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关 键 词: 变频调速器、 节能 、 生产工艺
Abstract: This Paper describes the ApplicationalField in the petro chemical industry and Applicational example of inverter drive
Keywords: Variable frequency adjust speed Energy-saving 、 Productional Processing
1 石化行业采用变频调速的目的和应用场合
1.1 采用变频调速的目的
(1)风机、水泵和压缩机等为了节能而采用变频调速
石化行业大多数风机泵类都是变工况运行，而调速是风机，泵类节能最佳手段，在诸多风机、泵类调速方案中，交流电动机变频调速(η高，cosφ良)已成为首选方案。
(2) 为了满足工艺生产调速的技术要求
石化行业的下游产品，例如合成纤维涤纶、锦纶、睛纶、丙纶，维纶等生产装置(还有塑料薄膜加工业产线)要求调速范围广，调速精度高;多电动机严格同步或比例同步驱动(恒张力或无张力松驰加工)以及长周期可靠、稳定运行。因此，几乎无例外地采用鼠笼式电动机(或永磁式同步电动机)变频调速方案。
a) 原油开采和原油长距离输送中电动机的变频调速
我国的石油油田开采需靠注水泵来压水入井，潜油泵在井下集油，然后由抽油机(磕头机)把油提升出来，输油泵再将油管内的油压输送出去。因此，油田中注水泵、潜油泵、抽油机和输油泵(含天然气压缩机)等都是耗电的大户，占油田用电量的80%以上。一般油田离心式注水泵、长输管道输油泵及油田大功率的供水泵多为6kV电动机(个别也有3kV)，功率容量在800-2000kW。在这些领域推广应用高压变频调速节电技术前景非常好。
b) 石油化工装置中风机、水泵、压缩机电动机的变频调速。
从事炼油(或利用石油天然气)来制造乙烯、丙烯、人造橡胶等石油化工产品统称为石化行业。拥有大量泵类(水泵和其他物料泵)风机和压缩机等通用设备，其中60-70%变负载工况下运行，因此非常适宜推广交流电机变频调速。
c) 各种合成纤维(以石化产品为原料)生产装置，变频调速则是唯一，必选的方案。
2 变频调速在上海石化股份公司应用实例。
2.1 应用实例1
(1) 选用ABB公司ACS1000高压变频调速器，系统框图如图1所示。
[img]2005811915955193.gif[/img]
(2) 主要电气设备简介
l 进线整流变压器(输入隔离变压器)
1000kVA干式变压器，
6kV/1．9kV*2 ，△/△、Y接法
l 高压变频器
进口ABB公司 ACS1000系列
规格: ACS1013-A2-J0-00
容量: 800kW(1073HP)
输出额定电流: 166A(40℃为224A)
输出电压: 0-3.3kV，
输出频率: 0-60Hz
三相整流器: 12脉冲，二极管不可控整流器
三相逆变器: 三电平电路，电力电子器件IGCT
内带输出正弦滤波器。
l 高压电动机
高压电动机考虑旧机改造价格也不菲，更主要是为了安全可靠运行，最后决定向上海电机厂购买一台新电机。
型号 YPTK 630-6 3.3kV 164.7A 780kW
Y接法 50Hz
cosφe＝0.874 ηe＝94.8％
(3) 节能改造效益评估
＃208工业水泵高压变频调速节能项目已节能改造效益评估于2003年一季度投运。项目投资150万元。假设年运行5000小时，节电率平均为30％，预计可在2.5年之内回收投资。
另外，又一高压变频调速节能应用实例。1998年公司化工部6kV，550kW循环冷却水泵实施高压变频调速改造。采用循环水泵出口压力控制方案。设备如下:
l水泵:JSQ158-6 2300m3/h，
l电机:6kV，64A，550kW(6P，985r/min)
l变频器:(美)Robicon公司 VFD800kVA 6kV进，6kV出多功率单元串联拓朴结构。
l节电效益:1998年10月试车,投资120万元人民币，约在1.5年之内回收成本。
2.2 应用实例2
为了技术进步、降低能耗以及适应市场多品种的需求，上海石化公司涤纶事业部于1997年从德国ZIMMER公司引进一套3万吨/年短丝生产装置对原来#1线进行更新改造。
(1)新型引进生产线电气传动的特点是:
a) Siemens公司SIMOVERT 6SE70系列共用直流电源多电机同步(或比例同步)变频调速系统;
b) 前纺抽丝机采用高精度逆变器(inverter)和永磁同步电动机开环控制系统;
c) 为了防止电网瞬时失电和瞬时低电压造成变频器停车，(纺丝计量泵的停车会酿成巨大的经济损失)，采用Siemens公司system型UPS(不间断电源)，可保证纺丝计量泵的连续运行;
d) 后纺(牵伸、卷曲机)装置原来采用直流电动机，机械长边轴传动，通过PIV(机械无级变速器)来调节牵伸倍数。新型共用直流电源多电机逆变器调速系统，通过频率设定十分方便调节牵伸倍数。由于后处理设备单元功率较大(几十～几百kW)，所以采用异步电动机转速闭环控制的变频调速。
(2) 前纺纺丝机的变频调速系统
a) 前纺装置的生产工艺流程b) 前纺纺丝机对电气传动的基本要求
l 为了保证涤纶短纤维的纤度均匀一致。因此要求32台纺丝计量泵的转速必须严格同步，其精度为0.01-0.05%;
l 为了满足纤维多品种的要求，纺丝计量泵转速调节范围约为3:1-5:1;
l 为了避免纺丝计量泵停车后的巨大经济损失，应具有高度可靠性，能抵御瞬时停电和低电压的能力。
c) 新1＃生产线采用UPS供电的前纺部分变频调速系统(3) 后纺牵伸卷曲机的变频调速系统
前纺装置盛丝桶内丝束是未牵伸丝无法直接使用，尚需进行后处理—热牵伸(拉伸3.2～3.6倍)、卷曲、热定型、切断、打包才能作涤纶短钎维出厂。
a) 后处理的生产工艺流程(图4示)
b) 后处理对电气传动的基本要求
为了拉丝，采用七辊联合牵伸机(蒸汽紧张热定型)实现3.2～3.6倍牵伸比(即三道牵伸机应比头道牵伸机线速度快3.2～3.6倍)。原来采用一台直流电动机长边轴传动，牵伸比是通过PIV(机械无级变速器)调节来实现。由于直流电机维护困难，加之PIV磨损打滑不保证精确的牵伸倍数，造成故障多，纤维质量不稳定。所以新后处理装置采用共用直流电源多逆变器—多电机变频调速系统。
(4) 新1＃涤纶短丝后处理装置变频调速系统(如图5)
[img]2005811935779725.gif[/img]
采用共用直流母线可自适应调整在不同牵伸比例条件下被拖电动机的制动力矩。一旦电动机转速超过设定值，便进入了再生发电制动状态。一方面被拖电动机变成发电机，发出的电能经续流二极管整流变成直流回馈到直流母线，电动机不仅无须从电网吸收能量，还可将制动能量供给其他逆变器，既可稳定直流母线电压，又由于电动机容量较大(如第二牵伸机电动机为500KW)，电能节约也相当可观。另一方面，被拖电动机处于制动状态，保证牵伸倍数不变。所以只要设置相应的频率比，就能控制转速比，确保了牵伸比控制精度。
3结束语
引进Zimmer公司涤纶短丝3万吨/年生产线，自1997年至今，五年多来，在#1新生产线变频调速系统(共用直流电源和UPS供电系统)的应用效果说明:#1生产线更新改造是成功的，设备运行的可靠性大大提升，技术性能和维护保养方面都有显著的进步。
限于篇幅文章只能扼要地介绍了石化行业变频调速技术的应用概要和略举2-3个应用实例。归纳起来，石化行业的上游生产大多为单电机大容量(高压)风机，泵类和压缩机的节能为目的变频调速系统。而石化下游生产，特别是合成纤维装置则旨在提升产品的质量和产量，多为小功率多机电，同步或比例同步，高精度的变频调速系统。
随着变频器的质量和可靠性进一步提高，变频器的市场价格进一步下降，可以遇见，变频调速在石化行业的就应用将越来越广泛。