關(guān)鍵詞：離心式循環(huán)壓縮機 高壓變頻器 節(jié)能
1.應用環(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
在實際應用中，工頻時每次啟動壓縮機都是重載啟動，啟動起來十分不容易，同時還給工藝上帶來很大隱患，比如噪音大，啟動電流大，影響設(shè)備壽命、壓力突變等。另外，由于負載的波動性較大，電機很少在滿載情況下運行，僅依靠關(guān)出口閥、打回流來調(diào)節(jié)流量，浪費嚴重，能耗較高，運行十分不經(jīng)濟。為了解決這一系列問題，通過多方調(diào)研，決定采用高壓變頻器對電機進行調(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，因為功率器件耐壓的限制，高壓變頻器沒有像低壓變頻器一樣，有統(tǒng)一的拓撲結(jié)構(gòu)。目前，市場上主流的高壓變頻器多采用單元串聯(lián)多電平的拓撲結(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現(xiàn)高壓，巧妙的避開了電力電子功率器件耐壓不足的問題。同時通過前端的移相變壓器，實現(xiàn)了多脈沖整流，具有對電網(wǎng)諧波污染小的優(yōu)點，有些廠家又把這種變頻器稱為“完美無諧波變頻器”。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產(chǎn)異步電機，對電機的絕緣沒有特殊要求，并且具有脈動轉(zhuǎn)矩小，無共模電壓的明顯優(yōu)點。因為技術(shù)成熟，低壓功率器件易于采購，因此成為市場上的主流方案。
圖3 現(xiàn)場運行的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不能同時閉合，在機械上實現(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)的輔助觸點閉鎖。只有當用戶開關(guān)斷開時，QS1、QS2、SQ3的電磁鎖才能得電，可以正常操作。在變頻運行時，QS1和QS2閉合，QS3斷開，變頻器得電啟動后，電機處于變頻運行狀態(tài)；工頻運行時，QS3閉合，QS1和QS2斷開，用戶開關(guān)閉合后，電機實現(xiàn)工頻直接啟動，恢復改造前的運行狀態(tài)。
圖4 一拖一手自動旁路
3.整體使用效果
3.1現(xiàn)場技術(shù)數(shù)據(jù)：
改變頻后比工頻運行時的參數(shù)對比表：
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工頻 |
變頻 |
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電機轉(zhuǎn)速 |
2980r/min |
2420r/min |
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輸入電流 |
47A |
27A |
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功率因數(shù) |
0.7 |
0.95 |
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出口閥門（FV1001）開度 |
35%-40% |
100% |
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入口壓力 |
1.35MPa |
1.35MPa |
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出口壓力 |
1.85MPa |
1.73MPa |
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壓力差 |
0.5MPa |
0.38MPa |
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出口流量 |
20190m3/h |
18455m3/h |
功率差值：ΔP= Pd－Pb= 342－266=76kW
年節(jié)電量：ΔC= Cd－Cb= 76*7200=54.7萬kW?h
節(jié)電率：（ΔP/Pd）×100% =（76/ 342）×100% =22%
節(jié)約電費若以上網(wǎng)電價0.56元/度計算，則每年壓縮機改變頻可節(jié)約電費為：54.7×0.56=30.6萬元。
3.2變頻器運行情況：
采用變頻調(diào)速后，帶來的最大好處有以下幾點：
1)電機實現(xiàn)軟啟動，電機啟動電流遠遠小于額定電流，啟動時間相應延長，對電網(wǎng)沖擊很?。?/p>
2)壓縮機出入口壓力差降低了很多。以前壓差5公斤，設(shè)備嘯叫嚴重，能達到120分貝；改變頻后壓差為0.8公斤，噪音僅為75分貝左右。從而減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對電機機械損傷，降低了噪音，有效的延長了電機的使用壽命，相應地延長了許多零部件的壽命；同時極大的減輕了對管道的沖擊，有效延長了管道的檢修周期，減少了檢修維護開支，節(jié)約大量維護費用；
3)輸入電流減少很多，以前電流很多都做了無用功，浪費極大；
4)提高了功率因數(shù)。
4.客戶評價
通過對離心式壓縮機改造前后的對比，達到了預期的節(jié)能效果，給用戶的生產(chǎn)降低了成本減少了生產(chǎn)設(shè)備的維護工作；目前英威騰GD5000高壓變頻器運行穩(wěn)定，生產(chǎn)持續(xù)，受到生產(chǎn)車間、維護班組和公司領(lǐng)導的高度評價。
5.結(jié)束語
我公司通過對循環(huán)氣壓縮機的電機變頻調(diào)速改造，有效解決了之前運行過程中出現(xiàn)的啟動困難問題，改善了生產(chǎn)工藝，延長了設(shè)備檢修周期，并且取得了良好的經(jīng)濟效益。隨著高壓變頻器市場的進一步成熟，將會有越來越多的設(shè)備列入改造之列，為國家的節(jié)能減排做出突出貢獻。
參考文獻
[1]《Goodrive5000系列高壓變頻器產(chǎn)品說明書》深圳市英威騰電氣股份有限公司
[2] 仲明振 趙相賓 《高壓變頻器應用手冊》機械工業(yè)出版社 2010-09出版
