空冷變頻控制的改造

王權威 徐超義 劉寶科

(中國石油蘭州石化公司設備維修公司，蘭州 730060)

慶陽石化60萬t/a重整裝置采用法國AXENS公司的連續重整工藝包。經預處理后的精制石腦油和氫氣分別進入重整進料換熱器E201與重整反應產物換熱。油、氫在換熱器內混合，換熱后進入重整進料加熱爐，加熱后進入重整反應器反應。從重整第四反應器出來的反應產物進入E201與重整進料及循環氫換熱后，通過空冷A201冷卻后進入重整產物分離罐D201，罐頂氣體一部分作為循環氫用汽輪機打回重整反應部分，其余部分作為重整產氫用重整增壓機壓縮至再接觸部分，用于提濃氫氣和回收液體，罐底液體打至再接觸部分。

原空冷A201設計為：重整產物經過板式換熱器后溫度降至105℃，用4臺空冷機組對重整產物石腦油和氫氣的混合物降溫至35℃。對于操作運行的空冷器來說，被冷卻介質出口溫度與空冷負荷、換熱面積和環境溫度成比例。由于傳統的空冷換熱面積為定值，空冷器冷卻效果只能靠調節百葉窗開度以及空冷機組的運行臺數來控制。這種控制方法存在很多的弊端。

1 空冷器存在的問題①

1.1 溫度波動大

百葉窗的調節精度低，操作人員手動操作連續性很差，根本適應不了溫度的變化。而且其他空冷電機的啟停對冷卻溫度影響更大。導致石腦油溫度范圍為30～50℃，波動高達20℃。

重整產物石腦油和氫氣的溫度變化影響氫氣中油的含量。汽輪機出口的微量水影響汽輪機的運行。分離罐底液體溫度還會影響再接觸部分的操作。

1.2 工作強度大

重整產物的溫度以及環境溫度都會影響產物分離罐的溫度，所以重整產物溫度變化比較大。而百葉窗的葉片可調范圍很小，溫度調節范圍很有限。這樣就需要人為現場調百葉窗開度或者啟停其他的空冷器來調節溫度。

1.3 能耗大

實際生產過程中，夏天環境溫度較高時，4臺空冷全負荷工作。春秋季節要靠人為調節百葉窗的開度來控制溫度，冬季要停掉1～2臺空冷電機，造成電能的浪費。

2 改造方案

引進變頻控制系統，把百葉窗的角度調至最大，利用空冷后重整產物溫度，用DCS實現單回路PID控制，將控制回路輸出信號引致變頻器，通過控制空冷電機的轉速實現風量的自動控制。

改造后溫度控制回路簡圖如圖1所示，DCS詳細控制方案如圖2所示。

圖1 空冷控制系統簡圖

圖2 DCS詳細控制方案

如圖2所示，將PID輸出分為4路，在DCS端加設切換軟開關，供操作人員在自動控制和手動控制間切換，DCS最終把4臺空冷器的輸出值送至電氣控制柜的變頻器。實現對每臺空冷器的單獨控制和多臺空冷器的自動控制和空冷器之間的切換，來適應不同工況下的操作。

3 改造效果

3.1 降低操作人員工作強度

以前，每天操作人員要在早晚氣溫變化明顯的時候到現場調節百葉窗開度，春秋季節晝夜溫差大的時候還要啟、停空冷器來滿足溫度的控制要求。使用變頻控制以后把百葉窗開度調至最大，通過DCS和變頻器來控制空冷電機的負荷來達到工藝要求，很少到現場啟、停空冷器，大大降低了操作人員的工作強度。

3.2 提高控制精度

傳統的控制方法由操作人員根據工藝要求，對系統溫度進行手動控制。此過程由于受到操作人員主觀因素的影響，無法保證參數監測和調節的連續性，從而無法保證控制的精度，溫度波動很大。使用變頻控制后，PID的超前控制以及變頻器可控的加速功能，使得溫度調節由以前的跳躍式控制變為連續調節。自動狀態下溫度可控制在30～35℃，溫度波動不超過5℃。

3.3 節能降耗

預加氫產物空冷器為4臺15kW的電機。由于使用變頻器，把百葉窗角度調至最大，通過調節電機轉速來控制空冷器的負荷。比起以往電機滿負荷運轉，通過調節百葉窗開度控制溫度的變化來，節能效果很明顯。由于電機啟/停次數減少，減少了空冷器的故障頻率，而且延長了電機的使用壽命。

4 結束語

系統投用后，在裝置平穩運行時自動投用率達到90%以上，勞動強度降低，保證了監測的連續性、及時性和準確性，節能降耗效果明顯，在裝置運行期間，控制效果得到了明顯的改善。

聲明

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