机泵调速技术在石油化工厂的应用刘建X田慧（洛阳石化工程公司）种调速方式的特点，进而提出了各种机泵应采用不同调速方式的具体建议。

　　石化工业是能源加工工业，在生产过程中要消耗大量的能源。2000年全国平均炼油能耗为4308MJ/t，其中电单耗为552MJ/t，占总能耗的12.8；另一方面，在炼油厂中，风机、泵及压缩机的用电又占总用电量的90.因此，开展机泵的节能对全厂的节能至关重要。

　　1机泵运行状况目前石油化工行业的机泵效率普遍比较低，表1为某装置的机泵效率汇总表。

　　表1某装置机泵效率汇总表名称泵有效功率/kW电机消耗功率/kW机组效率/汽油出装置泵对流泵中段回流泵汽油回流泵柴油泵蜡油泵冲洗油泵热载体泵污水泵高压水泵冷焦泵封油泵除焦水送水泵辐射进料泵炉子风机空冷风机合计（折算后）表1中，大机组效率为67.27，小的机组效率只有6.69，平均机组效率为42.5，这说明电机的输入功率大部分都损失掉了。造成石化行业机泵效率低的主要原因是：a.由于生产方案和加工量经常变化，装置负荷率波动较大。

　　b.加工量不足，装置处于低负荷运转，后路不通畅，原料和产品也要随外界条件变化。

　　C.工程设计中由于要求动力设备适应的范围较大，泵和电机选得过大，结果使真正操作点远不能达到佳效率。泵选大后，多余的压头只能通过调节阀浪费掉；电机过大，即“大马拉小车”，这种现象更为普遍。

　　d.国产水泵与国际先进的水泵相比，平均效率低5~10，污水泵平均效率低20~30，再加上系列不全，选用时被迫以大代小，效率就更低了。

　　e.炼油厂中70的机泵是在变工况下运行的，电机负载率一般在60~70，平均功率因数为0.81左右，90的泵用电机是BJ02型，该电机属国家淘汰产品。

　　鉴于以上原因，改变石化行业机泵目前的运行状况已势在必行。对在用的不合理机泵应采取以下措施：化工机械d.对改扩建的项目必须用Y系列节能型电机；e.在系统中采用微阻缓闭止回阀；f.合理利用压差、余压，利用工艺条件少开或停开机泵。

　　为提高电能利用率，降低设备的产品电单耗，在用电设备中可采用如下方法：a.对JO系列的低压、小容量老电机米用磁性糟泥改造，效率可提高1.2；b.对高压、大容量的老电机用磁模改造；c.对装置机容量不够的进行增容改造；e.采用交流电机固态节能起动器及附属节电装置；f.电机经济运行，无功就地补偿。

　　除以上对现有设备进行更新、改造外，节电的另一途径是机泵调速。

　　2调速方式目前石油化工企业在用的风机、水泵调速方式很多，大体上可分为机械调速和电气调速两大类。机械调速包括液力偶合器办油膜离合器等；电气调速包括变频调速、变极调速、滑差调速、串级调速和定子调压调速。又可分为低效调速系统和高效调速系统。低效调速系统是指调速时转差功率都以发热的形式消耗掉不能回收，效率低是其共同点，如转子串电阻、定子调压、电磁调速、液力偶合器和《油膜离合器等；高效调速系统是指这类调速方法无附加转差损耗，故效率高，如变频调速和变极调速，或者是将转差功率反馈回电网或电机轴上的串级调速。

　　2.1液力偶合器调速方式液力偶合器是以液体为介质传递功率的一种液力传动装置，通过改变工作腔中工作液体充油度，就可以在原动机转速不变的条件下实现被驱动机械的无级调速。

　　液力偶合器的优点是：a.运行稳定，适用范围广，是目前较成熟的一种变速调节方法；。调速范围为30 ~97，可实现轻载启动；。有较高的功率因数，不产生高次谐波，不会因高次谐波对电网产生污染；。高电压、大功率的异步电机上应用液力偶合器调速比其他类型的调速更为经济和安液力偶合器的缺点是：a.有速度损失，不能实现全速运行；。装在水泵与电机之间，一旦发生故障，则水泵不能运行，需停车处理；。调速效率随转速降低而急剧下降；。调速滞后时间长，约为7~10s；。不容易维护保养，有共振问题；体积大。

　　液力偶合器目前国内制造技术已趋成熟适用于高速、大容量鼠笼式机泵，如原油泵、塔底泵等。

　　某厂输油泵所配电机功率为355kW，增加一台YOTC-450G液力偶合器后，每输送It原油节电0.339kW°h，全年节电703MW°h，合人民币5.6万元，既满足了原油流量波动的要求，又达到了节能目的，安装一台液力偶合器投资4.5万元，一年内即可收回投资。

　　某蒸馏装置原油泵采用YOTGC400型液力偶合器调速与出口阀控制相比，加工原油量为6500t/d节电64.3kW-h；加工原油7508t/d时，节电35.5kW-h；年节电40万kW-h，不到一年即可收回投资。

　　2.2co油膜离合器调速方式油膜离合器调速是70年代国际上发展的一种新型调速装置，国内于80年代初研制，称其为调速离合器。其性能与液力偶合器相近，但体积小，售价低，运行可靠，便于实现自动控制，技术经济指标均比液力偶合器为优，调速范围宽（0~100）有较高的功率因数，不产生高次谐波，不污染电网，当采用机械调速时，应优先选用离合器。

　　流量3000t/h电机功率55CkW，14sh-9B泵一台，流量1000t/h电机功率360kW，常开二大一小匹配运行，建厂以来一直阀门节流，敞开供水。现采用TL-05型油膜离合器在大泵全输出工况下进行调速节能，电流由52A降到37A，转速由980r/min降到734i./min，每小时节电121.85kW运行8个月计节电量为70万kW.匕2.3变频调速方式变频调速方式是将电源恒压、恒频电能经整流逆变之后，转变为电压频率均可调的电能供给电机作调速之用。其性能如下：a.无级调速，精度高，调速范围宽（0~化工机械减小配电装置容量。

　　C.功率因数高，达0.95以上，无需另加电容补偿。

　　e.容易实现生产过程自动化，提高生产效率和科学管理水平。

　　f.可以遥控，安装调试容易，操作简单，有多种保护功能，并能显示故障所在。

　　g.不停车可直接投入工频，维护保养容易。

　　变频调速的优越性是其他调速方式所无可比拟的，近年来随着大功率变频调速技术的突破，使变频调速的应用更加方便、可靠，因此得到国内外普遍重视，发展迅速。目前存在的问题是引进和组装的变频器对石化装置中的大中型机泵（280 ~100tkW）没有系列产品，国产设备质量尚有待提高。

　　某炼油厂酮苯脱蜡装置油回收系统采用变频设备后，机泵工况和系统参数均进入良好状态。泵出口压力由0.8MPa下降至0. 35MPa，电机转速由2950r/min减少到1950i/min电源功率因数由0.8左右提高到0.98，明显减少了无功损耗，电机实际负荷由原控制方案的145kW下降到112kW，全年按8000h计，可节电26.4万kW°h.另外，投用VVVF后，还消除了阀门节流噪声，改善了操作环境，有利于下游的平稳操作。

　　2.4变极调速方式变极调速仅能不连续地、成比例地改变电机的速度，但它的初投资省，维护保养容易，节能效果好，可靠性强，因此在泵流量变化仅为孤立的，并成一定比例的两种或3种流量的应用场合，可用变极电机来调节流量。

　　转速从980r/min降到730r/min功率从215kW降到130kW，供水单耗从43kW-h/kt降到25kW-h/kt，全年以300天计，年节电108万kW 2.5电磁滑差调速方式电磁滑差调速是在电机和负载之间通过电磁滑差离合器进行转矩传递，改变励磁电流可以改变离合器滑差，从而改变生产机械的转速。它的于掌握，适用于长期、高速（大风量）和短期、低速运行（小风量）的工况。电磁滑差离合器调速目前应用不多，使用受工况及其他条件的制约。

　　2.6串级调速方式串级调速是将电源恒压、恒频的电能送给电机定子，而将转子的转差功率经整流逆变后转变为恒压、恒频的电能反馈回电网。

　　串级调速是一种高效调速方案，运行效率一般在90左右，仅次于变频调速，适用于流量变化范围70~95大、中容量的负载。不足之处是串级调速仅适用于绕线式异步电机，而对目前大量使用的鼠笼型电机、同步电机则不适用。由于在转动部分与静止部分之间增加了电刷与滑环的接触，对于大容量电机，运行不可靠的因素增多是这种调速方式的致命弱点，另外其功率因数低，对电网干扰较多，维护保养难。国内串级调速技术比较成熟已有系列产品生产，并且有一定的运行经验。

　　某厂海水泵采用杭州节能设备厂提供的HC型可控硅串级调速装置控制节流，年节电40万kW 振动值比出口阀控制时有所下降，投资5.2万元，回收期0.5年1990年8月投用，至今运行正常。

　　2.7定子调压调速方式定子调压调速是把转差损耗消耗在电机转子上，因此，在变压变速时，由于存在转子发热问题，容量不能太大，同时考虑到使用可控硅来调压，随速度下降，电机的谐波损耗增大，因此它仅用在泵流量变化范围小（调速范围80~100）的场合。鼠笼型定子调压调速尽管在效率上不及变频调速合理，但由于技术成熟设备简单投资较省，操作使用和维修都很方便，因此日本、德国等发达国家在小型机泵上普遍采用此调速方法。

　　2.8转子串电阻调速方式转子串电阻调速方式是在绕线式异步电机转子回路中串入适当电阻，可以改变启动转矩大小，亦可改变机械特性。

　　转子串电阻可靠性强，其原理、性能比较容易掌握。它的调速范围为50~100，并且可以将转子滑环短接，使电机全速运行，不产生高次谐波，对电网无干扰，功率因数高，维护保养容易，但调速范围为20~97，初投资省技术水平bl启动时转矩较大处理故障时需停车。/ww.cnkLnet化工机械一般在泵流量变化大于额定50的场合使用，节能效果稍差，但初投资较小。

　　3建议机泵调速方式很多，究竟选择哪种方式较好，应综合考虑设备投资，电机及负载的类型和容量大小，运行效率，功率因数，设备的可靠性、易维修性和使用单位的维修能力，节能效果、调速范围，机械特性及控制性能等多项经济技术指标，并非功能越先进越好，亦非投资越少越好。但是从技术发展角度考虑，采用电子技术的变频调速将是调速节能的主要方向，这并不排斥其他调速方式的应用。为此，建议如下：a.若流量是在额定流量的90以上变化时，一般不采用调速装置，应以提高电机效率为主，因为调速装置本身效率也在90左右，不会产生多大的节能效果，当接近100流量运行时，反而多耗能量。

　　b.转子串电阻适用于非防爆场所，炼油装置不便采用。

　　c.液力偶合器和《油膜离合器是两种比较成熟的机械调速方式，在炼油厂中已有应用实例。

　　笔者认为就目前国情，从节能角度而言，在原油加工量变化较大并经常处于中低负荷运转的大型机泵（如原油泵、塔底泵）上实施，是较为经济可行的。从长远观点看，随着交流变频技术的日益普及，将被逐步取代。

　　d.串级调速是较好的调速方法，但要用绕线式电机，特别对设备改造时使用不便，另外，它也不适用于石油化工企业中的防爆场所。

　　e.改变磁级对数，在实际应用中有一定的局限性，难以普遍推广应用。

　　f.变频调速适用于石化系统中大量的鼠笼型异步电机的改造，对于低转速（低流量）区域运行较多或启停频繁的机泵更显出其节电的优越性，并且会给生产操作带来方便。同时由于机泵转速的降低，电机及离心泵的轴承磨损降低，离心泵密封泄漏的可能性亦大大降低，维修量减少，提高了设备的运行周期，可以说这种变频调速的方法应在整个石化企业中得到进一步推广应用。

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