永磁调速在航煤加氢装置空冷器上的应用

韩晓辉　卢桂萍　吴立波

【摘  要】以某炼油厂航煤加氢精制装置设计为例，在干式空冷器温控流程上选择永磁调速代替变频调速，对比分析了常规变频调速与永磁调速的优缺点，通过在航煤加氢装置空冷器上的成功应用，说明了永磁调速在干式空冷器上应用的可行性和合理性，为炼化企业节能改造提供了参考建议和方向。

【关键词】永磁调速;变频调速;空冷器;节能设计

永磁调速^[1～2]技术是近年来开发的一项突破性新技术，是针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术，它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生谐波且低速下不造成电动机发热的优良调速特性，更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。变频调速技术是在电动机供电电源与电动机定子间加入一个可改变电动机供电电源频率的变流装置，将通常50Hz工频交流电源变为频率可调的交流电源的调速技术。

永磁调速器是通过改变电动机与负载之间的滑差实现调速的，打破了传统的调速观念，作为近几年来最先进的交流调速技术，有着调节方便，节能效果好，没有谐波污染或电磁干扰等优点，得到了广泛的应用。

1.项目简介

中石油A石化公司原油加工量980万吨/年，两套常减压蒸馏装置的常压一线馏分产量可以达到50万吨/年作为航煤的原料。该公司目前航煤产量25万吨/年，主要供中航油B省分公司作为3号喷气燃料。A石化提出新建一套25万吨/年航煤精制装置，把全厂航煤产量提到50万吨/年左右，以满足B未来对航煤市场的需求，同时减少柴油产量，降低柴汽比，提高企业经济效益。

新建一套25万吨/年航煤加氢精制装置，以常减压装置的常一线油为原料，采用中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院（RIPP）开发的航煤临氢脱硫醇RHSS技术及专用催化剂RSS-2，生产航煤。

该航煤加氢精制装置包括反应部分（包括循环氢压缩机）、分馏部分和公用工程三部分组成。

2.干式空冷器节能型式选择

实现调速的办法主要有变频调速、液耦调速以及永磁调速等。目前，炼油厂空冷器节能主要采用变频调速方式。考虑到功率较小，特别适合永磁调速，因此，本项目创新性的由变频调速设计成永磁调速器调速。该装置包空冷器规格及配套永磁调速器型号见表1：

3调速系统优缺点对比

3.1永磁调速系统

永磁调速器控制系统简图1如下：

Fig.1  Sketch Map of Permanent Magnet Governor Control System

永磁調速具有调速节能、振动小、噪声低、可靠性强、软启动、轻载启停和过载保护及无谐波等特点^[4～6]。

3.2变频调速系统

变频调速是通过改变定子电源的频率来改变同步频率实现电动机调速的。在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，具有高效、调速范围宽（10%-100%）和准确度高等性能，节电效果可达到30%-40%。变频器技术运用时间较长，技术相对成熟，设备运行平稳，故障率较低。

由于变频器的变流过程都是由半导体电力电子器件进行整流及逆变而实现的。而变流过程需要电力电子器件能承受相应工作电压，同时在变流过程中产生功率损耗。功率损耗与通过变流装置的电能功率成正比，在一定程度上影响了节电率。另外，变频器的寿命约为8年，且随着使用年限的增加，故障率逐年提高，同时，变频器运行维护费用高，厂家配件贵，维护保养难度较大。

通过对比，永磁调速投资少、运行成本低，适用于本项目中空冷器出口温度控制调节节能需要。

4永磁调速器与干式空冷器的控制流程设计

为确保达到安全有效节能的目的，控制物料出口温度，通过永磁调速器调节风机转速。其中每片空冷器配置3台风机，编号ABC，每片空冷器设计两台永磁调速器，分别对应编号BC的风机，为避免物料出口温度假指示，每台空冷器出口管道设计两个测温点，实现二取二控制，温度高于设计值时通过永磁调速器加大风机转速，温度低于设计值时降低风机转速实现变风量温度调节。

控制流程说明具体如下：

每台风机永磁调速装置需配置1台就地端子箱，端子箱可显示风机转速信息。调速装置的控制信号源为空冷介质出口温度，此温度信号单独接入DCS中，调速装置的监控全部在DCS中完成，就地端子箱预留与DCS的硬接线接口。

AI信号：①导磁盘温度信号4～20mA，设报警值，温度变送器发送。测量范围0～200℃，报警值120℃，高高报警130℃。②电动执行器位置反馈4～20mA。③空冷电机转速4～20mA，0～1500r/min。

AO信号：电动执行器调节指令4～20mA。现场提供一路380VAC电源（三相四线制）至就地端子箱：电压：380VAC，功率：5KW。

5结论与建议

实践证实永磁调速器可以在炼油航煤加氢装置空冷器上使用，通过永磁调速器与空冷器的配合能够实现调速节能的目的，经过与工厂现有同类装置进行对比，使用永磁调速器的空冷器电流下降约10-30%，风机振动也略有下降。永磁调速器作为一种新的节能方法，在实际应用中表现出了节能效果好、运行可靠等优点，基本达到了预期设计效果，建议在炼油装置空冷器上推广使用。

参考文献：

[1]王海强.永磁调速使用现状分析[J].中国新技术新产品，2019 NO.2（上）：9-10.

[2]卢永.永磁调速在机泵节能改造的应用[J].石油石化节能，2013（10）：32-35.

[3]张树顺.永磁调速在石油化工企业的应用[J].电气应用，2020年第39卷第3期：4-8.

[4]贺运初，潘树林，王满.永磁调速器在泵与风机节能中的应用[J].电站辅机，2015年第36卷第4期：47-51.

[5]魏波.裂解炉引风机永磁调速控制改造[J].齐鲁石油化工，2018，46（4）：294-296.

[6]于秋海，任慧霞，陈宝寿，尹绪杰，刘伟刚.筒式永磁调速器在硫黄回收装置制硫燃烧炉鼓风机上的应用分析[J].中外能源，2020年第25卷：69-74.

作者简介：

韩晓辉，男，高级工程师，1976，2008年硕士毕业于长春工业大学工业催化专业，现主要从事炼油装置油品精制、氢气提纯、精细化工、生物能源转化及聚烯烃催化剂制备工艺的工程设计工作。