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變頻器在天然氣凈化中的應(yīng)用

閱讀:734        發(fā)布時(shí)間:2021-11-1

變頻器在天然氣凈化中的應(yīng)用

在石化工程中,油氣集輸,、凈化等系統(tǒng)中使用的油泵、溶液泵經(jīng)常處于變工況運(yùn)行,,采用強(qiáng)制調(diào)節(jié)閥方式,會(huì)產(chǎn)生節(jié)流能源損失,,易使泵形成旋渦沖擊,產(chǎn)生激烈振動(dòng)的噪聲,,降低泵的運(yùn)行壽命和造成環(huán)境污染,。目前,較*的方法是改變泵的轉(zhuǎn)速,,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一定壓力下流量的調(diào)節(jié),滿足工藝要求,。采用了變頻器后,,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,,啟動(dòng)電流可降至額定電流的1.5~2倍,保護(hù)了發(fā)電機(jī)和降低了發(fā)電容量,,是凈化廠安全可靠運(yùn)行的保證,。

二,、凈化工藝簡(jiǎn)介

凈化天燃?xì)獾哪康模褪浅ピ蠚庵械牧蚧锖退?。MDEA溶液由泵壓至塔頂,,在高壓,、常溫下,通過(guò)交換層流下,,與原料氣中的硫化氫反應(yīng)產(chǎn)生新的化合物,,并且該物質(zhì)加熱后,分解還原為MDEA溶液和硫化氫氣體,,MDEA溶液可循環(huán)使用,,分離產(chǎn)生的硫化氫被放空焚燒;脫硫后的原料氣由下進(jìn)入脫水塔,,TEG溶液由泵壓至塔頂,,并自上而下與原料氣充分接觸,,TEG溶液吸收水份,加熱后水份自然汽化從而達(dá)到脫水的目的,,TEG溶液又進(jìn)入再循環(huán)使用。

隨著外輸氣量的變化以及時(shí)間,、季節(jié)的影響,原料氣的氣量隨之發(fā)生變化,,要求MDEA及TEG溶液的循環(huán)量也相應(yīng)變化,,同時(shí),,可以減少M(fèi)DEA及TEG溶液循環(huán)損耗以及降低加熱爐的能耗。 

三,、變頻器的節(jié)能

MDEA及TEG溶液的循環(huán)量隨原料氣的變化而相應(yīng)變化,傳統(tǒng)的方法是采用調(diào)節(jié)閥,,這種方法不節(jié)約電能,,而采用變頻器調(diào)節(jié)泵的排量,,不但可以減少溶液循環(huán)的損耗和熱爐的能耗,而且,,還可以節(jié)約電能,,其節(jié)能分析如下: 
MDEA泵轉(zhuǎn)速與其排量,、壓力、功率的關(guān)系式如下:

圖1

圖1中:QN為MDEA和'IEG溶液泵的額定流量,,電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為N,;Qb也為實(shí)際要求的循環(huán)量,,電機(jī)轉(zhuǎn)速為Nb,。圖1所示陰影面積為采用變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)量后所節(jié)約的泵功率。不難看出,,循環(huán)量減少,,其節(jié)能是非常顯著的,,但要達(dá)到最佳節(jié)能效果還取決于:

  • 維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的壓力流量和保證一定的揚(yáng)程;

  • 工藝系統(tǒng)變工況狀態(tài)相似,;

  • 電機(jī)運(yùn)行在Q——η曲線的高效區(qū)。

四,、滿足凈化工藝的變頻器控制系統(tǒng)

在長(zhǎng)慶氣田第一凈化廠工程中采用變頻器,有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):

1,、保護(hù)發(fā)電機(jī),,使凈化廠安全可靠運(yùn)行

因建廠時(shí),,凈化廠發(fā)電機(jī)一期工程引進(jìn)美國(guó)瓦特夏燃?xì)鈨?nèi)機(jī)組,共2×1840KW,,兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組分別接在兩段母線上。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)組因故停止供電,,凈化廠配電裝置有一段母線負(fù)荷不帶電,,因一期工程運(yùn)行三套裝置,,該段母線上帶的有可能是兩套裝置的負(fù)荷,為了使兩套裝置不因發(fā)電機(jī)故障而停產(chǎn),,接在該段母線上的MDEA循環(huán)泵,、再生塔回流泵,、TEG循環(huán)泵同時(shí)自啟勸,這瞬間只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行,,帶一段母線的正常負(fù)荷和另一段母線同時(shí)自啟動(dòng)的負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算,這瞬間發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)荷電流為2957安培,,而凈化廠該瞬間沖擊電流為3722安培,,必然會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)全部甩負(fù)荷,,進(jìn)而威逼整個(gè)凈化廠停產(chǎn)。而裝有變頻器后,,凈化廠沖擊電流降至1768安培,這樣,,一期工程,三臺(tái)發(fā)電機(jī)組可以滿足要求,。

因此,裝變頻器的一次投資與損失天然氣的能量或增大發(fā)電機(jī)容量的投資相比,,是非常經(jīng)濟(jì)的。

2,、控制、接線系統(tǒng)優(yōu)化

在長(zhǎng)慶氣田第一凈化廠工程中設(shè)計(jì)選用了美國(guó)羅賓康ID-454GT變頻器,,該變頻器的特點(diǎn)在于有良好的人機(jī)界面,,LCD顯示鍵盤(pán)可同時(shí)在線顯示5種運(yùn)行的參數(shù)值,詳細(xì),、準(zhǔn)確反應(yīng)了變頻器工況。其接線和控制系統(tǒng)如下: 

上述控制線有以下設(shè)計(jì)特點(diǎn):

  • 加裝接觸器作旁路,,提高了供電的可靠性,。

  • 采用手動(dòng)、自動(dòng)啟動(dòng)兩種方式,,可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)切換、選擇,。自啟動(dòng)采用分批啟動(dòng),,不僅可以減少全廠電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流,而且還可以避免雙電源時(shí),,工藝裝置重新開(kāi)車(chē)。

  • 分批自啟動(dòng),可采用時(shí)間繼電器控制,,也可采用PLC控制,。由于該工程分三期工程建設(shè),故采用了時(shí)間繼電器的控制方式,。

  • 運(yùn)行方式可開(kāi)環(huán)運(yùn)行,也可閉環(huán)運(yùn)行,。開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí),,采用手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器,。 

在該工程設(shè)計(jì)中,考慮到該廠規(guī)模很大,,又十分重要,現(xiàn)在就采用這種新的控制系統(tǒng),,還沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),,而采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié),,在處理量大的天然氣凈化廠中,自控儀表專(zhuān)業(yè)有較成熟的經(jīng)驗(yàn),,因此,,該廠投運(yùn)初期,,仍保留了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥,待運(yùn)行正常后,,掌握了一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),,再采用變頻器的控制方式,。先采用手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器,即開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式,,逐步實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制,。

3,、可降低能耗

三套裝置的MDEA,、TEG循環(huán)泵共有3臺(tái)75KW,3臺(tái)11KW電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,,經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算,一年可節(jié)電68.5萬(wàn)KW·h(由于投產(chǎn)初期為開(kāi)環(huán)運(yùn)行,,若為閉環(huán)運(yùn)行節(jié)電更大),,變頻器的一次投資能在3-5年內(nèi)償還,,是經(jīng)濟(jì)合理的,。

五,、系統(tǒng)投運(yùn)存在的問(wèn)題

該變頻器投運(yùn)初期,時(shí)常顯示欠壓,、接地,、短路故障,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的安全運(yùn)行,。

變頻器報(bào)欠壓故障,經(jīng)核實(shí)原為所訂變頻器的電源電壓允許偏差為±5%,,而該廠投運(yùn)初期,,電源電壓波動(dòng)較大,難以適應(yīng)。因此,,在確定技術(shù)條件時(shí),,應(yīng)加以注意。

因防爆要求,,電機(jī)位于裝置區(qū),而變頻器則在配電室,,二者平均間距150-300米,,因此,,電機(jī)電纜的雜散電容對(duì)變頻器的影響較為明顯。由于變頻器出廠時(shí)載波頻率設(shè)計(jì)為8KHz,,所以,變頻器輸出電壓中,含有較豐富的為載波頻率倍數(shù)的高次諧波電壓,,由于未加裝輸出濾波器,因此,,在長(zhǎng)的電纜上易形成附加的高次諧波電流,,該電流造成變頻器電流檢測(cè)失誤,,誤報(bào)接地、短路故障,。為此,,將出廠載波頻率調(diào)到最小(1KHz),,解決了變頻器故障報(bào)警事故,,確保了裝置安全可靠運(yùn)行,。

六、結(jié)論

采用變頻器調(diào)節(jié)與調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)相比,,有如下優(yōu)點(diǎn):

  • 調(diào)節(jié)的品質(zhì)好,,平穩(wěn),精度高(元級(jí)調(diào)速),;

  • 取消了調(diào)節(jié)閥的截流損失;

  • 能耗明顯降低,;

  • 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,,啟動(dòng)電流小,,對(duì)電源(發(fā)電機(jī))沖擊小,可降低發(fā)電機(jī)容量,;

  • 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)高,,可減少補(bǔ)償容量,。 


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