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产品描述

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兰州西门子S7-400代理商


变频器在天然气净化中的应用

在石程中,油气集输、净化等系统中使用的油泵、溶液泵经常处于变工况运行,采用强制调节阀方式,会产生节流能源损失,易使泵形成旋涡冲击,产生激烈振动的噪声,降低泵的运行寿命和造成环境污染。目前,较*的方法是改变泵的转速,进而实现一定压力下流量的调节,满足工艺要求。采用了变频器后,电动机启动转矩大,启动电流可降至额定电流的1.5~2倍,保护了发电机和降低了发电容量,是净化厂运行的保证。

二、净艺简介

净化天燃气的目的,就是除去原料气中的硫化物和水份。MDEA溶液由泵压至塔顶,在高压、常温下,通过交换层流下,与原料气中的硫化氢反应产生新的化合物,并且该物质加热后,分解还原为MDEA溶液和硫化氢气体,MDEA溶液可循环使用,分离产生的硫化氢被放空焚烧;脱硫后的原料气由下进入脱水塔,TEG溶液由泵压至塔顶,并自上而下与原料气充分接触,TEG溶液吸收水份,加热后水份自然汽化从而达到脱水的目的,TEG溶液又进入再循环使用。

随着外输气量的变化以及时间、季节的影响,原料气的气量随之发生变化,要求MDEA及TEG溶液的循环量也相应变化,同时,可以减少MDEA及TEG溶液循环损耗以及降低加热炉的能耗。 

三、变频器的节能

MDEA及TEG溶液的循环量随原料气的变化而相应变化,传统的方法是采用调节阀,这种方法不节约电能,而采用变频器调节泵的排量,不但可以减少溶液循环的损耗和热炉的能耗,而且,还可以节约电能,其节能分析如下: 
MDEA泵转速与其排量、压力、功率的关系式如下


QN为MDEA和'IEG溶液泵的额定流量,电机额定转速为N;Qb也为实际要求的循环量,电机转速为Nb。图1所示阴影面积为采用变频器调节循环量后所节约的泵功率。不难看出,循环量减少,其节能是非常显著的,但要达到较佳节能效果还取决于:



维持系统正常运行的压力流量和保证一定的扬程;



工艺系统变工况状态相似;



电机运行在Q——η曲线的高效区。



四、满足净艺的变频器控制系统

在长庆气田*净化厂工程中采用变频器,有以下几点优点:

1、保护发电机,使净化厂运行

因建厂时,净化厂发电机一期工程引进美国瓦特夏燃气内机组,共2×1840KW,两台发电机组分别接在两段母线上。当一台发电机组因故停止供电,净化厂配电装置有一段母线负荷不带电,因一期工程运行三套装置,该段母线上带的有可能是两套装置的负荷,为了使两套装置不因发电机故障而停产,接在该段母线上的MDEA循环泵、再生塔回流泵、TEG循环泵同时自启劝,这瞬间只有一台发电机运行,带一段母线的正常负荷和另一段母线同时自启动的负荷。经计算,这瞬间发电机的过负荷电流为2957安培,而净化厂该瞬间冲击电流为3722安培,必然会导致发电机全部甩负荷,进而威逼整个净化厂停产。而装有变频器后,净化厂冲击电流降至1768安培,这样,一期工程,三台发电机组可以满足要求。

因此,装变频器的一次投资与损失天然气的能量或增大发电机容量的投资相比,是非常经济的。

2、控制、接线系统优化

在长庆气田*净化厂工程中设计选用了美国罗宾康ID-454GT变频器,该变频器的特点在于有良好的人机界面,LCD显示键盘可同时在线显示5种运行的参数值,详细、准确反应了变频器工况。其接线和控制系统如下: 

上述控制线有以下设计特点:



加装接触器作旁路,提高了供电的可靠性。



采用手动、自动启动两种方式,可通过转换开关来切换、选择。自启动采用分批启动,不仅可以减少全厂电动机的启动电流,而且还可以避免双电源时,工艺装置重新开车。



分批自启动,可采用时间继电器控制,也可采用PLC控制。由于该工程分三期工程建设,故采用了时间继电器的控制方式。



运行方式可开环运行,也可闭环运行。开环运行时,采用手动调节电位器。 



在该工程设计中,考虑到该厂规模很大,又十分重要,现在就采用这种新的控制系统,还没有实践经验,而采用调节阀调节,在处理量大的天然气净化厂中,自控仪表专业有较成熟的经验,因此,该厂投运初期,仍保留了传统的调节阀,待运行正常后,掌握了一定的运行经验,再采用变频器的控制方式。先采用手动调节电位器,即开环运行方式,逐步实现闭环自动控制。

3、可降低能耗

三套装置的MDEA、TEG循环泵共有3台75KW,3台11KW电动机运行,经统计计算,一年可节电68.5万KW·h(由于投产初期为开环运行,若为闭环运行节电更大),变频器的一次投资能在3-5年内偿还,是经济合理的。

五、系统投运存在的问题

该变频器投运初期,时常显示欠压、接地、短路故障,严重影响了系统的安全运行。

变频器报欠压故障,经核实原为所订变频器的电源电压允许偏差为±5%,而该厂投运初期,电源电压波动较大,难以适应。因此,在确定技术条件时,应加以注意。

因防爆要求,电机位于装置区,而变频器则在配电室,二者平均间距150-300米,因此,电机电缆的杂散电容对变频器的影响较为明显。由于变频器出厂时载波频率设计为8KHz,所以,变频器输出电压中,含有较丰富的为载波频率倍数的高次谐波电压,由于未加装输出滤波器,因此,在长的电缆上易形成附加的高次谐波电流,该电流造成变频器电流检测失误,误报接地、短路故障。为此,将出厂载波频率调到较小(1KHz),解决了变频器故障报警事故,确保了装置运行。

六、结论

采用变频器调节与调节阀调节相比,有如下优点:



调节的品质好,平稳,精度高(元级调速);



取消了调节阀的截流损失;



能耗明显降低;



启动转矩大,启动电流小,对电源(发电机)冲击小,可降低发电机容量;



电动机运行功率因数高,可减少补偿容




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