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【摘要】 本文着重介绍中国石化股份有限公司上海高桥分公司炼油事业部进行加热炉鼓、引风机永磁调速改造的应用情况,对其节能情况进行了对比。结果表明:加热炉鼓、引风机永磁调速改造具有可靠性高、节能效果显著等特点。
【关键词】 加热炉 鼓风机 引风机 永磁调速技术 节能
1. 概述
在炼油行业中,加热炉担当着十分重要的角色,它是反应器、蒸馏塔、汽提塔等的热源。本文论述了某炼油企业蒸馏项目装置加热炉中鼓、引风机采用永磁调速调节控制取代调节风门挡板的效果,应用该技术不仅节省效果显著,而且能提高燃气的利用率,减少环境污染。
1#蒸馏加热炉系统由一台常压炉、一台减压炉和一套烟气回收系统组成(见流程图)。正常操作时:烟道挡板全关,冷空气通过鼓风机经空气预热器送至炉子,再通过引风机经空气预热器将热空气抽出送至烟囱排出,当烟气出预热器压力或预热器进出口温度过高时,联锁打开烟道挡板,停引风机。当空气入预热器压力过低时,联锁停鼓、引风机,自动打开烟道挡板,并打开炉底风道自动快开门。
加热炉系统中鼓、引风机类负载多是根据满负荷工作需用量来选型,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。由于交流电机调速很困难,常用风门挡板、回流阀或开/停机时间,来调节风量或流量,同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难,电力冲击较大,势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。
2. 调速方式的确定
目前,大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种:液力耦合器调速、变频调速和永磁传动与调速器调速等。
液力耦合器调速: 属低效调速方式,调速范围有限,高速丢转约 5%-10%,低速转差损耗大, 最高可达额定功率的 30% 以上, 精度低、线性度差、响应慢,启动电流大,装置大,不适合改造;容易漏液、维护复杂、费用大,不能满足提高装置整体自动化水平的需要 。
高压变频器调速: 是目前应用比较普遍和相对先进的技术,采用电力电子技术来实现对电机的速度进行调节,可以有效根据实际工况来自动控制,可以实现较高效率的节能效果,但是工作时产生谐波,电子组件多且老化快,对环境要求高、而且高压环境下故障率高,安全性差,需要专业人员维护,维护费用高,设备使用年限短。
永磁传动与调速器:永磁驱动技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术,是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生高次谐波,且在低速运行下不造成电机发热等优良调速特性,更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。永磁传动与调速器是美国MagnaDrive公司专利技术。具有调节范围广、响应速度快、设备结构简单,故障率低,后期维护成本低、可靠性高使用寿命长,可在-10℃—+50℃环境温度条件下长期使用等优点。
经过各方面的综合考虑,最后选用了当前最先进可靠的永磁传动与调速器调速方式。
3. 永磁调速工作原理
永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械连结,电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线,因而在导磁盘中产生涡电流,该涡电流在导磁盘上产生反感磁场,拉动导磁盘与磁盘的相对运动,从而实现了电机与负载之间的转矩传输。电机与负载之间的扭矩传输,不同于常规的硬机械连接方式,是通过气隙连接的,它不仅可以通过调整气隙实现转速调整,还带来很多其它调速方式所不具备的优点。永磁调速器直接由中央控制系统(DCS)提供4-20mA控制信号到电动执行器。该执行器调整气隙,从而调整负载速度以满足控制要求。
当磁铁棒N极接近导体板时,在导体上会产生一N极磁场来抵抗磁棒N极接近的,在导体板上之磁场由一逆时针方向的感应电流(涡电流)所产生,如图(一)所示,此现象称为愣次定律。同理当磁铁棒N 极平行于导体方向板移动时,在导体板上会产生抵抗磁铁棒N极前进的磁场、在导体板上会产生两个磁场方向相反的磁场,在磁铁棒N极前进的前方产生N极磁场抵抗磁铁棒前进,磁铁棒N极前进的后方产生S 极磁场抵抗磁铁棒前进,如图(二)所示。而且当磁铁棒愈靠近导体板时,导体板上抵抗磁铁棒相对运動的力量愈大。
【关键词】 加热炉 鼓风机 引风机 永磁调速技术 节能
1. 概述
在炼油行业中,加热炉担当着十分重要的角色,它是反应器、蒸馏塔、汽提塔等的热源。本文论述了某炼油企业蒸馏项目装置加热炉中鼓、引风机采用永磁调速调节控制取代调节风门挡板的效果,应用该技术不仅节省效果显著,而且能提高燃气的利用率,减少环境污染。
1#蒸馏加热炉系统由一台常压炉、一台减压炉和一套烟气回收系统组成(见流程图)。正常操作时:烟道挡板全关,冷空气通过鼓风机经空气预热器送至炉子,再通过引风机经空气预热器将热空气抽出送至烟囱排出,当烟气出预热器压力或预热器进出口温度过高时,联锁打开烟道挡板,停引风机。当空气入预热器压力过低时,联锁停鼓、引风机,自动打开烟道挡板,并打开炉底风道自动快开门。
加热炉系统中鼓、引风机类负载多是根据满负荷工作需用量来选型,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。由于交流电机调速很困难,常用风门挡板、回流阀或开/停机时间,来调节风量或流量,同时大电机在工频状态下频繁开/停比较困难,电力冲击较大,势必造成电能损耗和开/停机时的电流冲击。
2. 调速方式的确定
目前,大功率高压异步电动机的主要调速方式有以下几种:液力耦合器调速、变频调速和永磁传动与调速器调速等。
液力耦合器调速: 属低效调速方式,调速范围有限,高速丢转约 5%-10%,低速转差损耗大, 最高可达额定功率的 30% 以上, 精度低、线性度差、响应慢,启动电流大,装置大,不适合改造;容易漏液、维护复杂、费用大,不能满足提高装置整体自动化水平的需要 。
高压变频器调速: 是目前应用比较普遍和相对先进的技术,采用电力电子技术来实现对电机的速度进行调节,可以有效根据实际工况来自动控制,可以实现较高效率的节能效果,但是工作时产生谐波,电子组件多且老化快,对环境要求高、而且高压环境下故障率高,安全性差,需要专业人员维护,维护费用高,设备使用年限短。
永磁传动与调速器:永磁驱动技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术,是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生高次谐波,且在低速运行下不造成电机发热等优良调速特性,更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。永磁传动与调速器是美国MagnaDrive公司专利技术。具有调节范围广、响应速度快、设备结构简单,故障率低,后期维护成本低、可靠性高使用寿命长,可在-10℃—+50℃环境温度条件下长期使用等优点。
经过各方面的综合考虑,最后选用了当前最先进可靠的永磁传动与调速器调速方式。
3. 永磁调速工作原理
永磁调速器是透过气隙传递转矩的革命性传动设备,电机与负载设备转轴之间无需机械连结,电机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的磁盘所产生的强磁场中切割磁力线,因而在导磁盘中产生涡电流,该涡电流在导磁盘上产生反感磁场,拉动导磁盘与磁盘的相对运动,从而实现了电机与负载之间的转矩传输。电机与负载之间的扭矩传输,不同于常规的硬机械连接方式,是通过气隙连接的,它不仅可以通过调整气隙实现转速调整,还带来很多其它调速方式所不具备的优点。永磁调速器直接由中央控制系统(DCS)提供4-20mA控制信号到电动执行器。该执行器调整气隙,从而调整负载速度以满足控制要求。
当磁铁棒N极接近导体板时,在导体上会产生一N极磁场来抵抗磁棒N极接近的,在导体板上之磁场由一逆时针方向的感应电流(涡电流)所产生,如图(一)所示,此现象称为愣次定律。同理当磁铁棒N 极平行于导体方向板移动时,在导体板上会产生抵抗磁铁棒N极前进的磁场、在导体板上会产生两个磁场方向相反的磁场,在磁铁棒N极前进的前方产生N极磁场抵抗磁铁棒前进,磁铁棒N极前进的后方产生S 极磁场抵抗磁铁棒前进,如图(二)所示。而且当磁铁棒愈靠近导体板时,导体板上抵抗磁铁棒相对运動的力量愈大。