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行业案例 | FR5000高压变频器在化工行业的应用

发布日期:2024-10-15 16:39:28发布人:孚瑞肯电气阅读次数:10次

某化工厂每年可生产38万吨合成氨、75万吨尿素、50万吨甲醇、6万吨三聚氰胺、5万吨聚甲醛、10万吨二甲醚、3万吨双氧水、40万吨尿基复合肥 、6千吨工业循环水处理剂、2000万条编织袋及塑料制品;另外,总投资约50亿元人民币的项目已于2005年1月开工奠基,投资25.9亿元的煤化工项目(一期)年产50万吨甲醇工程已于2008年5月25日建成投产。创造了国内同类型、同规模甲醇工程建设工期最短、设备国产化率最高、投资最省、资源综合利用最优的新纪录。

‌化工厂蒸汽锅炉的工作原理‌是通过燃烧燃料释放热量,利用这些热量将水加热成蒸汽,然后通过蒸汽的输送和使用为化工生产提供所需的热能。蒸汽锅炉主要由燃烧系统、传热系统和控制系统组成,这些系统共同工作以确保高效、安全地生产蒸汽。

具体来说,蒸汽锅炉的工作过程包括以下几个步骤:

①‌燃烧过程‌:燃料(如天然气、燃油等)在燃烧室内燃烧,产生高温烟气。

②‌热交换过程‌:高温烟气通过锅炉的受热面(如水冷壁、过热器等),将热能传递给受热面内的水,水被加热并逐渐转化为蒸汽。

③‌水的蒸发与蒸汽生成‌:随着水温的升高,水开始沸腾并蒸发,生成大量的蒸汽,这些蒸汽在锅炉内部积聚,形成一定的压力。

④‌蒸汽的输送与使用‌:当蒸汽压力达到设定值时,蒸汽通过出口管道输送到化工生产线,用于各种化学反应或作为动力源‌。

化工厂蒸汽锅炉的特点和重要性在于其能够高效地将燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽,为化工生产提供必要的热能和动力。通过精确的控制系统,锅炉能够根据生产需求稳定地提供蒸汽,确保化工过程的顺利进行。此外,锅炉的安全运行也是至关重要的,需要定期维护和检查以确保其长期稳定运行。

本项目为化工厂蒸汽锅炉项目改造,本项目共3台锅炉,对应1-3#炉一号引风机6kV560kW, 二号引风机6KV560kW,一次风机6KV900kW,二次风机6KV560kW。

项目改造前存在问题:

Ø 电机工频运行,不可根据实际生产需要调整锅炉的负荷,损耗大资源浪费严重,且工频启动电流大,电机维护量较大;

Ø 两台引风机共用风道,单台设备工频运行时,另外一台设备处于倒转状态,每次启动设备时必须先将反转的电机停止后启动,操作比较麻烦;

Ø 电机功率因数低。

项目改造带来的收益:

Ø 电机变频启动,启动冲击电流,对电机损伤小,减少电机维护量,延长电机及负载的使用寿命,变频改造真正实现了电机及负载的软启动,能够有效延长其使用寿命;

Ø 改造后实现电机变频调速,可根据实际生产需求调节锅炉负荷,实现节能减排效益;

Ø 变频器控制简单,具有飞车启动功能,免去引风机倒转制动的环节,直接变频飞车启动,操作简单,性能稳定;

Ø 对电网谐波污染小:FR5000系列高压变频器采用单元级联型,6kV产品为30脉冲整流,对电网谐波污染小于国家标准;

Ø 提高功率因数,无需无功补偿装置。

1.电机基本技术参数

2.变频器选型

根据现场工况及电机技术参数,我公司经实地考察为本现场配备FR5000系列高压变频器12台,

型号分别为:FR5000-6/108*3   FR5000-6/67*9并分别配备一拖一自动旁路系统,实现变频器故障时自动旁路掉变频器系统,切换到工频运行,保证生产的安全连续性。

3.自动旁路系统配置图

一拖一自动旁路系统主要由KM1、KM2、KM3三个真空接触器组成。KM2与KM3带电气互锁功能,不能同时闭合,以保护变频器。

Ø 变频状态时:

KM1与KM2闭合、KM3断开,负载变频状态下运行;

Ø工频状态时:

KM1与KM2断开、KM3闭合,负载工频状态下运行。

Ø 高压变频器采用18/30/54脉冲整流,能够有效地抑制高次谐波;

Ø 采用多电平PWM控制方式,输出波形最接近正弦波,大大减少了电机的扭矩脉动;

Ø 共模电压和dv/dt小,对电机、电缆无特殊要求,老设备变频改造,无须更换电机;

Ø FR5000系列高压变频器支持速度追踪启动功能,在电机未完全停止的情况下可以方便的再次启动电机,提高生产效率;

Ø FR5000系列高压变频器可以进行高频的正负补偿和低频的正负补偿。对于各种负载有极强适应性;可根据现场工况自定义VF曲线;

Ø 系列高压变频器的参考波由正弦波变为正弦波加三次谐波,在同等频率下可增加5%-10%的输出;

Ø 控制电源设有用户的三相380VAC控制电源,还有备用的变压器副边的三相380VAC电源。当用户电源断电时系统自动切换到备用电源,使变频器持续正常运行;

Ø FR5000系列高压变频器在运行中高压瞬时掉电可持续输出2S,在这段时间之内,如高压电恢复,变频器可恢复正常运行;

Ø 触摸屏界面能实时显示高压变频器输出电流波形,能显示设备的实时运行曲线;

Ø 母线电压自均衡技术,防止因减速过程过快导致的单元过压故障的发生。

化工行业历来属于高耗能行业,大功率电机数量巨大,常年工频运行导致能源浪费严重,变频改造不仅能够实现显著地节能效果,且能够改善运行工艺,达到多重改造效果,经济效益及社会效益显著。

目前高压变频器已经在许多电厂、水泥厂、化工厂、金属冶炼厂的风机和水泵中得到实际应用,并取得良好的运行效果和节能效益。作为大型用电单位,化工厂中包含着大量能应用变频调速技术的设备,。因此,将高压变频调速技术应用于化工行业,对于节约能源、降低成本、提高自动化控制水平,具有十分重要的意义。


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