高压变频器在石化生产中的应用
发布时间：2010-8-2 12:02
发布者：lavida
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1 引言 2005年初，某石油化工企业原有年产5万吨/年ABS树脂装置，由于市场需求过大，决定扩能到10万吨/年，扩能改造需要增加的挤压造粒系统。原有的挤压机采用直流电动机，虽然直流机具有良好的起动性能、较强的过载能力，能在很宽的范围内平滑而经济地调速。但直流机换向器需要经常检查和维修，碳刷必须定期更换，不但工作量大，维修费用也高，还不能长时间连续生产。为了解决这个问题，本次扩能改造决定采取变频调速控制的三相鼠笼型感应电动机传动方案。 2 生产工艺系统的要求 ABS树脂挤压机为本次扩能改造的核心设备，为了保证ABS树脂的正常生产，挤压电机可靠性高，才能保证ABS挤出颗粒的稳定。挤压电动机对变频调速系统有以下要求:要长周期无故障运行，能在很宽的范围内平滑而高效地调速，可根据原料掺合的供给量升、降速，能够满足不同生产牌号调节挤出量，具有远程监控操作功能。 3 设备选型 对比国内外市场上不同的高压变频调速方案，ABB公司的ACS1000高压变频器性能特征能够满足生产需要，选用了ABB公司的6000V/1903V×2/1015kVA×2隔离变压器、ACS1013中压变频器和1630kW四级电动机，作为挤压机系统的主要设备，干燥、切粒等辅助设备单独选型。 4 ACS1000高压变频器的应用特点 ACS1000是应用于鼠笼式感应电机的三相变频器。采用成熟的微处理器控制技术来监控电机的电磁状态。这些数据配合直接转矩控制技术（DTC）可以达到完美的无传感器电机控制。三相交流电源通过隔离变压器双路输出对整流桥供电，如附图所示，降低了整流桥正反相耐压。为了获得12脉波整流，隔离变压器两个副边绕组之间保持30°的相位差，接线时，注意一个绕组为星形接法，另一个绕组为角形接法。  附图ACS1000结构图 ACS1000变频器的各项控制指标由通讯接口到DCS中，CDP312控制盘是基本的用户接口，通过它监控、修改参数和控制ACS1000变频器的运行，实现了本地控制和远程控制，采用DCS对柜内的开关信号进行逻辑处理，以及与现场各种操作信号和状态信号协调，并且可根据用户的需要扩展控制开关量，增强系统的灵活性。变频器可由上位机控制进行调速操作，当进料量大时高速运行，当进料量小时低速运行。完全可以满足工艺要求。通过DCS可以远程监控，利于设备的远程诊断和维护。 ACS1000高压变频器使用的软件工具包括DrivesWindow软件和DrivesSupport软件，这些软件工具在线工作，能够进行起动和维护操作。DrivesWindow软件用来调试和维护变频器，目标传动在初始化过程中自动识别。DrivesWindow是ACS系列产品的通用软件，窗口环境和用户友好的人机界面使该软件容易学会和使用。所具备的硬件和软件保护特性可以有效地保护变频器免受非正常的操作和设备误动作所造成的故障和损坏。 5 遇到的问题及解决方案 安装调试完成后，试运行过程中出现了变频器内部温度报警停车。经过分析，当时正是中午，阳光直射到变频器上，室内温度较高，跳车的原因应当是外部温度过高影响变频器内部热量的散发所致。为此，在变频器室内增加了双层玻璃窗，增设了窗帘，房屋进行了全密封处理，增加一台空调，使室内温度控制在20℃左右，安装完成后问题得到有效解决，没有类似情况的发生。同时，增加了室内温度报警点，引入DCS中，随时监视室内温度，把室内报警温度设定在30℃,做到了提前报警，保证生产线的安全运行。 6 设备运行情况 通过一年多的运行，ACS1000变频器运行期间没发生故障，保证了生产的正常进行，产品质量明显好于以前的生产线。控制方便，随时可以在DCS中实现，达到了理想效果。能够在0-66Hz范围内连续可调和软起动、软停机，减少了对电动机和挤压机设备的机械冲击，实现了电网电压的平稳运行，当系统电压有波动时仍能正常运行，抗电网波动能力强。经过电能质量分析仪测试得到谐波含量较低，电力污染小，功率因数高的结果。按照正常的生产负荷，功率因数一直在0.95-0.97之间。当ABS粉料掺合不够均匀时，具有较强的承受过载能力，没有出现短时间过载跳车现象。在变频器正常工作过程中，除了风机的声音以外，几乎没有其它噪声。当设备停车检修时，不需要把物料全部排出，可以直接停止变频器，检修完成后，可以随时开机运行，完全可以在大转矩下起动。由此减少了中间半成品过渡料排出的损失，也降低了劳动强度。尤其在ABS-750产品质量控制过程中，实现了以往直流机无法达到的效果，产品各项技术指标稳定，与世界技术指标相媲美，2006年被评为全国用户满意产品。产品利润明显提高，成为全国畅销产品。 7 节能效果实测分析 实际节能效果按每年节约的事电量计算。当挤压机挤出物料达到100%设计负荷时，在高压柜实际测得运行数据如下。电压6000V，电流115A（实际平均运行电流为112A），功率因数0.97。 挤压机满负荷变频运行功率为: 1.732×U×I×cos∮=1.732×6×115×0.97=1159kW 电动机的额定功率为1630kW，如果一年按照连续运行350天计算，则节能: W=（1630—1159）kW×350×24h=3，956，400kWh 按照当地企业内部供电价格0.4元/kW·h计算，可得每年节约电费158万元以上。 8 结束语 高压变频器近几年在我国的发展经历了一个逐渐发展过程，认识的程度是随着生产需要和实际应用得到不断提高。ABBACS1000已经不断的把他的独特设计和先进性能带到我们的生产中，应当说10万吨/年ABS产品扩能设备选型是成功的，既满足了工艺生产技术要求，也实现了企业节能目标，性价比高，投资回报率大，为石油化工企业生产中，5000kW以下大功率高压变频器的采用积累了宝贵的经验。尤其可以在大型石油化工企业ABS、PP、PS、HDPE、LDPE树脂生产中，可广泛的应用，单条生产线最大可以实现40万吨/年的生产能力。ABBACS1000高压变频器是非常适用于我国高压电动机交流调速控制的变频器。 |
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