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【摘要】近几年来，随着电子技术的迅猛发展，变频调速技术的日益成熟，变频器价格的相对下降，节电效果明显，使得变频器在炼油工业中得到了广泛的应用。国内较大炼油厂己在常减压、催化裂化、延迟焦化、酮苯脱蜡、糠醛精制、气体分馏等装置上不同程度地使用了变频器，均收到了40%～60%的节电效果。
【关键词】变频器；炼油厂；节电
随着我国经济突飞猛进的发展，各类能源的开发与消耗逐渐增大，煤炭、石油作为不可再生资源更显得供应的紧张。而且我国的能源消耗还比较严重，如何高效的利用能源已经被国家摆在重要的战略位置。“十二五”期间是我国转变经济发展方式、加快经济结构战略性调整的关键时期。国家把节能减排作为调结构、扩内需、促发展的重要手段，作为减缓和适应全球气候变化、促进可持续发展的重要举措。近几年低压变频调速的优越性和节能效果已在低压变频器的运用中得到充分体现，同时低压变频技术也日趋成熟，并逐步在石化、电力、水泥、冶金、化工、建材等众多行业中得到了推广和应用。
一、变频器的节电原理
（1）低压变频器行业发展变频器集微电子、电力电子、控制技术及嵌入式软件技术于一体，通过将固定频率的交流电源转换成电压可调、频率可调的交流电，实现对交流电机的速度和力矩的精确控制；在改善生产工艺、节约电能、提高生产自动化水平等方面具有突出的作用。变频器既是一种变频电源，又是工业自动化产品中的核心部件之一。以输入变频器的电网电压等级为划分标准，变频器可以分为低压、中压变频器，变频技术开始于上世纪八十年代初，由日本富士、三垦等企业引入我国。随着我国经济的高速发展，变频器的应用范围以及市场规模逐步扩大，国内的变频器厂商也大量涌现，市场呈现快速增长的趋势，国内企业也在此过程中得到了发展，目前国内已经形成了一批有一定实力的变频器厂商。（2）低压变频器应用及市场规模。变频器应用领域非常广阔。目前低压变频器在我国应用较多的行业为纺织印染、电梯、起重机械、冶金、电力、石油石化、建筑楼宇、市政、化工、建材及机床等，同时，在一些原来应用变频技术较少的轨道交通、制冷等行业中，变频器应用的增长也十分强劲。
二、低压变频器在炼油厂项目方案
炼油厂此次实施变频拖动的目标是生产线上的“鼓风机”、“引风机”。用户首先进行了较为详尽的理论论证，认为理论上切实可行。抽调了专业技术人员查阅了大量的资料，根据技术工艺的要求，对比风机运行的各种参数，结合现场可利用的有利条件，计算出电机不同工艺要求下的转数，求出电机所需的功率，通过计算得知节电的空间很大；之后，对低压变频器的制造企业进行了详细了解，最终决定采用台达电子生产的低压变频器。此次项目，出于对安全运行的考虑，炼油厂在前期的技术可行性论证中对产品提出了非常高的技术要求，对我方提供的技术方案书审查极为严格，产品的每一个技术细节，厂方都会有多位技术专工反复论证，对中达提供低压变频，技术审查是细之又细。
三、变频器的应用的特点
（1）高效率、低谐波。采用多脉冲移相整流变压器技术，有效地降低了电源侧谐波电流含量，谐波含量<5%，符合EEE519-1992标准，满足电网对谐波的严苛要求；提高了功率因数，功率因数>0.96；采用单元串联多电平技术，无需输出滤波器，输出电压波形近似正弦波，dv/dt小，适用于远距离电机驱动，对电缆、电机绝缘无损害；系统效率>96.5%。（2）抗电源扰动能力强、适用范围广。电源侧电压在90%～110%范围波动时，系统可满载运行；电源侧电压低至70%，系统仍可降额持续运行；具备电压监测功能，电源侧电压在90%～110%范围波动时，仍能保持输出电压稳定，实现电机长期安全、稳定运行。（3）高可靠性。SOA设计保证系统在较宽的安全范围内运行：充足的设计余量保证每一个器件运行在安全工作区的中间区域；优化的散热设计保证功率元件的热冗余度；专业的层叠母排技术有效降低了杂散电感，降低IGBT电应力，提高器件可靠性，降低开关损耗；电容器设计裕量大、寿命长；功率单元、控制电源均采用冗余设计；可按用户要求配置自动旁路功能，系统可实现工频/变频工作模式的切换；系统提供自诊断功能，预判故障位置、类型，及时提醒用户避免故障发生；散热风机故障或者滤网灰尘过多自动检测报警功能，及时提醒用户进行维护；严格的生产质量管控流程，测试设备齐全，确保器件、部件、整机的各项测试项目有效执行。（4）良好的现场适应性。结构紧凑，功率密度高，减少了空间的需求；柜间电气连接采用高可靠性接插件，安装维护简单方便；人机界面友好，操作简便；通讯接口齐全，可根据现场需求专业配置；PCB采用三防处理，抗污染能力强。
四、应用效果及经济效益分析
（1）工艺控制平稳：由于变频器的高精度调节，调节信号有高速传递性，减少了以前仪表控制带来的滞后现象，从而使系统控制精度提高，压力稳定，产品质量得到了提高。（2）维护量减少：由于出口阀全开，电动机降速运行，使得管网压力下降，减少了工艺设备的泄漏，降低了机泵磨损，降低了电机的温升，设备维护周期延长。由于变频器代替了调节阀，解决了由于调节阀故障高给生产带来的影响，使仪表的维护量减少。（3）系统实现了软起动：由于变频器具有软起动功能，减小了对电网的冲击。低压变频器技术不但被炼油厂接受，而且成为传动的中枢，使用它，一是节电，二是优质，三是增产，四是降耗。使用该技术节电可在10%～70%之间。主要体现在几个方面：一是软启动，一般交流电动机的启动电流为电机额定电流的6～7倍，变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。二是节省设计冗余，一般设计都按照使用时的极端条件，因而都留有设计冗余，有的余量很大，形成大马拉小车。变频调速可以把这部份冗余节省下来。三是调速节电，按流体力学原理，轴功率正比于速度，转速下降，轴功率变小，这是变频调速的主要节电原理。四是功率因数高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。优质是变频调速的又一贡献。由于变频调速精度高，不少行业均采用变频调速提高产品质量，如粘胶化纤，提高一等品合格率。由于低压变频器的高可靠性及高性能，在许多行业，减少了停工时间及创造了连续无故障生产的可能，使产品产量增加，也降低了消耗和运行成本。同时还可改善工艺水平，是企业技术改造和产品更新换代的必要技术。
五、结论与应注意的问题
通过变频器在炼油厂中的应用可以看出，变频器有诸多优点，现归纳如下：（1）变频调速技术可靠，可广泛用于炼油企业中的风机、水泵、油泵等异步电机上，节电效果明显，一般节电在30%以上。（2）采用变频调速器带动异步电机的调速方式，可以实现从零转数到任意转数的平滑启动，电流小，升速快，没有启动时的冲击电流。而且保护功能完善，操作方便、准确，调节精度高，取消了阀门控制，实现了闭环控制。（3）使用变频调速器后，由于没有了一般电机启动时的5～7倍于额定电流的冲击电流，使电气开关过负荷损坏的可能性减少，也使变压器减小了冲击，提高了变压器的使用效率，避免了大电机启动时对电网的冲击。（4）可延长机泵的使用寿命。由于电机长期在低于额定转速的状态下运行，电机及风机的轴承不易损坏，电机发热量也减少了。停机时间减少，节约了大量维修费用。（5）减少了噪声污染。由于变频调速技术是用调节电机转数来控制流量的，一般情况下，使用变频的电机，均在低于额定转速的工况下运转，噪声较使用变频器前明显减轻，对提高工业卫生水平起了一定的作用。（6）气动调节阀与工艺介质直接接触，腐蚀性介质会对调节阀产生腐蚀及冲刷，而变频器通过电信号控制电机转速，调节流量，则无此情况，比调节阀稳定得多。用其代替调节阀后，仪表维护量大大减少。
参 考 文 献
[1]王海军.变频器调速技术在炼油厂中的应用[J].广西质量监督导报.
2012（9）：12
[2]曹青，段树成.变频器在炼油厂脱蜡滤机上的应用[J].自动化应用.
2010（6）：24
[3]刘国义.变频器在炼油厂中的应用[D].2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集.2009（1）
【关键词】变频器；炼油厂；节电
随着我国经济突飞猛进的发展，各类能源的开发与消耗逐渐增大，煤炭、石油作为不可再生资源更显得供应的紧张。而且我国的能源消耗还比较严重，如何高效的利用能源已经被国家摆在重要的战略位置。“十二五”期间是我国转变经济发展方式、加快经济结构战略性调整的关键时期。国家把节能减排作为调结构、扩内需、促发展的重要手段，作为减缓和适应全球气候变化、促进可持续发展的重要举措。近几年低压变频调速的优越性和节能效果已在低压变频器的运用中得到充分体现，同时低压变频技术也日趋成熟，并逐步在石化、电力、水泥、冶金、化工、建材等众多行业中得到了推广和应用。
一、变频器的节电原理
（1）低压变频器行业发展变频器集微电子、电力电子、控制技术及嵌入式软件技术于一体，通过将固定频率的交流电源转换成电压可调、频率可调的交流电，实现对交流电机的速度和力矩的精确控制；在改善生产工艺、节约电能、提高生产自动化水平等方面具有突出的作用。变频器既是一种变频电源，又是工业自动化产品中的核心部件之一。以输入变频器的电网电压等级为划分标准，变频器可以分为低压、中压变频器，变频技术开始于上世纪八十年代初，由日本富士、三垦等企业引入我国。随着我国经济的高速发展，变频器的应用范围以及市场规模逐步扩大，国内的变频器厂商也大量涌现，市场呈现快速增长的趋势，国内企业也在此过程中得到了发展，目前国内已经形成了一批有一定实力的变频器厂商。（2）低压变频器应用及市场规模。变频器应用领域非常广阔。目前低压变频器在我国应用较多的行业为纺织印染、电梯、起重机械、冶金、电力、石油石化、建筑楼宇、市政、化工、建材及机床等，同时，在一些原来应用变频技术较少的轨道交通、制冷等行业中，变频器应用的增长也十分强劲。
二、低压变频器在炼油厂项目方案
炼油厂此次实施变频拖动的目标是生产线上的“鼓风机”、“引风机”。用户首先进行了较为详尽的理论论证，认为理论上切实可行。抽调了专业技术人员查阅了大量的资料，根据技术工艺的要求，对比风机运行的各种参数，结合现场可利用的有利条件，计算出电机不同工艺要求下的转数，求出电机所需的功率，通过计算得知节电的空间很大；之后，对低压变频器的制造企业进行了详细了解，最终决定采用台达电子生产的低压变频器。此次项目，出于对安全运行的考虑，炼油厂在前期的技术可行性论证中对产品提出了非常高的技术要求，对我方提供的技术方案书审查极为严格，产品的每一个技术细节，厂方都会有多位技术专工反复论证，对中达提供低压变频，技术审查是细之又细。
三、变频器的应用的特点
（1）高效率、低谐波。采用多脉冲移相整流变压器技术，有效地降低了电源侧谐波电流含量，谐波含量<5%，符合EEE519-1992标准，满足电网对谐波的严苛要求；提高了功率因数，功率因数>0.96；采用单元串联多电平技术，无需输出滤波器，输出电压波形近似正弦波，dv/dt小，适用于远距离电机驱动，对电缆、电机绝缘无损害；系统效率>96.5%。（2）抗电源扰动能力强、适用范围广。电源侧电压在90%～110%范围波动时，系统可满载运行；电源侧电压低至70%，系统仍可降额持续运行；具备电压监测功能，电源侧电压在90%～110%范围波动时，仍能保持输出电压稳定，实现电机长期安全、稳定运行。（3）高可靠性。SOA设计保证系统在较宽的安全范围内运行：充足的设计余量保证每一个器件运行在安全工作区的中间区域；优化的散热设计保证功率元件的热冗余度；专业的层叠母排技术有效降低了杂散电感，降低IGBT电应力，提高器件可靠性，降低开关损耗；电容器设计裕量大、寿命长；功率单元、控制电源均采用冗余设计；可按用户要求配置自动旁路功能，系统可实现工频/变频工作模式的切换；系统提供自诊断功能，预判故障位置、类型，及时提醒用户避免故障发生；散热风机故障或者滤网灰尘过多自动检测报警功能，及时提醒用户进行维护；严格的生产质量管控流程，测试设备齐全，确保器件、部件、整机的各项测试项目有效执行。（4）良好的现场适应性。结构紧凑，功率密度高，减少了空间的需求；柜间电气连接采用高可靠性接插件，安装维护简单方便；人机界面友好，操作简便；通讯接口齐全，可根据现场需求专业配置；PCB采用三防处理，抗污染能力强。
四、应用效果及经济效益分析
（1）工艺控制平稳：由于变频器的高精度调节，调节信号有高速传递性，减少了以前仪表控制带来的滞后现象，从而使系统控制精度提高，压力稳定，产品质量得到了提高。（2）维护量减少：由于出口阀全开，电动机降速运行，使得管网压力下降，减少了工艺设备的泄漏，降低了机泵磨损，降低了电机的温升，设备维护周期延长。由于变频器代替了调节阀，解决了由于调节阀故障高给生产带来的影响，使仪表的维护量减少。（3）系统实现了软起动：由于变频器具有软起动功能，减小了对电网的冲击。低压变频器技术不但被炼油厂接受，而且成为传动的中枢，使用它，一是节电，二是优质，三是增产，四是降耗。使用该技术节电可在10%～70%之间。主要体现在几个方面：一是软启动，一般交流电动机的启动电流为电机额定电流的6～7倍，变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。二是节省设计冗余，一般设计都按照使用时的极端条件，因而都留有设计冗余，有的余量很大，形成大马拉小车。变频调速可以把这部份冗余节省下来。三是调速节电，按流体力学原理，轴功率正比于速度，转速下降，轴功率变小，这是变频调速的主要节电原理。四是功率因数高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。优质是变频调速的又一贡献。由于变频调速精度高，不少行业均采用变频调速提高产品质量，如粘胶化纤，提高一等品合格率。由于低压变频器的高可靠性及高性能，在许多行业，减少了停工时间及创造了连续无故障生产的可能，使产品产量增加，也降低了消耗和运行成本。同时还可改善工艺水平，是企业技术改造和产品更新换代的必要技术。
五、结论与应注意的问题
通过变频器在炼油厂中的应用可以看出，变频器有诸多优点，现归纳如下：（1）变频调速技术可靠，可广泛用于炼油企业中的风机、水泵、油泵等异步电机上，节电效果明显，一般节电在30%以上。（2）采用变频调速器带动异步电机的调速方式，可以实现从零转数到任意转数的平滑启动，电流小，升速快，没有启动时的冲击电流。而且保护功能完善，操作方便、准确，调节精度高，取消了阀门控制，实现了闭环控制。（3）使用变频调速器后，由于没有了一般电机启动时的5～7倍于额定电流的冲击电流，使电气开关过负荷损坏的可能性减少，也使变压器减小了冲击，提高了变压器的使用效率，避免了大电机启动时对电网的冲击。（4）可延长机泵的使用寿命。由于电机长期在低于额定转速的状态下运行，电机及风机的轴承不易损坏，电机发热量也减少了。停机时间减少，节约了大量维修费用。（5）减少了噪声污染。由于变频调速技术是用调节电机转数来控制流量的，一般情况下，使用变频的电机，均在低于额定转速的工况下运转，噪声较使用变频器前明显减轻，对提高工业卫生水平起了一定的作用。（6）气动调节阀与工艺介质直接接触，腐蚀性介质会对调节阀产生腐蚀及冲刷，而变频器通过电信号控制电机转速，调节流量，则无此情况，比调节阀稳定得多。用其代替调节阀后，仪表维护量大大减少。
参 考 文 献
[1]王海军.变频器调速技术在炼油厂中的应用[J].广西质量监督导报.
2012（9）：12
[2]曹青，段树成.变频器在炼油厂脱蜡滤机上的应用[J].自动化应用.
2010（6）：24
[3]刘国义.变频器在炼油厂中的应用[D].2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集.2009（1）