机泵是炼油厂的心脏，在炼油过程中机泵输送的物流总量约为原油加工量的40多倍，如加工量2.5Mt/a的炼油厂，每年物流的输送量高达近亿吨，所以耗电量之大是可想而知的。在炼油装置中,电动机是应用面最广、数量最多的电气设备之一,其大部分负载为机泵,而定速泵在所耗功率中,被工艺物流吸收作有用功率的仅占30%-40%,其60%-70%的电能消耗于调节阀节流控制压降和因为处理量、收率变化及设计裕量大所造成的“大马拉小车”而导致的泵出口阀压降上。机泵节能的根本问题在于如何使控制方案与实际负荷相匹配,使之在控制过程中降低阻力,提高系统效率。这就为变频调速技术提供了广阔的应用空间。实践证明,变频调速装置是企业技术改造、节能降耗的理想设备。毫无疑问,这种调速方式将成为石化企业中驱动系统的中枢。
变频调速技术通过改变电动机定子电源频率来改变电动机转速,相应地改变机泵的转速和工况,使其流量与扬程适应管网介质流量的变化。大庆石化总厂已对装置内负载波动大,调节阀节流严重的机泵安装了65台变频器,总容量为3600kw,其中大部分是闭环控制系统,即现场一次表经变送器将信号通过屏蔽电缆送到PID调节器,调节后通地屏蔽电缆将4-20ｍA直流信号送到变频器的设定口,控制变频器的输出;余下部分是开环控制系统,即根据控制目标通过电位器给定来控制变频器输出,以使电动机工作在符合工艺要求的转速上,完全靠变频器输出控制电动机转速来控制流量,使机泵的出口阀达到全开状态,扬程与管网阻力特性曲线相吻合,泵出口扬程大幅度下降,电动机输出有功功率也明显降低,获得最佳的节能效果。变频器的使用,使节电率达到50～70%,年节电810万kwh;另外,变频器的使用,不但实现了生产过程自动化,而且延长了设备了使用寿命,保证了装置安稳长满优运行,取得了较好的经济效益和社会效益。
某炼油企业有2台石油气压缩机,单机额定功率75kW，一开一备运行方式，而在实际生产中，只需大约45kW的输出功率。压缩机在低于额定工况下运转，负载率较低，而且其风压与流量大小要靠手动阀来调节，操作困难，也浪费大量电能。为此，采用变频调速技术进行改造，用PLC实现自动调节和各种控制功能。系统结构图如图2所示。
设定压缩机管网正常出口压力为P1,而现场实际测定压力为P2,根据ΔP（=P2-P1）值的大小,由PLC内的PID功能模块进行PID运算,控制变频器来改变电机转速,达到所要求的压力。当ΔP>0时,即现场压力偏高,则提高变频器的输出频率,使电机转速加快,提高实际风压;当ΔP<0时,即现场压力偏低,则使转速降低,ΔP减小。这样不断调整,使ΔP趋于0,现场实际压力在设定的压力附近波动,保证压力稳定。
运行实践证明,该方案稳定可靠,经济效果明显。