机械在设计配用时，都留有一定的余量。当电机 不能在满负荷下运行时，除达到动 力驱动要求外，多余的 力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。 还有一些电动机拖动的生产机械，为了满足生产工艺 过程的各种要求需要调速运行。随着电 力电子技术、微电 子技术和自动控制技术的迅速发展，以及工农业生产对调 速性能要求的不 断提高，变频调速技术日趋成熟，变频器 以其性能好，调速范围宽、静态特性好、运行效率 高、经 济效益显著得到广泛应用。 1 变频器的内部结构和基本控制方式 异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变 其定子电压和频率。通用变频器能够满 足异步电动机的变 频调速的基本要求。通用变频器可分为交交和交 直交两种形 式，中小型功率电动机一般采用后一种。 其内部结构如图 1 所示：交流电通过电力二极管(PD )和普 通晶闸管(SCR)组成的三相桥式整流电路转换为直流电，经 大电容滤波后再经由电力晶 体管(GTR)组成的三相桥式逆 变电路转换成交流电。变频器控制的核心是主控电路，它 接受 各种信号，对信号进行基本运算，把运算结果输出给 各个部件；同时实现各种控制功能和各 种保护功能。 740)this.width=740“ border=undefined 通用变频器的基本控制方式有两种：基频(电动机额定 频率 F1N)以下的恒转矩调速和基频以 上的恒功率调速，如 图 2 所示。石化企业一般使用的是前一种方式。 740)this.width=740“ border=undefined 2 变频器的节能原理及应用 由异步电动机的旋转磁场的转速公式：n(转速) =60f(定子电源频率)/p(磁极对数)可知，对 于同台电动机 只要降低其定子电源频率就能达到降低电机转速的目的； 又由流体力学可知， P(功率)Q(流量)H(压力)，流量 Q 与转速 N 的一次方成正比，压力 H 与转速 N 的平方成正比 ，功率 P 与转速 N 的立方成正比，如果机泵的效率一定， 当要求调节流量(或者压力 H)下降时 ，转速 N 可成比例的 下降，而此时轴输出功率 P 成立方关系下降。即机泵电机 的耗电功率与转 速近似成立方比的关系。所以当所要求的 流量 Q(或者压力 H)减少时，可调节变频器输出频率 使电 动机转速 n 按比例降低。这时，电动机的功率 P 将按三次 方关系大幅度地降低，从而达到 节约电量的目的。其次是 功率因数补偿节能 ，无功功率不但增加线损和设备的发热， 更主 要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，使 用变频调速装置后，由于变频器内部滤 波电容的作用，从 而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。第三使用变 频器后，利用变 频器的软启动功能将使启动电流从零开始， 最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电 容量的要求，消除了由于震动产生的对设备和阀门的损害， 延 长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的更换以及维 护资金。 石化企业是高电能消耗企业，节能降耗是降低生产成 本的重要手段，例如某石化公司常减压 原料泵，在没有使 用变频器以前，电动机正常运转时压力为 2MPa，而装置正 常生产只需要 1. 3MPa 压力，压力控制是通过现场调节阀 调节，管线憋压严重。当使用变频器以后，通过对变 频器 的输出频率设定，调节电动机的转速，从而达到要求的工 艺压力，变频前后的功率比较 如下： 740)this.width=740“ border=undefined 变频后只有原有功率的 16.7%左右，达到省电 83.3%， 一年以运转 300d 计算，节省约 96 万度电 ，节电效果显著。 变频器的应用不仅节能降耗，而且实现了自动化控制， 改变了以往工艺人员根据室内仪表显 示，跑到现场调节阀 门的人工操作。工艺人员可以通过操作室内的电脑，给操 作参数一个设 定值，由 DCS 系统对现场仪表反馈的信号与 设定值进行比较，把运算结果转换成 420MA 信号 传送给 变频器，变频器根据信号控制电机转速，这样工艺误差得 到控制，产品质量得以保证 ，同时降低了工艺人员的劳动 强度。变频器自动控制流程如图 3 所示。 740)this.width=740“ border=undefined 3 结论 近年来，随着