变频调速技术在加热炉风机节能中的应用

邓海峰 赵峰

1.大庆石化公司化工一厂供电车间 黑龙江大庆 163714 2.山东嘉烨电力设计院有限公司 山东临沂 276000

中国石油大庆石化公司是集化工、炼油、化肥进行配套生产的国有型石油化工联合企业，公司一直致力于依靠科技进步挖潜增效，来实现节能降耗，优化生产运行。

中国石油大庆石化公司一厂共有E1、E2、E3三套乙烯装置，E3装置裂解炉风机主要工作原理是采用AB变频器来控制风机的转速，并采用远程或就地控制风机的起停、调速。E1、E2装置的裂解炉风机的风量大小主要由裂解炉风机的电动调节阀控制裂解炉风机开口度来改变风量，这种调节方式的调节精度差，技术落后，很难满足现代化企业生产的要求。如果改变控制方式，可达到节约电能的目的和对频率大小的闭环控制[1]。

1 风机类负载的相关性质分析

在石化企业中，电动机有着诸多类型的负载，按照负载特性可分为：恒功率、恒转矩以及平方转矩等机械特性。恒转矩的负载如厂里的卷扬机、起重机；恒功率的负载比如说机械厂的金属切削机床等；而平方转矩类负载如风机、水泵。

设计人员一般在设计和选型时，都会考虑预留20%-30%的裕量，在生产中，通过调节阀门对风机风量进行调节，当生产需求小风量时，而电动机在额定功率下运行，能耗大；如采用变频器对风机进行变频调节从而改变风机风量大小，取消阀门这个环节，不再需要通过阀门进行截流调节，管路阻尼最小化，能耗也大大减小。

图1 采用阀门控制风量的加热炉

2 电机调速的几种方案

由电机转速公式n=n1（1-s）可知，只有通过改变电源频率f1、电动机磁极对数p、或转差率s其中的某一个参数，才能达到调速的目的，而这三者中，只有变频调速是无极调速，可以实现对风量控制的平滑调节。

3 安装变频装置

（1）在其风机系统之中应用变频调速运行形式来对频率进行调节，进而依据生产工况的具体风量情况的具体变化那么就可以通过就地或远程来对风机电机的转速进行调节，实现风量保持稳定，推进设备使用寿命的延长，减轻操作员工的劳动强度。风机有着较好的调速范围、增强了过载能力。

（2）在节电控制这个环节中，加装变频调速装置，则可以一劳永逸的解决节约电能这个问题，并可使系统的工作状态达到平稳。变频器的变频调节用于控制和调节风扇的速度，这相当于降低空气阻力和节能的方法。将变频调速方法与调整普通装置中常用的普通装置的风量的方法进行比较。则有着十分显著节约电能效果。风机这种设备应用变频调速后，通常使用节约电能的效果均值也可以达到30-50%[2]。

4 利用压力检测装置调节风量大小的闭环控制

可以设置电机转动的频率，则是对加热炉做好人为的对各种管道风量大小来进行合理的设置，同时通过对安装压力检测装置的管道风量进行采样，其采样的风量的相关数值可以转换为电信号，反馈给变频器，变频器可以通过具体检测到的风量大小的电信号同具体需要的电动机频率电信号之间进行比较，可以有效调节电动机转动频率在规定范围中，加热炉风机电气控制系统的闭环调节就这样做到。变频器的闭环控制功能相对于用户来说是方便的功能，变频器设置较为灵活的硬件输入端子，可以适合应用多种类型的传感器之中。目前，化工一厂大乙烯装置裂解炉风机自开工以来一直使用变频装置，该变频装置具有性能稳定可靠，节能效果明显，而且某些技术进步。

5 使用变频风机后的节能分析

可以通过对于控制加热炉风机控制系统的变频器进行加装，节能效果显著，实现对加热率风量大小做好一定精度控制，与此同时有效提升设备的利用率。根据我厂的裂解炉风机参数，额定功率450kW，在裂解炉风机的运行过程中的最大转速为699r/min；日常工作转速约为599r/min，根据公式每小时消耗电能约等于P1＊=450＊=64kWh，采用变频调速装置可实现平均每小时电能节约64kWh，变频装置的优越性可以在能耗降低等诸多方面得到体现。在变频加热炉风机得到有效运行后，运行平稳。因为自身保护功能较为完备，维修的频率较低。

1台加热炉引风机，按照320天/年生产计算，节约电耗成本为：64kWh/h×24h×320d×0.5元/kWh=24.57万元；实践证明，变频调速该技术应用在裂解炉风机设备中，取得了显著的节约电能的效果。风机采用频率变换装置不仅具有自动化的一个高的水平，而且还提高了设备的工作效率的电控系统，大大削减了设备的维护以及维修支出，并减少生产中断的频率，和连续的稳定性和石化行业的健康发展。它具有重要的意义[3]。

6 结语

变频调速技术是一种领先的电气技术，由于其独特的性能被广泛的使用在各大企业的电气控制中，目前我厂新建大乙烯装置裂解炉风机已采用此技术，随着变频技术在我厂的推广应用，将为我们的节能降耗及工艺流程做出贡献。