高壓變頻器在LNG行業(yè)的應(yīng)用

中國(guó)石油京唐液化天然氣有限公司

高壓變頻器在LNG行業(yè)的應(yīng)用

楊超中國(guó)石油京唐液化天然氣有限公司

中國(guó)石油唐山LNG接收站采用遠(yuǎn)大YDRH型高壓變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)海水泵的變頻控制。唐山LNG接收站一期的ORV系統(tǒng)海水泵采用“一大三小”、4臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的方式，根據(jù)NG產(chǎn)量的需求以及海水溫度等因素的變化，需要對(duì)進(jìn)入ORV的海水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)出口閥值，從最大逐漸減小，把出口流量調(diào)至滿載流量時(shí)的100%、90.5%、79.8%和69.5%時(shí)，泵的輸出功率基本不變。調(diào)節(jié)出口閥值至最大，然后通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)海水泵的轉(zhuǎn)速，把出口流量分別調(diào)至7471、6763、5960和5192m3/h，與海水泵工頻運(yùn)行時(shí)基本一致，泵的輸出功率相應(yīng)分別為滿載時(shí)的100%、72.1%、51.8%和35.2%，取得非常明顯的節(jié)能效果，達(dá)到了預(yù)期的使用目的。

高壓變頻器；YDRH；LNG接收站；汽化量

LNG（Liquid Natura lGas）是一種清潔高效的能源，在LNG接收站中，LNG通過(guò)汽化器轉(zhuǎn)變成NG（天然氣）并輸送至管網(wǎng)。氣化器的種類較多，其中ORV（Open Rack Vaperizer）——開架式氣化器以其操作費(fèi)用低的特點(diǎn)得到了較廣泛應(yīng)用。海水泵抽取海水通過(guò)ORV對(duì)LNG進(jìn)行加熱得到NG，而為了實(shí)現(xiàn)海水泵的平滑啟動(dòng)和節(jié)能調(diào)速運(yùn)行，提高自動(dòng)化運(yùn)行水平的同時(shí)減少工頻啟運(yùn)給管線帶來(lái)的壓力沖擊和損耗，中石油唐山LNG接收站采用遠(yuǎn)大YDRH型高壓變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)海水泵的變頻控制。

1 YDRH變頻器的特點(diǎn)

（1）三控制站冗余互備，獨(dú)立判斷自身故障并可實(shí)時(shí)互相監(jiān)督，任意2臺(tái)主控故障不影響設(shè)備正常運(yùn)行。三控制站系統(tǒng)通過(guò)超高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息共享與鑒別，各控制站可獨(dú)立判斷自身故障，并支持在極短時(shí)間內(nèi)的控制權(quán)切換。

（2）PLC與三控制站之間有多通路冗余備份，提高了系統(tǒng)的可靠性。無(wú)論是硬線通路還是通訊通路，均有備份。

（3）功率單元在線更換。運(yùn)行過(guò)程中如果某個(gè)功率單元損壞，則通過(guò)它的電氣旁路到機(jī)械旁路將該模塊輸出短接，再通過(guò)線電壓自動(dòng)均衡技術(shù)使線電壓平衡，保證系統(tǒng)依然能夠輸出額定電壓；同時(shí)通過(guò)在線插拔技術(shù)將損壞的功率單元移除，安裝上好的備用功率單元繼續(xù)運(yùn)行，保證系統(tǒng)不發(fā)生非計(jì)劃停機(jī)。

2 運(yùn)行情況

唐山LNG接收站一期的ORV系統(tǒng)海水泵采用“一大三小”、4臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的方式，其中A泵為額定功率1800kW的大泵，B、C、D泵均為900 kW的小泵。目前對(duì)A泵和B泵各設(shè)1臺(tái)變頻器。

根據(jù)NG產(chǎn)量的需求以及海水溫度等因素的變化，需要對(duì)進(jìn)入ORV的海水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（1）當(dāng)NG需求小于等于1個(gè)ORV的汽化量時(shí)，啟動(dòng)高壓變頻海水泵B，高壓變頻器B根據(jù)海水泵的流量與轉(zhuǎn)速曲線，將海水泵轉(zhuǎn)速升至預(yù)定轉(zhuǎn)速，海水被升壓，經(jīng)輸送管道送入ORV1；當(dāng)LNG在ORV換熱管內(nèi)上升時(shí)由海水進(jìn)行加熱，因此LNG被汽化成NG，然后在2℃以上情況下，通過(guò)NG歧管和NG噴嘴輸出到NG排放管，完成汽化。

（2）當(dāng)NG需求小于等于2個(gè)ORV的汽化量時(shí)，啟動(dòng)高壓變頻海水泵A，高壓變頻器A根據(jù)海水泵的流量與轉(zhuǎn)速曲線，將海水泵轉(zhuǎn)速升至預(yù)定轉(zhuǎn)速，海水被升壓，經(jīng)輸送管道送入ORV1和ORV2；當(dāng)LNG在ORV換熱管內(nèi)上升時(shí)由海水進(jìn)行加熱，因此LNG被汽化成NG，然后在2℃以上情況下，通過(guò)NG歧管和NG噴嘴輸出到NG排放管，完成汽化。

（3）當(dāng)NG需求小于等于3個(gè)ORV的汽化量時(shí)，啟動(dòng)高壓變頻海水泵A和B，高壓變頻器A和B根據(jù)海水泵的流量與轉(zhuǎn)速曲線，將海水泵轉(zhuǎn)速升至預(yù)定轉(zhuǎn)速，海水被升壓，經(jīng)輸送管道送入ORV1、ORV2和ORV3；當(dāng)LNG在ORV換熱管內(nèi)上升時(shí)由海水進(jìn)行加熱，因此LNG被汽化成NG，然后在2℃以上情況下，通過(guò)NG歧管和NG噴嘴輸出到NG排放管，完成汽化。

（4）2臺(tái)工頻泵作為高壓變頻海水泵A和B的備用泵。同時(shí)高壓變頻海水泵A和B具有故障工頻旁路功能。

3 運(yùn)行結(jié)果

在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，分別對(duì)比了使用定頻和變頻驅(qū)動(dòng)海水泵在同流量時(shí)的泵輸出功率、泵出口壓力及泵可供流量。調(diào)節(jié)出口閥值，從最大逐漸減小，把出口流量調(diào)至滿載流量時(shí)的100%、90.5%、79.8%和69.5%時(shí)，泵的輸出功率基本不變。調(diào)節(jié)出口閥值至最大，然后通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)海水泵的轉(zhuǎn)速，把出口流量分別調(diào)至7471、6763、5960和5192m3/h，與海水泵工頻運(yùn)行時(shí)基本一致，泵的輸出功率相應(yīng)分別為滿載時(shí)的100%、72.1%、51.8%和35.2%，取得了非常明顯的節(jié)能效果，達(dá)到了預(yù)期的使用目的。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.065