变频器在焦化厂风机变频改造上的应用

、现状

某焦化厂炼焦炉鼓冷系统有两台400kW离心风机，一用一备，安装在两台初冷器之前，即一台鼓风机同时对两台初冷器中的煤气进行抽取。工艺上要保证初冷器内维持120Pa正压，则鼓风机需要调速，原系统采用液力偶合器调速。另外，还要求两台初冷器内的正压相同，均为120Pa。原系统是在初冷器的出口处设置手动阀门用人工调节，在调节过程中，不仅要调节阀门的开度，还要同时调节液力偶合器的油压，以此调节风机的转速。阀门和转速都要调节，二者又有一定的偶合度，常常顾此失彼，很难达到工艺要求。另外，液力偶合器调速的稳定性较差及调速的不方便，而且效率低，为满足生产工艺的要求和节能，需要对其进行改造。

二、改造方案

出于节能考虑，将液力偶合器调速改为变频调速。为控制两初冷器内的压力，采用压力闭环控制和电动阀结合控制，该方法是在1#初冷器和2#初冷器上安装两只压力变送器，变送器压力值代表初冷器内的压力值。以1#初冷器变送器的反馈值来控制变频器的输出频率，使其稳定在120Pa的压力上。但是1#初冷器和2#初冷器的出口风道是并联的，由于某些因素，1#初冷器和2#初冷器的压力值可能不相等，这时，由调节器送出的信号到2#初冷器电动调节阀，调节器阀门的开度，使1#初冷器和2#初冷器的压力值相等。但是电动阀的调节影响总压力值，2#初冷器出口处的压力变送器将检测到的压力信号送变频器，由变频器使风机电机升速或降速，维持工艺要求的压力值在120Pa。调节过程要经过几次的反复调节，无需人工介入，都是自动进行的。炼焦鼓冷系统控制示意图如图1所示：

图1 炼焦鼓冷系统控制示意图

三、改造方案的电气原理图和控制原理

1﹑变频器采用森兰SB61P400。考虑到电机是一用一备，为节省投资，两台风机电机共用一台变频器，当电机需要倒换时，仅改变电机外部的接线，变频器控制原理图如图2所示。PT为压力变送器，为四线式的压力变送器接线，还有两根电源线未画出。R为给定调节，也可以用操作面板给定。KM1﹑KM2控制那台电机运行。

图2 变频器控制原理图

因为液力耦合器的效率较低，改造时不需要保留，可将其拆除。留下的空位可装一台减速箱，减速箱的减速比的选择，根据工艺条件决定。即变频器输出频率50（60）Hz时，风机输出最大风量。为减少减速箱安装时的工作量，减速箱需认真选择。

2﹑压力变送器的安装

压力变送器要正确的反映初冷器的压力值，安装位置值得研究，显然安装在初冷器上，即可。为简化控制，用一号初冷器压力变送器的信号反馈到变频器，由此控制一号初冷器的压力；二号初冷器的压力变送器的信号送到电动调节阀调节器上，控制阀门的开度，以平衡两初冷器的压力值。如图1所示。

四﹑节能

改造过程中，去掉了液力耦合器后换为一台1.25︰1的减速箱。生产运行时，变频器的输出频率在34Hz上下变动，计算节能效果如下：

400kW风机风量从100%降低到70%，由于流量与转速一次方成正比，因此转速可以降低70%，负载功率理论上降为34.3%，如果变频调速效率按0.95算，再考虑电动机效率在低功率时和管道系统效率有所下降，电网总输入功率约：

400×（34.3%/0.95/0.85/0.95）=400×44.71%=178.84kW

如果采用液力偶合器，其效率按0.665计算，电网总输入功率为

400（34.3%/0.665/0.85/0.95）=400×63.87%=255.12kW，

二者之差为节约的电能，即：

255.12-178.84=76.28kW

全年按300日计算，年节电:

76.28×300×24=549216kWh。

据实际检测本系统节能在21.9%，不到一年可收回投资，取得了非常好的经济效益。