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為了應(yīng)對全球氣候變化，各國政府、行業(yè)協(xié)會和企業(yè)正在采取緊急行動，迅速推進全球工業(yè)的脫碳進程。
其中一個典型例子就是中國，為進一步在環(huán)境保護方面取得積極進展，中國在2020年提出“雙碳”政策，在石化等能源密集型行業(yè)推動技術(shù)革新、優(yōu)化工藝流程，旨在兼顧提高能效與節(jié)能減排。電氣化技術(shù)正在為石化行業(yè)帶來更可持續(xù)的低碳未來。
乙烯“三機”
乙烯是石化工業(yè)的基礎(chǔ)原料，近年來中國的乙烯產(chǎn)能不斷提升，但同時面臨著節(jié)能減排的重大挑戰(zhàn)。主要原因是，乙烯生產(chǎn)裝置的核心是乙烯“三機”——裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機和乙烯壓縮機，它們對生產(chǎn)至關(guān)重要，但能耗和碳排放量都很高。傳統(tǒng)的乙烯“三機”都是由汽輪機驅(qū)動，為了更好地實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，目前諸多乙烯生產(chǎn)商都在逐步將乙烯“三機”改為由電力驅(qū)動。
沈陽鼓風(fēng)機（集團）有限公司與ABB合作，為中國石油行業(yè)客戶的煉化一體化轉(zhuǎn)型升級項目提供了變頻器和電機打包解決方案，將乙烯壓縮機從汽輪機改為變頻器和電機驅(qū)動，大幅節(jié)省了汽輪機的燃料消耗，減少碳排放。
ABB解決方案已于2023年完成安裝，以更可靠、更前沿的方法來保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性，是乙烯生產(chǎn)領(lǐng)域的一項技術(shù)突破。為進一步提高乙烯生產(chǎn)的效率與穩(wěn)定性，許多乙烯生產(chǎn)商計劃未來將裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機和乙烯壓縮機也改為電驅(qū)。
技術(shù)革新，困難重重
乙烯生產(chǎn)能耗巨大、成本高昂，如果壓縮機發(fā)生非計劃停機，不僅會導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，還會影響到依賴它的下游設(shè)備，因此變頻器和電機解決方案的可靠性對該項目至關(guān)重要。新發(fā)電系統(tǒng)需連續(xù)運行五年，不發(fā)生計劃外停機。
除此之外，該項目最終客戶的工廠臨海，容易頻繁遭受雷擊，自然環(huán)境可能會對連續(xù)作業(yè)造成影響。這往往會導(dǎo)致電氣短路的情況頻頻發(fā)生，可能造成重大生產(chǎn)損失。
100%整機冗余配置
憑借在石化應(yīng)用方面的領(lǐng)域?qū)ｉL，ABB為客戶提供了一套整體解決方案，包括100%整機冗余配置、抗電壓驟降技術(shù)和出色的輸出能力，確保設(shè)備穩(wěn)定運行和壓縮機的高效生產(chǎn)。
該項目采用了2套34MW 100%冗余的LCI變頻器和一臺30MW AMS同步電機。由一臺變頻器驅(qū)動電機，另一臺作為熱備。同時，LCI變頻器采用ABB自主研發(fā)的大功率半導(dǎo)體晶閘管。當(dāng)發(fā)生非計劃停機時，熱備變頻器會以毫秒級的速度立即切換到工作狀態(tài)。
ABB LCI變頻器采用四象限拓撲結(jié)構(gòu)，具有更好的失電跨越和抗電網(wǎng)波動能力。LCI變頻器在電網(wǎng)電壓幅值瞬時低至20%時仍可以長期持續(xù)提供部分輸出轉(zhuǎn)矩，因而使得被驅(qū)動設(shè)備可以維持更長時間的運行而不停機。這很好地解決了客戶臨海易遭雷擊的問題。
此項目中乙烯壓縮機的最大工作力矩約為200kNm，對電驅(qū)系統(tǒng)的啟動力矩需求更大，才能夠保證乙烯壓縮機的正常啟動。LCI的啟動力矩在轉(zhuǎn)速為0的時候就可以提供100%的轉(zhuǎn)矩。運行工作點達到75T/h時，變頻器驅(qū)動系統(tǒng)（含LCI變頻器、濾波器、輸入變壓器和同步電機）的整體效率可達96.03%。保證客戶設(shè)備正常運行的同時，大幅提高生產(chǎn)效率。
提高控制精準(zhǔn)度
沈陽鼓風(fēng)機（集團）有限公司為其客戶成功實施了ABB變頻器和電機打包方案，讓客戶看到了立竿見影的效益，并對長期發(fā)展充滿信心。氣改電使得設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的控制，優(yōu)化能源利用效率，減少碳排放。采用電機驅(qū)動還能有效降低設(shè)備的維護成本和安全風(fēng)險，為客戶帶來長期可持續(xù)的經(jīng)濟效益。
“我們對ABB提供的高效可靠的技術(shù)解決方案非常滿意，”沈陽鼓風(fēng)機（集團）有限公司透平設(shè)計院石油化工成套室副主任韓帥說，“對于乙烯生產(chǎn)而言，技術(shù)革新意味著提高生產(chǎn)效率和降低碳排放。ABB的解決方案不僅很好地滿足了我們對技術(shù)革新的要求，還滿足了終端客戶的個性化需求。”
ABB運動控制事業(yè)部中國區(qū)負責(zé)人戚魯平表示：“ABB的變頻器和高效電機在眾多的行業(yè)和應(yīng)用中都發(fā)揮著節(jié)能降碳的重要作用，在石化行業(yè)大功率應(yīng)用中的節(jié)能效果更加顯著。這個案例再次充分體現(xiàn)了ABB前沿的技術(shù)、可靠的產(chǎn)品和各領(lǐng)域的專業(yè)知識能夠幫助客戶提高生產(chǎn)效率，降低成本，為節(jié)能降碳做出貢獻。”
掃碼關(guān)注ABB傳動
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