低壓甲醇循環(huán)機(jī)電機(jī)節(jié)能改造

李 勇， 李少華

(新疆中能萬源化工公司, 新疆瑪納斯 832203)

隨著國(guó)家節(jié)能減排和對(duì)大氣污染排放的嚴(yán)格要求，甲醇已成為市場(chǎng)前景看好的環(huán)保汽油。而低壓甲醇比中壓甲醇投入低且消耗低，因此， 2010年7月，安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中能化工)與南京昊安科技有限公司合作，新建1套Ф 2 400 mm低壓聯(lián)醇裝置，甲醇產(chǎn)量50 kt/a，并副產(chǎn)甲醇蒸氣。其動(dòng)力設(shè)備循環(huán)機(jī)為1開1備，型號(hào)為2DZ5.5-10.0/110-130，技術(shù)參數(shù)：額定排氣量4.0 m3/min，額定功率180 kW，額定電流336 A，配套電機(jī)JS 127-6型。正常生產(chǎn)時(shí)，實(shí)測(cè)電機(jī)運(yùn)行電流為330 A。備用循環(huán)機(jī)經(jīng)常因電機(jī)絕緣低而不能及時(shí)開啟，平時(shí)被迫對(duì)電機(jī)進(jìn)行外加熱，以提高電機(jī)絕緣值；該電機(jī)功率因數(shù)低、能耗高[1-2]。由于化工市場(chǎng)近幾年持續(xù)低迷，企業(yè)要生存就得降低生產(chǎn)成本，淘汰落后設(shè)備，因此需要進(jìn)行改造。

1 電機(jī)現(xiàn)狀分析

該JS 127-6型電機(jī)技術(shù)參數(shù)為：額定功率185 kW，額定電壓380 V，額定電流331 A，轉(zhuǎn)速 986 r/min，功率因數(shù)0.8，效率90.3%。JS系列電機(jī)是中型三相異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)在海拔高度不超過1 000 m、周圍空氣溫度不高于40 ℃且不低于0 ℃、空氣清潔、無酸堿等腐蝕性氣體的室內(nèi)使用，溫升限度應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 755—2000的規(guī)定，電機(jī)不允許在含有爆炸性氣體或塵埃較多的環(huán)境中工作。

電機(jī)選型存在以下幾點(diǎn)問題：① 工作環(huán)境溫度范圍窄，冬季運(yùn)行時(shí)常低于0 ℃；② 防爆等級(jí)不適應(yīng)，工作介質(zhì)為H2、N2、CO等易燃易爆炸氣體；③ 防護(hù)等級(jí)低，經(jīng)常發(fā)生絕緣低而不能運(yùn)行；④ 功率因數(shù)低，不能充分發(fā)揮電機(jī)效能，損耗大；⑤ 效率低，損耗大[3]。

2 技術(shù)分析

低壓聯(lián)醇為新工藝，氣體來自壓縮機(jī)五段，甲醇在5.5 MPa的壓力下進(jìn)行合成反應(yīng)，為提高甲醇的產(chǎn)率和調(diào)節(jié)系統(tǒng)出氣中CO+CO2的含量，部分氣體采用循環(huán)機(jī)循環(huán)反應(yīng)。不考慮壓力損失、容積系數(shù)，可得出以下工藝參數(shù)。

(1) 循環(huán)機(jī)的指示功Ni

式中：P——?dú)飧灼骄甘緣毫Γ?50 kPa；

Vh——行程容積，取10 m3/min；

N——轉(zhuǎn)速，取986 r/min。

(2) 軸功率Nz

式中：ηm——機(jī)械效率，取0.9。

(3) 驅(qū)動(dòng)機(jī)功率Nd

式中：ηc——皮帶效率，取0.98。

(4) 驅(qū)動(dòng)機(jī)總功率Ng

Ng=f·Nd

式中：f——儲(chǔ)蓄功率系數(shù)。

考慮到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)荷的波動(dòng)、進(jìn)氣狀態(tài)的變化、冷卻水溫度的變化以及壓縮機(jī)的泄漏等因素會(huì)引起功率增加，故在選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)的功率時(shí)還應(yīng)保證有5%～15%的儲(chǔ)備功率(現(xiàn)儲(chǔ)備功率取1.1)，即驅(qū)動(dòng)機(jī)總功率Ng為112.72 kW。由此可知，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，有很大的浪費(fèi)，必須進(jìn)行改造。

3 電機(jī)的選擇

根據(jù)存在問題及技術(shù)分析，選擇YBX3-315L2-6隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：額定功率為132 kW，額定電壓為380 V，額定轉(zhuǎn)矩為1.67 N·m，轉(zhuǎn)速為990 r/min ，額定電流為244.4 A，功率因數(shù)cosφ為0.86。

該YBX3系列電動(dòng)機(jī)是利用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電磁結(jié)構(gòu)、工藝、材料等方面的新技術(shù)開發(fā)研制成功的全封閉自扇冷高效率三相異步電動(dòng)機(jī)，其具有以下特點(diǎn)：① 溫升裕度大，使用時(shí)的環(huán)境空氣溫度在40 ℃和-15 ℃之間；② 隔爆結(jié)構(gòu)先進(jìn)，可靠性高，運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生電火花，適合易燃易爆炸氣體使用；③ 防護(hù)等級(jí)高，避免了因絕緣低而不能運(yùn)行；④ 功率因數(shù)高，cosφ為0.86，效率高，損耗低，高效節(jié)能；⑤ 壽命長(zhǎng)，性能好，噪音低，可靠性高，使用維護(hù)方便[4]。

該YBX3系列電動(dòng)機(jī)效率指標(biāo)符合《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中電動(dòng)機(jī)能效等級(jí)指標(biāo)：① 防爆標(biāo)志Exd IIB T4 Gb，Gb代表爆炸性氣體環(huán)境用設(shè)備，具有“高”的保護(hù)級(jí)別，在正常運(yùn)行或預(yù)期故障條件下不是點(diǎn)燃源；② 電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲等級(jí)LW85Db(A) ，噪聲低，減少環(huán)境污染；③ 絕緣等級(jí)為155級(jí)，絕緣材料好，不會(huì)因環(huán)境溫度變化發(fā)生絕緣低的現(xiàn)象。

4 效益分析

2016年2月，中能化工投資4.5萬元新購(gòu)1臺(tái)YBX3-315L2-6隔爆型電機(jī)；經(jīng)改造安裝，2016年3月投入運(yùn)行，完全滿足正常生產(chǎn)時(shí)，實(shí)測(cè)運(yùn)行電流225 A。按年運(yùn)行350 d計(jì)，則年平均理論節(jié)電：

(1) JS 127-6型電機(jī)的年用電量T1

T1=1.732×380×330×0.80×24×350≈

1 459 536(kW·h)

(2) YBX3-315L2-6型電機(jī)的年用電量T2

T2=1.732×380×225×0.86×24×350≈

1 069 774(kW·h)

年節(jié)電T1-T2=389 762 kW·h，按電價(jià)0.5元/(kW·h)計(jì)，則年節(jié)約電費(fèi)19.5萬元左右，運(yùn)行3個(gè)多月即可收回全部投資，效益十分可觀。