苏里格气田丙烷电机节能改造研究.pdf

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1、苏里格气田丙烷电机节能改造研究曾科孙新亚罗彩龙郭萍(长庆油田分公司第三采气厂,宁夏银川750000)摘要:装置区丙烷制冷系统作为苏里格气田高能耗设备,日常生产过程中,在丙烷蒸发器丙烷量充足且满足生产需求的情况下,丙烷压缩机滑阀长期处于较小的开度,电机运行效率极低,某天然气处理厂2014年单台丙烷压缩机组耗电量占全厂年耗电量近40%,因此,针对目前丙烷制冷系统高能耗、低能效的现状,研究分析了变频调速技术在丙烷压缩机组节能降耗中的应用。关键词l天然气处理;丙烷压缩机;负载率;高压电机;高压变频器;效率丙烷制冷系统主要用于苏里格气田低温分离工艺天然气的脱油、脱水,满足

2、天然气的水、烃露点的要求,某天然气处理厂2014年度单套丙烷制冷系统耗电量达374.3333X104kwh,占全厂总耗电量近40%,耗电量巨大。因此,研究丙烷制冷系统节能降耗改造措施,对于响应国家节能降耗政策以及提高企业的经济效益具有十分重要的现实意义。1丙烷制冷工艺简介丙烷制冷系统是苏里格气田天然气集输处理的核心设备,系统主要包括压缩机组、蒸发式冷凝器、储液器、油路系统、经济器和丙烷蒸发器等,以及相关的电仪自控系统。该处理厂丙烷压缩机采用美国约克公司RWF型螺杆式压缩机,滑阀在10%~100%之间无级调节,内容积比自动调节(Vi=2.2~5.0)以节省由于压缩

3、机过压缩、欠压缩造成的功耗损失,额定制冷功率为1292kW。配套电机为南阳YB560M2—2WG型防爆交流电机,额定电压10kV,额定电流39.1A,额定功率为560kW,转速为2977r/mill,效率为94.87%。图1丙烷制冷系统工艺流程主要工艺流程为,液体丙烷在丙烷蒸发器中吸收了热量后变为丙烷蒸汽,同时使原料天然气温度降设定温度。丙烷气体经油分离器分离出夹带的液体后进入丙烷压缩机。压缩后丙烷气体经空冷器后冷凝为液体。丙烷液体进入丙烷储液罐,再经节流阀降压后进入经济器分离为气液两相,气体返回压缩机的补充气入口,液体则进一步节流降压后进入蒸发器,在蒸发器中吸

4、收原料天然气的热量后蒸发为丙烷蒸汽,从而完成整个制冷过程的循环。2处理厂运行现状(1)运行概况该处理厂设有3套丙烷制冷系统,根据处理气量选择运行。丙烷蒸发器出口天然气温度冬季控制在一10。C,夏季控制在一5℃,压缩机通过电机直接驱动,电机恒速运行,通过调节滑阀开度来改变压缩机负载。在实际生产运行中,单套设备日均处理气量在480万方左右,基本处于设计满负荷500万方/天的运行状态,在满足温度控制要求的情况下,丙烷压缩机滑阀开度在10%~40%,由于负载过轻,经济器未投运,丙烷电机运行效率为40%~60%,空载能耗大。图2为某月丙烷压缩机电机运行效率和滑阀开度统计情

5、况。^—~飞.———\/—M图2电机运行效军和滑阀开度由图2可以知,压缩机的滑阀开度值和电机运行效率值均较低。由于电机恒速运行,在丙烷蒸发器丙烷量充足且控制温度满足实际生产需求的情况下,丙烷压缩机滑阀长期处于较小的开度,整个丙烷制冷系统运行处在“大马拉小车”的状态下,系统的整体运行效率非常低。(2)耗电量情况该厂某月能耗情况如图3所示。图3能耗情况统计图由图3可以看出,单台丙烷制冷系统占处理厂总耗电量的33.97%,耗电量大。若能够针对丙烷系统进行合理的节能改造,使高压电机在最优经济当量运行,降低能源损耗,提高电机效率,将对该天然气处理厂带来很大的经济效益。3节

6、能改造措施及可行性分析由于电机额定效率、空载损耗为固定值,因此,其运行效率高低直接取决于负载率。国家对三相异步电动机3个运行区域作了如下规定:负载率在70%~100%之间为经济运行区;负载率在40%~70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区。结合丙烷电机在满足实际生产需求同时负载率偏低的情况,研究变频调速技术的应用以提高丙烷电机运行166I化,彳理2015年09N吝兰F三一番薹效率,达到节能降耗的目的。(1)转速改变对电机运行效率的影响电机转速计算公式如r:60厂,.、n2÷Ll。剐P式中:胛为电机转速;厂为定子绕组频率;P为电机级数;S为电机转

7、差率。由上式可知,当改变交流电机定子绕组供电频率,电机转速就可随之变化,实现对电极转速的调节和控制。电机效率计算公式如下:DH=UP:式中:叩为电机运行效率;P。为电机输出的轴功率;P:为电机输入功率。在实际的生产机械中,电动机的负载种类包括平方转矩、恒转矩、恒功率和粘滞性负载等几类特性。典型的平方转矩类型负载是风机和水泵,其电机的输入功率与电机转速的3次方成正比关系,因此,在电机输出功率相同的情况下,通过调节降低可大幅提高电机的运行效率。由于该厂丙烷电机正常生产过程中为恒速运行,丙烷电机运行效率为40%-60%,空载能耗大,因此在不改变现有电机等配套设施的前提

8、下,考虑加装变频调速装置

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