高压变频器在脱硫循环水泵工艺中的应用

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1、高压变频器在脱硫循环水泵工艺中的应用【摘要】：本文结合川西北天然气净化厂实际工况，介绍了北京利德华福电气技术有限公司研制的单元串联多电平高压大功率变频器在脱硫循坏水泵工艺中的应用。【关键词】：高压大功率变频器、单元串联多电平、循环水泵、恒压供水、节能。一、引言中石油西南油气田分公司川西北气矿净化厂廉落在四川省江汕市，以四川江汕中坝气［Q雷口坡气藏天然气为原料，对天然气进行净化加工，日处理量达50万立方米，是四川省重点金业。主要产品有：硫碳、石油液化气、天然气等，牛产的化工产站远销国内外。西北气矿净化厂属于典型的石油化工行业，设备品种多、价值高、对设备完好率及连续运转可利用率耍求餃

2、高。川西北气矿净化厂脱硫分厂冇1#、2#两台循环水泵，正常运行时一用一备，两台电机均为直接工频启动，启动电流大，既影响设备寿命乂対电网产生较大冲击。脱硫工艺中，昼後循环水温度变化较大，对循环水量要作出相应的调节。但原设备工频定速运行时，只能靠调节阀门的开度来调节循环水量的大小，通过人为改变管网的阻力，增加管网损耗来调节水量，造成相当大的一部分能量浪费在阀门上，致使电费居高不下。使用阀门调节流量，不仅不能够经济运行，而H•增加了工人的工作量，调节不及时还会造成管网压力过高或过低，流量过大或过小，影响生产工艺及设备的安全运行。为了降低脱硫生产经济成木，提高工艺精度及工作效率，迫切需要

3、对1#、2#循环水泵进行调速节能将耗改造。经多次调研、考察，综合比较目前市场上的调速设备，最终决定采用北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A直接高一高型变频器对两台循环水泵进行节能改造。二、工况特点（一）工艺流程川西北天然气净化厂脱硫循环水系统主要由以下五个部分组成：冷却塔、中间池、循环水泵、溢流泵、脱硫装置。H脱硫装置排出的循环热水，经冷却塔冷却后流入屮间池储存；其屮大部分水经循环水泵供脱硫装査再度利用，多余部分则由溢流管道溢出。简单工艺流程如下：（二）工艺要求1、进出冷却塔的温差恒定要求温差范围恒定（4°CAt8°C）；如循坏水泵阀门开大，水量增大,则冷却水温

4、差减小，水量减小则温差增大。2、最低压力钳位控制要求变频器在保证脱硫装置入口水压（大于0.45Mpa）前提下，尽可能的节约循环水用水量，找到满足脱硫工艺生产要求的压力最低临界点。（三）场地状况：变频器室长7200mm,宽3000mmo（场地长度有限，无法并列摆放两台HARSVERT-A型变频器。）（四）现场仪器仪表状况压力变送器一块:单路输出4〜20mA电流，负载能力300（两线制）.温差变送器一块:单路输出4〜20mA电流，负载能力30（）（四线制）.（五）电机及水泵参数三、现场调试及问题解决方案：(一)场地问题考虑到现场安装条件有限，现场决定将变频装置与手动旁路柜分开摆放:将

5、1#、2#变频装置(单台外型尺寸(mm)(WHD)：330025741200)并排摆放在变频器室内，而旁路柜则置于循环水泵现场。这样摆放的结果既解决了场地问题,乂方便操作人员在循环水泵现场就能观察到变频器送电情况，两全其美。(二)压力临界点参考脱硫装置工艺要求，得出压力是保证脱硫半产的充分条件，即压力达到0.46Mpa,才能保证脱硫装置止常运行。泵出口压力过低则无法克服水的势能，无法将循环水送至冷却塔;压力过高则泵出水量增大，经冷却循环水的效率不高。因此决定采用恒压闭环控制方法，调整变频装置给定频率，找到工艺所需的压力最低临界点，使其即满足工艺所需压力又能保证循环水需求屋，使进出

6、冷却塔的温差稳定在4°C〜8°CZ间。经反复试验论证，当给定频率为43Hz吋，水泵的压力(0.51MPa)满足工艺要求，温差4.92°C,因此定43Hz为压力临界点。调试参数表格如下：(三)变送器负载能力由于现场只有一块单路输出的压力变送器，带载能力只冇300,而变频器内置S7-200型PLC的模拟量输入模块EM235的输入电阻为250；如将两台变频器的模拟输入冋路串联，两个EM235的输入电阻即为500,单台压力变送器无法带动两个EM235模块，此方案不可行。因此现场将压力变送器接入单台变频装置的EM235模块，利用S7-200的模拟量输出模块EM232实吋输出一路现场压力，用

7、此输出信号作为另一台变频器EM235的模拟输入。原理框图如图2：此方法在不增加投入成木(硬件)的悄况下，通过改写PLC程序，使1#变频器PLC的EM232模块实时输入一路压力反馈信号，解决了压力变送器负载能力不够的问题，实现了单台压力变送器拖动两台变频器的闭环控制。四、节能计算(一)水泵变频调速的节能原理根据流体力学原理：图3为挡板调节流量和变频调节水量的能量比较图,H2-B-C-H3组成的区域为变频较挡板调节水量节省的功率。当采用变频调速时，对以按協耍升降电机转速，改变水量的性