空冷变频控制的改造

王权威 徐超义 刘宝科

(中国石油兰州石化公司设备维修公司，兰州 730060)

庆阳石化60万t/a重整装置采用法国AXENS公司的连续重整工艺包。经预处理后的精制石脑油和氢气分别进入重整进料换热器E201与重整反应产物换热。油、氢在换热器内混合，换热后进入重整进料加热炉，加热后进入重整反应器反应。从重整第四反应器出来的反应产物进入E201与重整进料及循环氢换热后，通过空冷A201冷却后进入重整产物分离罐D201，罐顶气体一部分作为循环氢用汽轮机打回重整反应部分，其余部分作为重整产氢用重整增压机压缩至再接触部分，用于提浓氢气和回收液体，罐底液体打至再接触部分。

原空冷A201设计为：重整产物经过板式换热器后温度降至105℃，用4台空冷机组对重整产物石脑油和氢气的混合物降温至35℃。对于操作运行的空冷器来说，被冷却介质出口温度与空冷负荷、换热面积和环境温度成比例。由于传统的空冷换热面积为定值，空冷器冷却效果只能靠调节百叶窗开度以及空冷机组的运行台数来控制。这种控制方法存在很多的弊端。

1 空冷器存在的问题①

1.1 温度波动大

百叶窗的调节精度低，操作人员手动操作连续性很差，根本适应不了温度的变化。而且其他空冷电机的启停对冷却温度影响更大。导致石脑油温度范围为30～50℃，波动高达20℃。

重整产物石脑油和氢气的温度变化影响氢气中油的含量。汽轮机出口的微量水影响汽轮机的运行。分离罐底液体温度还会影响再接触部分的操作。

1.2 工作强度大

重整产物的温度以及环境温度都会影响产物分离罐的温度，所以重整产物温度变化比较大。而百叶窗的叶片可调范围很小，温度调节范围很有限。这样就需要人为现场调百叶窗开度或者启停其他的空冷器来调节温度。

1.3 能耗大

实际生产过程中，夏天环境温度较高时，4台空冷全负荷工作。春秋季节要靠人为调节百叶窗的开度来控制温度，冬季要停掉1～2台空冷电机，造成电能的浪费。

2 改造方案

引进变频控制系统，把百叶窗的角度调至最大，利用空冷后重整产物温度，用DCS实现单回路PID控制，将控制回路输出信号引致变频器，通过控制空冷电机的转速实现风量的自动控制。

改造后温度控制回路简图如图1所示，DCS详细控制方案如图2所示。

图1 空冷控制系统简图

图2 DCS详细控制方案

如图2所示，将PID输出分为4路，在DCS端加设切换软开关，供操作人员在自动控制和手动控制间切换，DCS最终把4台空冷器的输出值送至电气控制柜的变频器。实现对每台空冷器的单独控制和多台空冷器的自动控制和空冷器之间的切换，来适应不同工况下的操作。

3 改造效果

3.1 降低操作人员工作强度

以前，每天操作人员要在早晚气温变化明显的时候到现场调节百叶窗开度，春秋季节昼夜温差大的时候还要启、停空冷器来满足温度的控制要求。使用变频控制以后把百叶窗开度调至最大，通过DCS和变频器来控制空冷电机的负荷来达到工艺要求，很少到现场启、停空冷器，大大降低了操作人员的工作强度。

3.2 提高控制精度

传统的控制方法由操作人员根据工艺要求，对系统温度进行手动控制。此过程由于受到操作人员主观因素的影响，无法保证参数监测和调节的连续性，从而无法保证控制的精度，温度波动很大。使用变频控制后，PID的超前控制以及变频器可控的加速功能，使得温度调节由以前的跳跃式控制变为连续调节。自动状态下温度可控制在30～35℃，温度波动不超过5℃。

3.3 节能降耗

预加氢产物空冷器为4台15kW的电机。由于使用变频器，把百叶窗角度调至最大，通过调节电机转速来控制空冷器的负荷。比起以往电机满负荷运转，通过调节百叶窗开度控制温度的变化来，节能效果很明显。由于电机启/停次数减少，减少了空冷器的故障频率，而且延长了电机的使用寿命。

4 结束语

系统投用后，在装置平稳运行时自动投用率达到90%以上，劳动强度降低，保证了监测的连续性、及时性和准确性，节能降耗效果明显，在装置运行期间，控制效果得到了明显的改善。

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