永磁調速在航煤加氫裝置空冷器上的應用

韓曉輝　盧桂萍　吳立波

【摘? 要】以某煉油廠航煤加氫精制裝置設計為例，在干式空冷器溫控流程上選擇永磁調速代替變頻調速，對比分析了常規變頻調速與永磁調速的優缺點，通過在航煤加氫裝置空冷器上的成功應用，說明了永磁調速在干式空冷器上應用的可行性和合理性，為煉化企業節能改造提供了參考建議和方向。

【關鍵詞】永磁調速;變頻調速;空冷器;節能設計

永磁調速^[1～2]技術是近年來開發的一項突破性新技術，是針對風機、泵類離心負載調速節能的適用技術，它具有高效節能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環境下應用、極大減少整體系統振動、減少系統維護和延長系統使用壽命等特點。尤其是其不產生諧波且低速下不造成電動機發熱的優良調速特性，更使其成為風機及泵類設備節能技術改造的首選。變頻調速技術是在電動機供電電源與電動機定子間加入一個可改變電動機供電電源頻率的變流裝置，將通常50Hz工頻交流電源變為頻率可調的交流電源的調速技術。

永磁調速器是通過改變電動機與負載之間的滑差實現調速的，打破了傳統的調速觀念，作為近幾年來最先進的交流調速技術，有著調節方便，節能效果好，沒有諧波污染或電磁干擾等優點，得到了廣泛的應用。

1.項目簡介

中石油A石化公司原油加工量980萬噸/年，兩套常減壓蒸餾裝置的常壓一線餾分產量可以達到50萬噸/年作為航煤的原料。該公司目前航煤產量25萬噸/年，主要供中航油B省分公司作為3號噴氣燃料。A石化提出新建一套25萬噸/年航煤精制裝置，把全廠航煤產量提到50萬噸/年左右，以滿足B未來對航煤市場的需求，同時減少柴油產量，降低柴汽比，提高企業經濟效益。

新建一套25萬噸/年航煤加氫精制裝置，以常減壓裝置的常一線油為原料，采用中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院（RIPP）開發的航煤臨氫脫硫醇RHSS技術及專用催化劑RSS-2，生產航煤。

該航煤加氫精制裝置包括反應部分（包括循環氫壓縮機）、分餾部分和公用工程三部分組成。

2.干式空冷器節能型式選擇

實現調速的辦法主要有變頻調速、液耦調速以及永磁調速等。目前，煉油廠空冷器節能主要采用變頻調速方式?？紤]到功率較小，特別適合永磁調速，因此，本項目創新性的由變頻調速設計成永磁調速器調速。該裝置包空冷器規格及配套永磁調速器型號見表1：

3調速系統優缺點對比

3.1永磁調速系統

永磁調速器控制系統簡圖1如下：

Fig.1? Sketch Map of Permanent Magnet Governor Control System

永磁調速具有調速節能、振動小、噪聲低、可靠性強、軟啟動、輕載啟停和過載保護及無諧波等特點^[4～6]。

3.2變頻調速系統

變頻調速是通過改變定子電源的頻率來改變同步頻率實現電動機調速的。在調速的整個過程中，從高速到低速可以保持有限的轉差率，具有高效、調速范圍寬（10%-100%）和準確度高等性能，節電效果可達到30%-40%。變頻器技術運用時間較長，技術相對成熟，設備運行平穩，故障率較低。

由于變頻器的變流過程都是由半導體電力電子器件進行整流及逆變而實現的。而變流過程需要電力電子器件能承受相應工作電壓，同時在變流過程中產生功率損耗。功率損耗與通過變流裝置的電能功率成正比，在一定程度上影響了節電率。另外，變頻器的壽命約為8年，且隨著使用年限的增加，故障率逐年提高，同時，變頻器運行維護費用高，廠家配件貴，維護保養難度較大。

通過對比，永磁調速投資少、運行成本低，適用于本項目中空冷器出口溫度控制調節節能需要。

4永磁調速器與干式空冷器的控制流程設計

為確保達到安全有效節能的目的，控制物料出口溫度，通過永磁調速器調節風機轉速。其中每片空冷器配置3臺風機，編號ABC，每片空冷器設計兩臺永磁調速器，分別對應編號BC的風機，為避免物料出口溫度假指示，每臺空冷器出口管道設計兩個測溫點，實現二取二控制，溫度高于設計值時通過永磁調速器加大風機轉速，溫度低于設計值時降低風機轉速實現變風量溫度調節。

控制流程說明具體如下：

每臺風機永磁調速裝置需配置1臺就地端子箱，端子箱可顯示風機轉速信息。調速裝置的控制信號源為空冷介質出口溫度，此溫度信號單獨接入DCS中，調速裝置的監控全部在DCS中完成，就地端子箱預留與DCS的硬接線接口。

AI信號：①導磁盤溫度信號4～20mA，設報警值，溫度變送器發送。測量范圍0～200℃，報警值120℃，高高報警130℃。②電動執行器位置反饋4～20mA。③空冷電機轉速4～20mA，0～1500r/min。

AO信號：電動執行器調節指令4～20mA?，F場提供一路380VAC電源（三相四線制）至就地端子箱：電壓：380VAC，功率：5KW。

5結論與建議

實踐證實永磁調速器可以在煉油航煤加氫裝置空冷器上使用，通過永磁調速器與空冷器的配合能夠實現調速節能的目的，經過與工廠現有同類裝置進行對比，使用永磁調速器的空冷器電流下降約10-30%，風機振動也略有下降。永磁調速器作為一種新的節能方法，在實際應用中表現出了節能效果好、運行可靠等優點，基本達到了預期設計效果，建議在煉油裝置空冷器上推廣使用。

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作者簡介：

韓曉輝，男，高級工程師，1976，2008年碩士畢業于長春工業大學工業催化專業，現主要從事煉油裝置油品精制、氫氣提純、精細化工、生物能源轉化及聚烯烴催化劑制備工藝的工程設計工作。