1 概述
　　近年來國家倡導節(jié)能減排，我公司積極響應國家節(jié)能增效的政策，節(jié)能產(chǎn)品在我公司得到了大量推廣，集團公司2006年新上焦化裝置的兩臺輻射進料泵通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進焦化爐輻射段的進料流量，調(diào)節(jié)閥正常開度在30%左右，大量能量消耗在調(diào)節(jié)閥節(jié)流上。調(diào)節(jié)閥前壓力高達3.8Mpa,操作極不穩(wěn)定，且調(diào)節(jié)閥沖刷十分嚴重，正常使用壽命為1.5個月左右，造成極大維修成本，為減少電能浪費，節(jié)約成本，集團公司決定對焦化輻射進料料泵進行節(jié)能改造。

　　目前市場上高壓變頻器產(chǎn)品較多，變頻調(diào)節(jié)類型多種多樣，國外產(chǎn)品價格相對較高，正和集團在節(jié)約成本的策略前提下，考慮到某些國產(chǎn)高壓變頻器設(shè)備水平已接近國際水平，能滿足運行要求，集團公司根據(jù)掌握的變頻器資料，公開招標，進行性價比比較，結(jié)果山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的JD-BP37-500F型高壓變頻調(diào)速器勝出。

2 風光高壓變頻器的性能及結(jié)構(gòu)
2.1 風光JD-BP37系列高壓變頻器優(yōu)勢和特點
　　風光JD-BP37系列高壓變頻器與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，在產(chǎn)品功能設(shè)計、產(chǎn)品質(zhì)量保障措施、系統(tǒng)安全設(shè)計和服務方面，具有以下優(yōu)勢和特點：
1）輸入、輸出諧波含量低，輸入功率因數(shù)高。無須濾波器和功率因數(shù)補償，可直接驅(qū)動電機；
2）系統(tǒng)控制電源采用220VAC和高壓主電源降壓隔離后雙路供電，系統(tǒng)運行更可靠、操作更簡便?？稍跓o高壓電的情況下檢測變頻器的輸出及各點波形，便于調(diào)試、檢修及操作人員陪訓；
3）冷卻風機采用高壓主電源降壓后直接驅(qū)動，風機僅在上高壓電且變頻器開機后運行，避免了冷卻風機啟、停時對控制系統(tǒng)的影響；
4）更適應于國內(nèi)電網(wǎng)條件，變頻器工作電壓范圍為UN+15～-20%；
5）瞬時停電保護功能。當主電源失電后，變頻器控制電機處于發(fā)電狀態(tài)運行，為單元電容充電，并為單元控制電源供電，直至主電源恢復，變頻器回到原運行狀態(tài)。瞬時停電時間典型值為3秒（具體時間可以根據(jù)用戶的系統(tǒng)而定），超過3秒變頻器則保護，檢查停電原因，以免變頻繼續(xù)運行而引起事故；
6）限流功能。避免啟動或負載突然變化時，使變頻器輸出電流過大而導致保護動作；
7）操作平臺采用全中文WIN系統(tǒng)，運行穩(wěn)定，且易學易用；
8）完善的上位機控制功能?？膳cDCS系統(tǒng)實現(xiàn)通訊或I/O方式硬連接；
9）主要器件均采用世界一流廠商的成熟產(chǎn)品，產(chǎn)品從元器件至半成品及成品，均實現(xiàn)100%的嚴格測試。各系列產(chǎn)品出廠前均完成100%72小時以上負載測試記錄，確保產(chǎn)品的可靠性；
10）系統(tǒng)運行安全可靠性設(shè)計方面，公司擁有獨享專利技術(shù)：一種使電解電容延長一倍使用壽命的裝置。

2.2二次回路及控制
　　控制系統(tǒng)由控制器，PLC和人機界面組成?？刂破饔扇龎K光纖板，一塊信號板，一塊主控板和一塊電源板組成。
光纖板通過光纖與功率單元傳遞數(shù)據(jù)信號，每塊光纖板控制一相的所有單元。光纖板周期性向單元發(fā)出脈寬調(diào)制（PWM）信號或工作模式。單元通過光纖接收其觸發(fā)指令和狀態(tài)信號，并在故障時向光纖板發(fā)出故障代碼信號。
　　主控板采用高速單片機，完成對電機控制的所有功能，采用正弦波載波移相方式產(chǎn)生脈寬調(diào)制的三相電壓指令。通過RS232通訊口與人機界面主控板進行交換數(shù)據(jù)，提供變頻器的狀態(tài)參數(shù)，并接受來人機界面主控板的參數(shù)設(shè)置。
　　人機界面為用戶提供友好的全中文操作界面，負責信息處理和與外部的通訊聯(lián)系，可選上位監(jiān)控而實現(xiàn)變頻器的網(wǎng)絡化控制。通過主控板和PLC采集的數(shù)據(jù)，計算出電流、電壓、功率、運行頻率等運行參數(shù)，提供記錄功能，并實現(xiàn)對電機的過載、過流進行報警和保護。通過RS232通訊口與主控板連接，通過RS485通訊口與PLC連接，實時監(jiān)控變頻器系統(tǒng)的狀態(tài)。
　　PLC用于變頻器內(nèi)部開關(guān)信號以及現(xiàn)場操作信號和狀態(tài)信號的邏輯處理，增強了變頻器現(xiàn)場應用的靈活性。PLC有處理4路模擬量輸入和2路模擬量輸出的能力，模擬量輸入用于處理來自現(xiàn)場的流量、壓力等模擬信號或模擬設(shè)置時的設(shè)置信號；模擬輸出量是頻率給定信號。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1示。由移相變壓器，功率單元和控制器組成。風光6KV高壓變頻器，變壓器有15組付邊繞組，分為5個功率單元/相，三相共15個單元，采用30脈沖整流，輸入端的諧波成分遠低于國標規(guī)定。

圖1 高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

圖2 主界面

參數(shù)設(shè)置界面：

圖3 參數(shù)設(shè)置界面

3 改造過程簡介

圖4 輻射進料泵流程圖

　　輻射進料泵流程圖如圖4所示。輻射進料泵（P1202）給焦化爐供應原料，輻射進料泵（P1202ＡＢ）牽引電機型號為YAKK450，輸出功率為500KW，額定電流為 48A，因工藝需要，泵選型為嘉利特荏原泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的TDF250-120＊5，泵揚程為565米，出口壓力P1為4.8Mpa,調(diào)節(jié)閥前壓力P2為3.8Mpa,原料流經(jīng)調(diào)節(jié)閥后壓力P2為1.7Mpa,可見，有大量的能量消耗在調(diào)節(jié)閥上，況且有時只有一臺爐子進行生產(chǎn)，進行變頻改造，節(jié)約能源勢在必行。
　　項目實施過程中技術(shù)人員以滿足裝置加工量和焦化爐平穩(wěn)運行為根本，積極與工藝、設(shè)備人員進行技術(shù)溝通，制定控制方案，做好DCS系統(tǒng)組態(tài)程序，并考慮到兩臺路子并列運行，制定如下控制方案：
1）兩臺輻射進料泵（P1202/AB）只對B泵進行改造，既節(jié)省投資，又增加裝置操作安全性。
2）通過變頻器控制柜上的“遠程/本地”切換開關(guān)實現(xiàn)就地啟動和遠程啟動，改造前后操作方式基本不變，只增加了就地啟動功能，為保證裝置生產(chǎn)的連續(xù)性，當變頻器出現(xiàn)故障時，可以切換到工頻運行，仍利用原來的調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)。
3）從DCS組態(tài)程序中增加一套手動操作程序，人為地輸出一個4—20mA的直流信號控制變頻器的輸出頻率，從而調(diào)節(jié)P1202B的電機轉(zhuǎn)速，控制泵出口壓力P1，利用原調(diào)節(jié)閥來平衡四路爐子進料流量。變頻器一次側(cè)及二次側(cè)接線圖如5所示。

圖5 變頻器一次側(cè)及二次側(cè)接線圖

4　改造前后能耗對比
　　裝置運行穩(wěn)定的情況下，加工量為50噸/小時，未經(jīng)改造前噸油單耗電僅此泵就為8.155KW/h，改造后開一臺爐子，噸油單耗電為2.442KW/h，開兩臺爐子加工量為100噸/小時，噸油單耗電為1.649KW/h，節(jié)電效果十分明顯。操作壓力明顯降低。

工 頻（一臺焦化爐）

變 頻（一臺焦化爐）

變 頻（兩臺焦化爐）

　　由上可以看出加工量越大，噸油單耗電越低。

　　投資回收期經(jīng)測算，6-7個月可收回成本。

5總結(jié)
　　未改造之前純粹靠調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進爐原料流量，調(diào)節(jié)閥開度在20-35%之間造成大量的能量浪費，調(diào)節(jié)閥前后壓差高達2.7Mpa,生產(chǎn)過程中流量波動大，調(diào)節(jié)質(zhì)量差，爐出口溫度波動大，難以控制，調(diào)節(jié)性能不好，影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率。而且調(diào)節(jié)閥本身沖刷嚴重，堆焊司太萊硬質(zhì)合金的閥芯組件正常使用壽命也只有1.5個月左右，產(chǎn)生大量的維修費用，經(jīng)變頻改造后進爐原料量主要靠變頻控制，調(diào)節(jié)閥開度在90%左右，只起到平衡四路流量的作用，流量控制穩(wěn)定，爐出口溫度調(diào)節(jié)平穩(wěn)，調(diào)節(jié)質(zhì)量明顯提高。調(diào)節(jié)閥沖刷基本消除，大大延長了調(diào)節(jié)閥使用壽命。未改造之前原料系統(tǒng)操作壓力高達4.8MPa,原料為380——-400攝氏度的高溫渣油，易燃易爆，極易發(fā)生泄漏，生產(chǎn)中存在很大的安全隱患，改造后系統(tǒng)操作壓力降至2.0Mpa,大大提高了裝置運行的安全性。
　　新風光的高壓變頻投用以來，運行穩(wěn)定，便于操作，受到了操作工人的稱贊，減少了維修工人的勞動量。這次改造取得了很好的效果，節(jié)能環(huán)保；降低系統(tǒng)壓力，安全得到保障；減少了調(diào)節(jié)閥沖刷、有效地降低機泵配件（軸承、機械密封、葉輪）磨損，減少了維修費用；變頻軟啟動避免了直接啟動對公司電網(wǎng)的沖擊；這次改造開了焦化裝置輻射進料泵變頻運行的先河，給全國焦化裝置樹立了典范，在石化行業(yè)做出了榜樣。這一成果榮獲中國化工集團公司“五小”成果三等獎。期。