气化沉降槽底流泵节能改造

第38卷第5期化工设计通讯2012年10月Chemical Engineering Design Communications气化沉降槽底流泵节能改造颜景銮[新能凤凰(滕州)能源有限公司，山东滕州277527]摘要:介绍了德士古气化渣水系统沉降槽底流泵运行状况，节能改造方案，以及改造后的效果。关键词:底流泵;节能;变频器;调速控制中圈分类号: TQ113. 25+1文献标志码: B文章编号: 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德士古气化沉降槽的作用是收集真空闪蒸处大，介质颗粒硬，泵内件磨蚀严重，泵轴向力不理后的黑水。黑水含固量约为1%，经澄清槽沉平衡，叶轮锁紧螺栓经常断裂，并且由于泵腔内降细渣，最终沉降物为含固量约20%的渣水，流速高，轴向推力大，泵内件磨蚀严重，阀体几从沉降槽底部排出，澄清槽底部的细渣浆经底流乎每周都会磨穿，设备经常性故障维修。由于设泵抽出，通过管道运输，送往过滤机给料槽，经备的选择都是按最大负荷情况来选型，在实际运由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣行中设备留有很大的裕量，利用出口阀门开度大饼外送。底流泵的稳定运行，决定着气化系统渣小来控制黑水流量和管网压力，造成电动机运行水的可靠排出，影响着整个气化系统生产的稳定，效率较低，电能浪费大。黑水到处溢流，污染了运行。现场环境。同时现场操作人员的劳动强度较大，不能有效避免事故的扩大，故而威胁着生产的安1现状及改造原 因全稳定运行。为解决上述问题，降低节流损失，我公司气化渣水沉降槽底流泵共两台，型号根据工艺需求，实现任意调节流量，减轻现场操GLZ60-400，功率22 kW,流量为40m2/h,扬作人员劳动强度，保障今后双炉运行时能够达到程43m，转速1 450 r/min。配置电机型号为设计负荷输出，经论证，决定对气化沉降槽底流YB2-180L-4，功率22 kW，额定电流43.1 A，泵电 气部分进行节能改造。转速740r/min，功率因素0.85。底流泵控制方2改造方案式为现场操作柱控制开、停车，阀门开度由现场操作工手动操作控制，单台底流泵设计为满足双2.1改造 模拟验证炉负荷运行。在气化303变电所内改造安装两套额定容量由于开车以来一直是单炉运行，流量控制较为22kW的变频调速系统，与现场底流泵及电小，- -般为15m3/h左右，致使泵出口阀长期处机相匹配，流量控制由原来的节流控制改为变频于小开度状态，节流损失严重，能耗大，实际扬调速控制。程远远大于设计扬程。泵内颗粒介质循环量较根据工艺现状和现场实际情况，对气化配电收稿日期: 2012-07-17作者简介:颜景銮(1971-). 男，山东滕州人，助理工程师，主要从事化工电气设备的技术管理工作。●32●化工设计通讯第38卷室以及底流泵设备原回路安装配置情况逐一核设定不同的启动转矩，这样可以满足沉降槽底流对，从变频设备安装位置的安全可靠性、电气元泵无论是单台气化炉运行或者双气化炉运行都能器件选型与配置的合理性以及每一处二次回路增顺利启动和控制。在开环和闭环时的转矩响应时减的必要性都进行认真分析，制订出改造方案，间均小于 5 ms，速度的静态精度可以达到绘制改造施工图纸。改造之前，联系工艺，在不0.01%，动态精度可以到0. 1%，其力矩阶跃上影响渣水稳定运行的情况下，先单独用一台升时间小于5ms，比FVC控制方式至少少一.22 kW变频器连接到底流泵的热备用回路上，用半，动态控制精度比FVC高出一个数量级，即变频器的面板控制和操作，在气化配电室进行实ACS510-01-046A-4变频器完全能满足底流泵工际带负荷开、停车及调速试验。实验结果证明,艺控制的要求。变频器安装在配电室内，变频器产生的高次谐波3传动配置与验证不会对周围正在运行的生产设备及整个气化系统造成干扰，同时变频器与现场沉降槽底流泵电机3.1 主要设备一览表(表1)的远距离设置不影响沉降槽底流泵模拟量与控制表1主要设备一览表量信号的传输与调节。品名规格/型号数量2.2传动 系统组成及工作原理传动系统电气部分主要由1台变频器柜(内低压配电柜GDG-02/G. 2200X840X650mm 1 面ABB变频器ACS510-01-046A-42台置2台ABB ACS510-01-046A-4变频器)、2台前后护板及泵壳GL.265-4002套现场就地控制操作柱(改造)和2台4极22kW鼠笼式三相异步电机组成。对底流泵运转速度的控3.2配电柜改造制改造后，可实现自动和手动两种方式，手动调对两台煤浆槽底流泵，在保障气化渣水系统速由人工通过配电室内变频器面板的操作完成;正常运行的情况下逐台改造，联系工艺，一台监自动调速由DCS控制室操作人员通过对渣水整控运行，一台实施改造。按照改造方案，制作配体工艺指标的监控，给定转速调节命令，通过4电柜槽钢基础，安装变频器配电柜，在柜内配置~20mA模拟信号完成。操作工发出启动指令，ACS510-01 -046A-4变频器和隔离开关、断路器、变频器由0 Hz开始加速，通过后台调速后，转控制开关、电流互感器、继电器等电器元件。优速达到符合工艺要求的速度运行。底流泵设备的化原配电柜配置，拆除原回路的静态中间继电器开、停车操作，也能实现现场就地和DCS中控KA1~KA7、接触器、低压电动机综合保护器，室远程控制操作。考虑到沉降槽底流泵控制的安在原配电柜上实现主、控回路的电缆跨接。依据全性问题，采用电缆- -对一信号传输控制，正向改造图纸对变频器柜内继电器及现场操作柱开停运行信号连接到变频器的DI1输入点，完成变频车按钮、 指示灯、转换开关、电流表等重新配器的启动、停车控制。线。2.3变频器 的选型3.3 变频器接线当前，交流变频调速系统主要为矢量控制和正确连接变频器主回路和控制回路的电缆线直接转矩控制(DTC)。DTC交流调速系统可以非常重要。如果主回路和控制回路接线错误，可获得比矢量控制快得多的转矩响应，DTC动态能不能完成所设计的工作，甚至烧毁变频器。尤控制精度比矢量控制精度高出五个数量级，即便其是主回路，对主回路电源输人端(U、V、在低速运行、电网供电质量不好、波形发生畸变W,)和主回路输出端(U2、V2、W2)要非常慎重，时，DTC仍然能保持较高的控制精度。目前，必须确认，不能接错。主回路输人端(U、V1、市面上各种品牌的变频器控制方式多数采用矢量W.)用于接受从原沉降槽底流泵配电柜回路引人控制，而ABB变频器采用独特的直接转矩方式的电源进线，为三相交流电源;主回路输出端控制，因此我们在改造中选用电压等级为400 V(U2、V2、W2)用于输出沉降槽底流泵现场三相的ABB ACS800系列ACS510-01-046A-4型变频交流异步电动机接线盒的信号，通过变频调速驱器。该变频器具有以下功能:采用DTC，可以动底流泵设备; 接地端，PE为接地标记，用于第5期颜景銮:气化沉降槽底流泵节能改造●33.变频器外壳与大地的连接。表2 ABB变频器参数变频器控制回路接线相对简单，按照改造图序号设定说明纸正确接线即可。变频器控制回路至现场操作箱1001外部命令的控制线包括VREF+、Al1+ GDN, 是来自11011020控制盘给定外部控制选揮现场电位器的模拟输人信号，DI1、 +24 V.11032给定选择D112、D114为来自现场或DCS启动/停机的模130120%Al1下限拟量输入信号。当+24V和DI12打开，相应位100%Al1上限1304AI2下限置是EXTI,控制方式是“手动”。DI1、+24V.1305A12上限DI12为来自现场手动启动/停机的模拟量输入信15104mA输出下限号。当关闭+24 V和DI12，控制方式是“自20 mA输出上限1603358密码动”，相应位置是EXT2, DI1、+24V. DI14为200343.1A定义电机电流的最大允许值来自DCS自动启动/停机的模拟量输人信号。控2205定义加速时间5s定义陂速时间制方式可以通过现场的控制面板上手动、自动转3401102信号1参数换开关进行切换。变频器至DCS控制室的模拟9901中文语言选择信号包括调速信号、电流信号、速度信号。990手动/自动选择应用宏程序380 V定义电机额定电压值3.4 变频器的检查、调试9906定义电机额定电流值核对接线是否正确，尤其注意主回路端子的990750Hz定义电机额定频率接线要正确，检查确认变频器电源输人端子经过99081 470 r/min定义电机额定速度9909。22kW定义电机额定功率空气开关接到电源上:检查各端子间和各暴露的带电部分有无短路和接地现象;确认端子连接、4考核描述插接式连接器和螺钉等紧固无松动;确认各操作4.1 考核依据开关均处于断开位置，保证电源投入时变频器不.会启动或发生异常动作;确认电机未接入。检查(1)《沉降槽底流泵改造项目申报表》确认变频器铭牌标签的电压、频率等级是否与电(2) 2011 年8月~2011年10月运行数据网吻合。无误后送电，依据底流泵本体、底流泵4.2考核说明电机数据以及变频器说明书，结合实际状况，制考核时间为2011年8月8日9时~2011年订变频器参数表，设置参数，具体参数如表2。10月11日9时。采集改造后数据，与2011年8然后再次通电，在气化低压配电室用变频器月以前未改造数据进行比较，核算节电率及经济面板操作，将运行变频器频率升至50Hz，测试效益。变频器输出端U、V、W三相输出电压平衡;测4.3考 核数据试完毕，变频器风扇停止工作，断电后观察控制(1)电机功率盘液晶显示器数秒钟后完全无显示。继而连接电电机功率P=UXIX√3X cos中机接线，联系工艺对沉降槽底流泵进行正常开停节电率=(改造前电机功率-改造后电机功车操作和就地、远控调速操作，设备带负荷运行率)/改造前电机功率X 100%试验。(2)考核数据计算结果(表3)表3考核数据计算结果日期进线电压/V进 线电流/A功率因数cos中进线功率/kW节 电率/%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