氣化沉降槽底流泵節能改造

第38卷第5期化工設計通訊2012年10月Chemical Engineering Design Communications氣化沉降槽底流泵節能改造顏景鑾[新能鳳凰(滕州)能源有限公司，山東滕州277527]摘要:介紹了德士古氣化渣水系統沉降槽底流泵運行狀況，節能改造方案，以及改造后的效果。關(guān)鍵詞:底流泵;節能;變頻器;調速控制中圈分類(lèi)號: TQ113. 25+1文獻標志碼: B文章編號: 1003-6490<2012)05-0031-04Energy-Saving Revamping for Underflow Pump of Gasification Sedimentation TankYAN Jing-luan[Xinneng Phoenix( Tengzhou) Energy Co., Ltd., Tengzhou Shandong 277527. China]Abstract:Describe the operation conditions of underflow pump of sedimentation tank in Texacogasification slag water system, the energy- saving revamping programme and the effects afterrevamping.Key words: underflow pump ;energy-saving;frequency converter ;speed control德士古氣化沉降槽的作用是收集真空閃蒸處大，介質(zhì)顆粒硬，泵內件磨蝕嚴重，泵軸向力不理后的黑水。黑水含固量約為1%，經(jīng)澄清槽沉平衡，葉輪鎖緊螺栓經(jīng)常斷裂，并且由于泵腔內降細渣，最終沉降物為含固量約20%的渣水，流速高，軸向推力大，泵內件磨蝕嚴重，閥體幾從沉降槽底部排出，澄清槽底部的細渣漿經(jīng)底流乎每周都會(huì )磨穿，設備經(jīng)常性故障維修。由于設泵抽出，通過(guò)管道運輸，送往過(guò)濾機給料槽，經(jīng)備的選擇都是按最大負荷情況來(lái)選型，在實(shí)際運由過(guò)濾機給料泵加壓后送至真空過(guò)濾機脫水，渣行中設備留有很大的裕量，利用出口閥門(mén)開(kāi)度大餅外送。底流泵的穩定運行，決定著(zhù)氣化系統渣小來(lái)控制黑水流量和管網(wǎng)壓力，造成電動(dòng)機運行水的可靠排出，影響著(zhù)整個(gè)氣化系統生產(chǎn)的穩定，效率較低，電能浪費大。黑水到處溢流，污染了運行?，F場(chǎng)環(huán)境。同時(shí)現場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強度較大，不能有效避免事故的擴大，故而威脅著(zhù)生產(chǎn)的安1現狀及改造原 因全穩定運行。為解決上述問(wèn)題，降低節流損失，我公司氣化渣水沉降槽底流泵共兩臺，型號根據工藝需求，實(shí)現任意調節流量，減輕現場(chǎng)操GLZ60-400，功率22 kW,流量為40m2/h,揚作人員勞動(dòng)強度，保障今后雙爐運行時(shí)能夠達到程43m，轉速1 450 r/min。配置電機型號為設計負荷輸出，經(jīng)論證，決定對氣化沉降槽底流YB2-180L-4，功率22 kW，額定電流43.1 A，泵電 氣部分進(jìn)行節能改造。轉速740r/min，功率因素0.85。底流泵控制方2改造方案式為現場(chǎng)操作柱控制開(kāi)、停車(chē)，閥門(mén)開(kāi)度由現場(chǎng)操作工手動(dòng)操作控制，單臺底流泵設計為滿(mǎn)足雙2.1改造 模擬驗證爐負荷運行。在氣化303變電所內改造安裝兩套額定容量由于開(kāi)車(chē)以來(lái)一直是單爐運行，流量控制較為22kW的變頻調速系統，與現場(chǎng)底流泵及電小，- -般為15m3/h左右，致使泵出口閥長(cháng)期處機相匹配，流量控制由原來(lái)的節流控制改為變頻于小開(kāi)度狀態(tài)，節流損失嚴重，能耗大，實(shí)際揚調速控制。程遠遠大于設計揚程。泵內顆粒介質(zhì)循環(huán)量較根據工藝現狀和現場(chǎng)實(shí)際情況，對氣化配電收稿日期: 2012-07-17作者簡(jiǎn)介:顏景鑾(1971-). 男，山東滕州人，助理工程師，主要從事化工電氣設備的技術(shù)管理工作?！?2●化工設計通訊第38卷室以及底流泵設備原回路安裝配置情況逐一核設定不同的啟動(dòng)轉矩，這樣可以滿(mǎn)足沉降槽底流對，從變頻設備安裝位置的安全可靠性、電氣元泵無(wú)論是單臺氣化爐運行或者雙氣化爐運行都能器件選型與配置的合理性以及每一處二次回路增順利啟動(dòng)和控制。在開(kāi)環(huán)和閉環(huán)時(shí)的轉矩響應時(shí)減的必要性都進(jìn)行認真分析，制訂出改造方案，間均小于 5 ms，速度的靜態(tài)精度可以達到繪制改造施工圖紙。改造之前，聯(lián)系工藝，在不0.01%，動(dòng)態(tài)精度可以到0. 1%，其力矩階躍上影響渣水穩定運行的情況下，先單獨用一臺升時(shí)間小于5ms，比FVC控制方式至少少一.22 kW變頻器連接到底流泵的熱備用回路上，用半，動(dòng)態(tài)控制精度比FVC高出一個(gè)數量級，即變頻器的面板控制和操作，在氣化配電室進(jìn)行實(shí)ACS510-01-046A-4變頻器完全能滿(mǎn)足底流泵工際帶負荷開(kāi)、停車(chē)及調速試驗。實(shí)驗結果證明,藝控制的要求。變頻器安裝在配電室內，變頻器產(chǎn)生的高次諧波3傳動(dòng)配置與驗證不會(huì )對周?chē)谶\行的生產(chǎn)設備及整個(gè)氣化系統造成干擾，同時(shí)變頻器與現場(chǎng)沉降槽底流泵電機3.1 主要設備一覽表(表1)的遠距離設置不影響沉降槽底流泵模擬量與控制表1主要設備一覽表量信號的傳輸與調節。品名規格/型號數量2.2傳動(dòng) 系統組成及工作原理傳動(dòng)系統電氣部分主要由1臺變頻器柜(內低壓配電柜GDG-02/G. 2200X840X650mm 1 面ABB變頻器ACS510-01-046A-42臺置2臺ABB ACS510-01-046A-4變頻器)、2臺前后護板及泵殼GL.265-4002套現場(chǎng)就地控制操作柱(改造)和2臺4極22kW鼠籠式三相異步電機組成。對底流泵運轉速度的控3.2配電柜改造制改造后，可實(shí)現自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，手動(dòng)調對兩臺煤漿槽底流泵，在保障氣化渣水系統速由人工通過(guò)配電室內變頻器面板的操作完成;正常運行的情況下逐臺改造，聯(lián)系工藝，一臺監自動(dòng)調速由DCS控制室操作人員通過(guò)對渣水整控運行，一臺實(shí)施改造。按照改造方案，制作配體工藝指標的監控，給定轉速調節命令，通過(guò)4電柜槽鋼基礎，安裝變頻器配電柜，在柜內配置~20mA模擬信號完成。操作工發(fā)出啟動(dòng)指令，ACS510-01 -046A-4變頻器和隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、變頻器由0 Hz開(kāi)始加速，通過(guò)后臺調速后，轉控制開(kāi)關(guān)、電流互感器、繼電器等電器元件。優(yōu)速達到符合工藝要求的速度運行。底流泵設備的化原配電柜配置，拆除原回路的靜態(tài)中間繼電器開(kāi)、停車(chē)操作，也能實(shí)現現場(chǎng)就地和DCS中控KA1~KA7、接觸器、低壓電動(dòng)機綜合保護器，室遠程控制操作?？紤]到沉降槽底流泵控制的安在原配電柜上實(shí)現主、控回路的電纜跨接。依據全性問(wèn)題，采用電纜- -對一信號傳輸控制，正向改造圖紙對變頻器柜內繼電器及現場(chǎng)操作柱開(kāi)停運行信號連接到變頻器的DI1輸入點(diǎn)，完成變頻車(chē)按鈕、 指示燈、轉換開(kāi)關(guān)、電流表等重新配器的啟動(dòng)、停車(chē)控制。線(xiàn)。2.3變頻器 的選型3.3 變頻器接線(xiàn)當前，交流變頻調速系統主要為矢量控制和正確連接變頻器主回路和控制回路的電纜線(xiàn)直接轉矩控制(DTC)。DTC交流調速系統可以非常重要。如果主回路和控制回路接線(xiàn)錯誤，可獲得比矢量控制快得多的轉矩響應，DTC動(dòng)態(tài)能不能完成所設計的工作，甚至燒毀變頻器。尤控制精度比矢量控制精度高出五個(gè)數量級，即便其是主回路，對主回路電源輸人端(U、V、在低速運行、電網(wǎng)供電質(zhì)量不好、波形發(fā)生畸變W,)和主回路輸出端(U2、V2、W2)要非常慎重，時(shí)，DTC仍然能保持較高的控制精度。目前，必須確認，不能接錯。主回路輸人端(U、V1、市面上各種品牌的變頻器控制方式多數采用矢量W.)用于接受從原沉降槽底流泵配電柜回路引人控制，而ABB變頻器采用獨特的直接轉矩方式的電源進(jìn)線(xiàn)，為三相交流電源;主回路輸出端控制，因此我們在改造中選用電壓等級為400 V(U2、V2、W2)用于輸出沉降槽底流泵現場(chǎng)三相的ABB ACS800系列ACS510-01-046A-4型變頻交流異步電動(dòng)機接線(xiàn)盒的信號，通過(guò)變頻調速驅器。該變頻器具有以下功能:采用DTC，可以動(dòng)底流泵設備; 接地端，PE為接地標記，用于第5期顏景鑾:氣化沉降槽底流泵節能改造●33.變頻器外殼與大地的連接。表2 ABB變頻器參數變頻器控制回路接線(xiàn)相對簡(jiǎn)單，按照改造圖序號設定說(shuō)明紙正確接線(xiàn)即可。變頻器控制回路至現場(chǎng)操作箱1001外部命令的控制線(xiàn)包括VREF+、Al1+ GDN, 是來(lái)自11011020控制盤(pán)給定外部控制選揮現場(chǎng)電位器的模擬輸人信號，DI1、 +24 V.11032給定選擇D112、D114為來(lái)自現場(chǎng)或DCS啟動(dòng)/停機的模130120%Al1下限擬量輸入信號。當+24V和DI12打開(kāi)，相應位100%Al1上限1304AI2下限置是EXTI,控制方式是“手動(dòng)”。DI1、+24V.1305A12上限DI12為來(lái)自現場(chǎng)手動(dòng)啟動(dòng)/停機的模擬量輸入信15104mA輸出下限號。當關(guān)閉+24 V和DI12，控制方式是“自20 mA輸出上限1603358密碼動(dòng)”，相應位置是EXT2, DI1、+24V. DI14為200343.1A定義電機電流的最大允許值來(lái)自DCS自動(dòng)啟動(dòng)/停機的模擬量輸人信號?？?205定義加速時(shí)間5s定義陂速時(shí)間制方式可以通過(guò)現場(chǎng)的控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)轉3401102信號1參數換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。變頻器至DCS控制室的模擬9901中文語(yǔ)言選擇信號包括調速信號、電流信號、速度信號。990手動(dòng)/自動(dòng)選擇應用宏程序380 V定義電機額定電壓值3.4 變頻器的檢查、調試9906定義電機額定電流值核對接線(xiàn)是否正確，尤其注意主回路端子的990750Hz定義電機額定頻率接線(xiàn)要正確，檢查確認變頻器電源輸人端子經(jīng)過(guò)99081 470 r/min定義電機額定速度9909。22kW定義電機額定功率空氣開(kāi)關(guān)接到電源上:檢查各端子間和各暴露的帶電部分有無(wú)短路和接地現象;確認端子連接、4考核描述插接式連接器和螺釘等緊固無(wú)松動(dòng);確認各操作4.1 考核依據開(kāi)關(guān)均處于斷開(kāi)位置，保證電源投入時(shí)變頻器不.會(huì )啟動(dòng)或發(fā)生異常動(dòng)作;確認電機未接入。檢查(1)《沉降槽底流泵改造項目申報表》確認變頻器銘牌標簽的電壓、頻率等級是否與電(2) 2011 年8月~2011年10月運行數據網(wǎng)吻合。無(wú)誤后送電，依據底流泵本體、底流泵4.2考核說(shuō)明電機數據以及變頻器說(shuō)明書(shū)，結合實(shí)際狀況，制考核時(shí)間為2011年8月8日9時(shí)~2011年訂變頻器參數表，設置參數，具體參數如表2。10月11日9時(shí)。采集改造后數據，與2011年8然后再次通電，在氣化低壓配電室用變頻器月以前未改造數據進(jìn)行比較，核算節電率及經(jīng)濟面板操作，將運行變頻器頻率升至50Hz，測試效益。變頻器輸出端U、V、W三相輸出電壓平衡;測4.3考 核數據試完畢，變頻器風(fēng)扇停止工作，斷電后觀(guān)察控制(1)電機功率盤(pán)液晶顯示器數秒鐘后完全無(wú)顯示。繼而連接電電機功率P=UXIX√3X cos中機接線(xiàn)，聯(lián)系工藝對沉降槽底流泵進(jìn)行正常開(kāi)停節電率=(改造前電機功率-改造后電機功車(chē)操作和就地、遠控調速操作，設備帶負荷運行率)/改造前電機功率X 100%試驗。(2)考核數據計算結果(表3)表3考核數據計算結果日期進(jìn)線(xiàn)電壓/V進(jìn) 線(xiàn)電流/A功率因數cos中進(jìn)線(xiàn)功率/kW節 電率/%2011年8月以前380350.92110月11日9.00~10月12日9.008. 8857. 6910月12日9:00~10月13日9:00807.1066. 1510月13日9,00~10月14日9.0016. 69.8353. 1772h考核平均值14. 878.6159.01