在高壓變頻領(lǐng)域，國產(chǎn)變頻器經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)在市場上站穩(wěn)了腳跟，在國內(nèi)市場占據(jù)了較大份額。國內(nèi)市場電壓等級以6kV、10kV居多，電壓源型單元級聯(lián)結(jié)構(gòu)的高壓變頻器具有其獨特的優(yōu)勢。
目前，在煉油生產(chǎn)裝置中，高壓機泵的驅(qū)動電機大多采用工頻直接驅(qū)動的方式，機泵的設(shè)計選型一般裕量都比較大，通常采用節(jié)流調(diào)節(jié)的方案，消耗的電能在整個生產(chǎn)中所占比重較大，具有較大的節(jié)能空間，為了降低運營成本，有必要采用高效、節(jié)能的運行調(diào)節(jié)方案。
本文主要介紹上海能傳電氣有限公司的NC HVVF系列高壓變頻器在中國石油化工股份有限公司長嶺分公司100萬噸/年催化柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置進料泵的應(yīng)用情況。
長陵石化廠區(qū)圖
NC HVVF系列高壓變頻器是上海能傳電氣有限公司推出的高性能高可靠性傳動產(chǎn)品。采用電壓源型單元級聯(lián)的拓撲結(jié)構(gòu)，具有超強的抗電網(wǎng)波動能力、輸入輸出諧波低、低電壓穿越、電機參數(shù)自測定和在線辨識、高性能矢量控制算法、特有的抗干擾技術(shù)、轉(zhuǎn)速測量4倍頻技術(shù)、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快等功能。
NC HVVF系列高壓變頻器采用高-高結(jié)構(gòu)，輸出無需任何升壓裝置，完全滿足穩(wěn)定性、可靠性要求高的應(yīng)用場合。具有如下特點：
單元串聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)，多脈沖整流，多電平輸出，輸入輸出諧波符合并優(yōu)于IEEE519-1992及GB/T14549-93標準對電壓失真和電流失真最嚴格的要求；
無速度傳感器矢量控制，帶電機參數(shù)自測定功能；
主控平臺系統(tǒng)硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系統(tǒng)平臺，高性能，高可靠性，超強運算能力；
內(nèi)置PLC，可擴展輸入輸出，內(nèi)含工藝量PID閉環(huán)控制功能；
故障自動復(fù)位功能，轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動功能；
控制系統(tǒng)和功率單元開機自檢及運行過程實時檢測；
標配支持Ethernet、Modbus、CAN、Profibus等多種總線協(xié)議，可實現(xiàn)與大部分自動化網(wǎng)絡(luò)通訊的連接；
共振頻率回避功能，三組臨界速度可設(shè)；
功率單元采用光纖信號傳輸，抗干擾能力強；
整套系統(tǒng)在出廠前進行72小時滿載測試；
變頻器對輸出電纜長度無任何要求，電機不會受到共模電壓和du/dt的影響；
可驅(qū)動異步電機和同步電機；
具有安全完整性（SIL）認證和CE認證。
NC HVVF高壓變頻器外觀圖示
本項目為中石化長嶺分公司100萬噸/年催化柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置進料泵電機的變頻節(jié)能改造項目。電機為普通三相異步電動機，調(diào)節(jié)范圍為5~50Hz，變頻器實現(xiàn)按電機的工藝運行調(diào)速，并實現(xiàn)電機的平穩(wěn)啟動，啟動電流控制在額定電流以下，同時變頻系統(tǒng)具備本地和遠方兩地操作。
在石化行業(yè)的用電設(shè)備中機泵是主要能耗設(shè)備之一，傳統(tǒng)的驅(qū)動方案只能在工頻下定速運行,通過節(jié)流的方式來進行流量調(diào)節(jié),存在嚴重的能量損耗。有的也采用液力耦合器進行調(diào)速，但節(jié)能效果也不是很顯著，一般液力耦合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時可獲得較高的效率，因此采用變頻調(diào)速技術(shù)是提高低負荷下運行效率的較優(yōu)選擇。下表為采用液力耦合器、高壓變頻器時軸功率比率、電動機輸入功率比率及損失率概算表格：
上海能傳電氣有限公司為本改造項目提供了完整的高壓變頻解決方案，變頻裝置均采用自動工頻旁路的方案，即在變頻器故障或檢修的時候，可以利用備用工頻啟動、運行的方式拖動負載，進而保證生產(chǎn)的連續(xù)性，具體的單套系統(tǒng)方案圖如下：
變頻系統(tǒng)單線圖
本方案可實現(xiàn)的主要功能：
滿足現(xiàn)場風機、水泵的運行工藝要求；
采用變頻平滑啟動，可以避免了對電網(wǎng)和電機的沖擊，延長電機的使用壽命；
實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高機泵的運行效率，降低企業(yè)的運營成本；
配置的自動工頻旁路備用方案，可以實現(xiàn)變頻故障及檢修時的應(yīng)急使用。
下圖為現(xiàn)場的設(shè)備圖片：
NC HVVF高壓變頻器現(xiàn)場照片
NC HVVF系列高壓變頻器采用電壓源型單元級聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)，直接高壓輸入，直接高壓輸出，高壓變頻器和電機之間無需任何升壓裝置，具有系統(tǒng)可靠、效率高等特點。
在目前國際能源價格節(jié)節(jié)攀升的緊張局面下，由于傳統(tǒng)機泵的運行方式消耗大、效率低、工藝落后，因此節(jié)能調(diào)速改造勢在必行。生產(chǎn)實踐和經(jīng)濟性分析表明，在對生產(chǎn)過程中運行負荷經(jīng)常低于設(shè)計負荷的負載，采用變頻節(jié)能改造，不但可以節(jié)約電能，提高經(jīng)濟效益，而且可以實現(xiàn)負載的軟起、軟停功能，減少對設(shè)備的沖擊，延長使用壽命，因此在此領(lǐng)域中的變頻應(yīng)用及改造意義重大。
