利德华福超大功率高压变频器在中盈化肥压缩机中的应用

摘要:

通过对压缩机运行工艺的了解，中盈化肥采用利德华福研发、生产的超大功率高压变频器取代传统锅炉+汽轮机方案，取得了巨大的节能效益且很大程度的节约了生产建设周期和减轻了用户的维护成本。

关键词:

压缩机、超大功率高压变频器、配套解决方案、节能。

项目概述:

安阳中盈化肥80万吨尿素项目2010年7月由上级政府部门批准备案，地点设在滑县，计划建设周期为2010年7月—2012年12月，所采用的清洁生产工艺技术是世界领先的，气化工序采用世界上先进的水煤浆气化技术;净化工序采用耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗及进口硫回收技术;氨合成工序采用瑞士卡萨利低压合成工艺;尿素合成工序采用进口CO2气提法工艺。整个系统中核心技术是世界最先进的，工程配置是最优化的，能量系统是最合理的，生产成本必将也是最低的，建成后将是目前河南省最大的一套尿素生产装置。

生产合成氨的基本过程如下方框图表示：

其生产工艺中合成气压缩机、二氧化碳压缩机和氨气压缩机均采用利德华福高压变频器驱动。下面就氨气压缩机为例做具体介绍

工艺原理及流程简述:

氨冷冻主要是通过典型的压缩制冷循环(压缩→冷凝→节流→蒸发)，将液氨这一良好的冷冻剂(其蒸发潜热大)循环使用，从而为不同的用户提供不同冷冻等级的冷量，同时回收氨冷用户因换热而产生的气氨，通过再次升压、降温得到液氨供氨冷用户循环使用。

(现场工况图)

氨压缩机由电机驱动，电机与压缩机机之间由齿轮箱连接，通过大小齿轮数176/29速比6.069来控制调节压缩机转速，电机转速由利德华福高压变频器实现调节控制，变频器将工频50Hz的电源转换为0-50Hz的频率电源来控制电机转速，电机转速为1490 r/min根据速比使压缩机转速控制在9043r/min这样来实现压缩机做功。

重要参数:

一、氨压缩机组主要参数：

序号 项目 单位 数值 备注

1 低压缸一段入口流量 Nm3/h 30910

2 低压缸一段进口压力 MPa(A) 0.065

3 低压缸一段进口温度 ℃ -38

4 低压缸一段出口压力 MPa 0.266

5 低压缸一段出口温度 ℃ 79.9

6 高压缸一段入口流量 Nm3/h 74003

7 高压缸一段进口压力 MPa 0.264

8 高压缸一段进口温度 ℃ 27.5

9 高压缸一段出口压力 MPa 0.581

10 高压缸一段出口温度 ℃ 99.3

11 高压缸二段入口流量 Nm3/h 110733

12 高压缸二段进口压力 MPa 0.557

13 高压缸二段进口温度 ℃ 30.7

14 高压缸二段出口压力 MPaA 1.759

15 高压缸二段出口温度 ℃ 139.1

16 额定功率 KW 9920

17 正常功率SOR/EOR KW 8800/8790

18 压缩机额定工作转速 Rpm 9014

19 最大可调转速 Rpm 9043

20 最小可调转速 Rpm 6761

21 低压缸第一临界转速 Rpm 3158

22 高压缸第一临界转速 Rpm 3107

23 旋向方向 从驱动侧看顺时针

24 润滑油牌号 GB11120-N46 透平油

(压缩机)

二、电机参数：

额定功率：11000KW

额定电流：731A

额定电压：10KV

额定转速:1490 r/min

额定频率50HZ

功率因数0.90

效率96.5%

最大转矩倍数1.8

堵转电流倍数4.5

堵转转矩倍数0.6

(高压电机)

三、增速箱的参数：

额定齿轮箱功率：11000 KW

额定转速 输入/输出：1490/9043

齿轮齿数 大齿轮/小齿轮：176/29

实际使用能效系数：1.45

四、变频器原理、技术参数、系统方案及现场运行

(1) 变频调速原理

按照电机学的基本原理，电机的转速满足如下的关系式：

n=(1-s)60f/ P =n0×(1-s)

式中：P-电机极对数;f-电机运行频率;s-滑差。

从式中看出，电机的同步转速n0正比于电机的运行频率(n0=60f/p)，由于滑差s一般情况下比较小(0-0.05)，电机的实际转速n约等于电机的同步转速n0，所以调节了电机的供电频率f，就能改变电机的实际转速。

而改变频率必须改变供电电压，由交流电机成立的电磁关系式：

E=4.44fwΦ

式中：E-电机电动势，f-定子频率，W-绕组系数，Φ-气隙主磁通。

对异步电机调速时，希望主磁通Φ恒定，即U/F保持恒定，所以改变频率时，供电电压也应跟着变化。

(高压变频器)

(2)变频器主要参数：

额定容量 6900×2KVA

额定输出电流 730A

额定电压10KV;

最高电压11KV;

电压正常变化范围(1±10%)un;

额定频率50HΖ;

频率变化范围±0.2HΖ;

电动机成组自起时，母线电压65% un;

最大一台电机启动时，母线电压80% un;

10KV母线侧短路电流40kA(有效值)100kA(峰值);

中性点：经消弧线圈方式接地。