通過(guò)對(duì)離心式循環(huán)壓縮機(jī)運(yùn)行工藝的了解，山東某化工企業(yè)采用英威騰研發(fā)、生產(chǎn)的高壓變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造，取得了很大的節(jié)能效益。

1.應(yīng)用環(huán)境分析

工藝流程如圖1所示：

圖1 丙烯收集系統(tǒng)工藝流程圖

在實(shí)際應(yīng)用中，工頻時(shí)每次啟動(dòng)壓縮機(jī)都是重載啟動(dòng)，啟動(dòng)起來(lái)十分不容易，同時(shí)還給工藝上帶來(lái)很大隱患，比如噪音大，啟動(dòng)電流大，影響設(shè)備壽命、壓力突變等。另外，由于負(fù)載的波動(dòng)性較大，電機(jī)很少在滿載情況下運(yùn)行，僅依靠關(guān)出口閥、打回流來(lái)調(diào)節(jié)流量，浪費(fèi)嚴(yán)重，能耗較高，運(yùn)行十分不經(jīng)濟(jì)。為了解決這一系列問(wèn)題，通過(guò)多方調(diào)研，決定采用高壓變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速改造。

2.系統(tǒng)方案提出

2.1高壓變頻器技術(shù)路線的選擇
目前，因?yàn)楣β势骷蛪旱南拗疲邏鹤冾l器沒(méi)有像低壓變頻器一樣，有統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。目前，市場(chǎng)上主流的高壓變頻器多采用單元串聯(lián)多電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：?

圖2 變頻器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由于這種結(jié)構(gòu)是利用低壓功率器件實(shí)現(xiàn)高壓，巧妙的避開了電力電子功率器件耐壓不足的問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)前端的移相變壓器，實(shí)現(xiàn)了多脈沖整流，具有對(duì)電網(wǎng)諧波污染小的優(yōu)點(diǎn)，有些廠家又把這種變頻器稱為“完美無(wú)諧波變頻器”。在變頻器的內(nèi)部控制上，利用功率單元輸出波形的移相疊加，形成多電平輸出電壓波形，可以直接適配普通國(guó)產(chǎn)異步電機(jī)，對(duì)電機(jī)的絕緣沒(méi)有特殊要求，并且具有脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，無(wú)共模電壓的明顯優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榧夹g(shù)成熟，低壓功率器件易于采購(gòu)，因此成為市場(chǎng)上的主流方案。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的Goodrive5000系列高壓變頻器

2.2一次主回路方案

主回路由用戶開關(guān)、3個(gè)高壓隔離開關(guān)QS1、QS2和QS3及高壓變頻器組成（如圖4）。其中要求QS2和QS3不能同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。高壓隔離開關(guān)QS1、QS2、SQ3加裝電磁鎖，電磁鎖的操作電源使用用戶開關(guān)的輔助觸點(diǎn)閉鎖。只有當(dāng)用戶開關(guān)斷開時(shí)，QS1、QS2、SQ3的電磁鎖才能得電，可以正常操作。在變頻運(yùn)行時(shí)，QS1和QS2閉合，QS3斷開，變頻器得電啟動(dòng)后，電機(jī)處于變頻運(yùn)行狀態(tài)；工頻運(yùn)行時(shí)，QS3閉合，QS1和QS2斷開，用戶開關(guān)閉合后，電機(jī)實(shí)現(xiàn)工頻直接啟動(dòng)，恢復(fù)改造前的運(yùn)行狀態(tài)。

圖4 一拖一手自動(dòng)旁路

3.整體使用效果

3.1現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)：
改變頻后比工頻運(yùn)行時(shí)的參數(shù)對(duì)比表：

?

?

功率差值：ΔP= Pd－Pb= 342－266=76kW

年節(jié)電量：ΔC= Cd－Cb= 76*7200=54.7萬(wàn)kW?h

節(jié)電率：（ΔP/Pd）×100% =（76/ 342）×100% =22%

節(jié)約電費(fèi)若以上網(wǎng)電價(jià)0.56元/度計(jì)算，則每年壓縮機(jī)改變頻可節(jié)約電費(fèi)為：54.7×0.56=30.6萬(wàn)元。

3.2變頻器運(yùn)行情況：

采用變頻調(diào)速后，帶來(lái)的最大好處有以下幾點(diǎn)：

1)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊很小；

2)壓縮機(jī)出入口壓力差降低了很多。以前壓差5公斤，設(shè)備嘯叫嚴(yán)重，能達(dá)到120分貝；改變頻后壓差為0.8公斤，噪音僅為75分貝左右。從而減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)機(jī)械損傷，降低了噪音，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，相應(yīng)地延長(zhǎng)了許多零部件的壽命；同時(shí)極大的減輕了對(duì)管道的沖擊，有效延長(zhǎng)了管道的檢修周期，減少了檢修維護(hù)開支，節(jié)約大量維護(hù)費(fèi)用；

3)輸入電流減少很多，以前電流很多都做了無(wú)用功，浪費(fèi)極大；

4)提高了功率因數(shù)。

4.客戶評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)離心式壓縮機(jī)改造前后的對(duì)比，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果，給用戶的生產(chǎn)降低了成本減少了生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)工作；目前英威騰GD5000高壓變頻器運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)持續(xù)，受到生產(chǎn)車間、維護(hù)班組和公司領(lǐng)導(dǎo)的高度評(píng)價(jià)。

5.結(jié)束語(yǔ)

我公司通過(guò)對(duì)循環(huán)氣壓縮機(jī)的電機(jī)變頻調(diào)速改造，有效解決了之前運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的啟動(dòng)困難問(wèn)題，改善了生產(chǎn)工藝，延長(zhǎng)了設(shè)備檢修周期，并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著高壓變頻器市場(chǎng)的進(jìn)一步成熟，將會(huì)有越來(lái)越多的設(shè)備列入改造之列，為國(guó)家的節(jié)能減排做出突出貢獻(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅