基于恒温恒压控制的变频螺杆式压缩机在石化行业的应用研究.pdf

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1、第9期51一基于恒温恒压控制的变频螺杆式压缩机在石化行业的应用研究何明，鲍军(合肥通用机械研究院压缩机技术国家重点实验室，安徽合肥230088)[摘要]简述了空压站在石化行业的应用，分析了采用变频调速方式实现螺杆压缩机恒压恒温的原理，以某螺杆压缩机为例说明变频调速的效果及节能意义并提出了使用中注意的问题。[关键词]空压站；螺杆压缩机；变频；恒压恒温；节能提升石化行业技术装备水平是行业创新的压缩机转变为离心式压缩机、活塞式压缩机和螺基础。目前，石油和化学工业全行业结构调整正杆式压缩机配合使用Ⅲ。在加快步伐，以适应国内产业升级提出的更高要综合考虑排气量和排气

2、压力的需求，目前国求。但是，成套技术仍需要系统集成和优化，国内空气压缩站的主流配置是用离心式压缩机或活产化已获成功的大型设备，在质量和运行稳定性塞式压缩机完成80％的负荷，剩余需求通过螺杆式方面与国外先进水平尚存在一定差距。压缩机实现。空气压缩机是石化装置的关键设备，担负着通常设计院在确定空气压缩站的总排气量全厂(站)全部气动调节阀及气动切断阀的仪表时，按照如下公式参考设计。用风(净化空气)供给，以及在厂(站)检修时为设Q=∑水k{1+(pI+(p2+3)(1)备、管道和地坑等提供吹扫用工厂风(非净化空气)式中：O空气压缩站总排气量的设计容量；的任务，对

3、整个厂(站)安全稳定地运行，有着∑Q。一用气设备消耗气量之和；k一消耗气量不平重要的作用。合理设置空压站是保证整个工程安全稳定运行和降低工程投资的重要一环。常用空均系数，一般取1．2～1．4；一管道漏损系数，一般取0．1～0．2；：．用气设备磨损消耗系数，一般压机类型包括离心式气体压缩机、往复式气体压取0．15～0．2；．不可预见的消耗系数，一般取缩机、螺杆式气体压缩机等。石化用螺杆空压机0．1【2】口在向大型、节能、高可靠性方向发展，技术开发的重点已转到提高产品可靠性和运行效率、降低由此可见，设计容量与用户的实际需求量相能耗、改进工艺方法等方面。鉴于石

4、化生产装置比，设计容量大得多，约为实际平均用气量Q。的大多在高温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒、1．5-2．o倍。因此，对空气压缩站的实际产气量进行长周期连续运行条件下工作，因此要求空压机组实时调节具有十分重要的现实意义。必须做到整体性能好、效率高、结构紧凑、占地如果整体负荷在较长时间区间内变化较大，面积小、运转平稳可靠，无故障运转时间达到峰谷负荷值之差靠起停一台空压机不能有效调节20000h以上，且可满足各种工况需要。时，宜设置一台变频空压机，这样可以有效地节约电耗。根据空压机的运行方式，通常选取螺杆1目前常见的空压站配置及运行模式空压机作为调节气量的

5、设备。国内的空气压缩站经历了从完全依赖进口到完全国产化的过程，使用的品牌不下数十种。2基于矢量变频调速螺杆主机的恒压气量调节早期往复式空压机在石化工业独占鳌头，其特点2．1开关控制的局限性是高压力、效率高、结构紧凑、单位能耗低，但噪声较高、排气量受到一定限制。随着时间的推作者简介：何明(1983一)，男，江苏常州人，硕士，助理工程师。在合肥通用机械研究院压缩机技术国家重点实验室从事压缩机移，空气压缩机类型从早期的单纯大功率活塞式运行状态检测系统及相关节能研究等工作。52一■技术交流石20油和化工设备一13年第16卷约定空压机的额定功率、额定排气量和额定压

6、力的关系。可以看到t。时刻空压机进气阀打开，排气压力分别表示为Nq。、P。，用户实际用气进而升到额定频率。当排气压力超过P。时，变频量Qo=0．7Q。。普通空压机的运行过程如图1所示。输出频率开始下降，使△P’在很小范围得到控制。当排气压力低于P。时，变频输出频率又开始增加，使排气压力再次逼近P。。经过2．3次频率的升Ps+AP降，按照图中t～t时段排气压力最终与P。一致，根、＼／一／＼／＼／、＼＼，，Ps一／、、／、／／据实际用气量输出频率f’随机变化。当用气量发Nz+△Nz生变化时，同样重复上述过程，可以维持排气压／一／／／／／力恒定。z需要强调指出

7、，空压机机头完成的是一个内Nz，压缩过程，即无论转子转速如何，在机头制造时排气口排出气体的压力都是恒定的。因此在采用tIt2t3变频调速进行气量控制时对应的驱动设备应选用图1通过进气阀及控制压差调节排气量矢量型控制，即保证电机在不同转速下输出相同转矩。否则，采用调压调速(V／F)的驱动器会因其中，P。为期望压力，对应的实时功耗为为低速时只能有较低的扭矩导致排气压力不足，N。；P为满足用气需求的最小排气量，即进气无法满足供气需求。阀打开压力值，对应的实时功耗为N；AP为控制压差，即P+AP为进气阀关闭压力值，对应的实时功耗为N：+△N；空载时对应的实时功耗

8、为N2。由于每升高0．1MPa的排气压力，空压机的功耗会增加5％～6％，且压缩机