摘 要 ：本文重點介紹了高壓變頻器在哈爾濱煉油廠儲運車間P433原油泵改造方案, 通過對其工作原理與主要技術特點的分析，并結合變頻調速具體應用，說明高壓變頻器應用對能源的節約與產生的經濟效益。 1、引言 　 變頻調速技術的成功出現，就以其優異的性能代替了其他交流電機調速方式，乃至直流電機調速，而成為電氣傳動的主要方式。交流電機調速的目的主要有兩個，一是為了滿足生產工藝要求，二是為了達到節能降耗的目的，在儲運車間P433原油泵改造方案中，就將變頻器應用到該系統中。 2、改造前的工況 　　P433泵型號: 250AYSⅡ-150×2A; 　　額定流量: 472 m3/h; 　　額定揚程: 272m; 　　軸功率: 443kW; 　　效率: 79%; 　　額定轉速: 2950r/min ; 　　運行時出口壓力: 2.8MPa; 　　允許出口最小壓力: 2.1MPa。 　　配套電機型號: YB560S2－2; 　　額定功率: 560kＷ; 　　額定電壓: 6000Ｖ; 　　額定電流: 64.1Ａ; 　　額定轉速: 2967 r/min; 　　功率因數: 0.89; 　　運行時電流: 39.1Ａ。 　　現場是通過調節泵出口閥門的開度，即改變管網阻力來調節流量，同時改變了出口壓力。根據泵的特性，調節出口閥門的開度，將使效率下降。若采用改變泵電機轉數，閥門全開，管網阻力曲線不變，降低水泵的揚程以減小流量，根據現場需要，允許出口最小壓力為2.1Mpa，允許最小流量為240t/h，在滿足此要求的基礎上進行調速，使泵效率在高效點運行，即變速調節比節流調節時，泵從電網吸收功率要減少，因此采用變速調節，能把消耗在節流中的損耗省下來，達到節能的目的。 3、高壓變頻裝置原理及特點 　　變頻裝置采用多電平串聯技術，由移相變壓器、功率單元和控制器組成。6kV系列變頻裝置由18個功率單元構成，每6個功率單元串聯構成一相，如圖1所示。 　　功率單元的電路結構及原理:每個功率單元由整流、濾波、逆變、旁通、驅動、保護、模擬量采集、PWM形成等電路組成。 　　輸入側由移相變壓器給每個單元供電，移相變壓器的副邊繞組分為三組;這種多級移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使其負載下的網側功率因數接近于1。 　　另外，由于變壓器副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，類似常規低壓變頻器。 　　輸出側由每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給電機供電，通過對每個單元的PWM波形進行重組，可得到階梯PWM波形。這種波形正弦度好，dv/dt小，可減少對電纜和電機的絕緣損壞，無須輸出濾波器就可以使輸出電纜長度很長，電機不需要降額使用，可直接用于舊設備的改造;同時，電機的諧波損耗也大大減少，消除了由此引起的機械振動，減小了軸承和葉片的機械應力。 　　由于應用了先進的電力電子技術、計算機控制技術、現代通信技術和高壓電氣、電機拖動等綜合性領域的學科技術，因此變頻調速具有其它調速方式無法比擬的優點: （1）變頻器采用液晶顯示數字界面，調整觸摸式面板，可隨時顯示電壓、電流、頻率、電機轉速等，可非常直觀地顯示電機在任何時間的實時狀態; （2）精確的頻率分辨率和高的調速精度，完全可以滿足各種生產工藝工況的要求; （3）高壓變頻器具有國際通用的外部接口，可以同可編程控制器（PLC）和工控機等各種儀表相連，并可與原設備控制回路相連接，構成部分閉環系統，如與原DCS系統實現數據交換和連鎖控制等; （4）具有就地和異地操作功能，另可通過互聯網實現遠程監控功能; （5）具有電力電子保護和工業電氣保護功能，保證變頻器和電機在正常運行和故障時的安全可靠; （6）電機可實現軟啟動、軟制動，啟動電流小，小于電機的額定電流，電機啟動時間可連續可調，減少了對電網影響; （7）減少配件的損耗，延長設備的使用壽命，提高了勞動生產效率。 4、系統方案 4.1　改造前的系統 如圖2所示，改造前的系統為采用高壓開關設備直接控制高壓電機運行，通過調節閥門的開度來改變流量及閥門出口壓力。 4.2　改造后的系統方案 改造后的系統方案是采用高壓變頻調速裝置對電機轉速進行調節，從而進行調節流量及閥門出口壓力。同時帶有旁路系統，當變頻器故障是可以打到旁路運行。其方案圖如圖3所示。 改造后，原有電機及基礎均不需要改變，原有高壓電纜可繼續使用。 5、變頻節能分析 　　根據流體力學原理，對于調速泵來說，有如下關系; 　　泵輸出流量的大小與所拖動的電機轉速的平方成正比; 　　泵消耗的功率大小與所拖動的電機轉速的立方成正比; 　　由于調速電機所拖動的泵的額定揚程為272m，如當輸送原油的管網壓力為2.1Mpa（相當揚程為210m），則可。 （1）計算出調速泵在調速運行中的最低轉速: r/min當管網壓力為2.1Mpa時，調速最低速為2592 r/min，此時泵輸出的流量為262.11 t/h，完全滿足現場要求240 t/h的要求。 （2）改造前作為恒速泵的原油泵消耗功率的計算: 　　泵工作時所需的軸功率=（介質密度×重力加速度×流量×揚程）÷（1000×泵的效率）。 （3）改造后作為調速泵的原油泵進行輸送消耗功率的計算。 　　原油介質密度按0.800t/m3（40℃）計算，電機的效率按92%計算。 　　改造前、后正常運行時泵消耗的功率（根據上面公式計算）如附表所示: 附表、系統改造前、后正常運行時泵消耗的功率 由此可見，將一臺原油泵拖動電機改為由變頻裝置調速運行后，一年可節約電費約55.74萬元。 6、結束語 　　高壓變頻調速控制作為一種新型的調速方法，其性能優于其它調速方式，是現代化大型電廠廣泛采用的一種節能控制手段。變頻改造工程促進了企業經濟效益的明顯提高，并且它以高性能、高可靠性和調節的靈活性以及操作的簡便性，贏得了運行人員的認可。