為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化，各國(guó)政府、行業(yè)協(xié)會(huì)和企業(yè)正在采取緊急行動(dòng)，迅速推進(jìn)全球工業(yè)的脫碳進(jìn)程。

     其中一個(gè)典型例子就是中國(guó)，為進(jìn)一步在環(huán)境保護(hù)方面取得積極進(jìn)展，中國(guó)在

2020年提出“雙碳”政策，在石化等能源密集型行業(yè)推動(dòng)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(jī)”

     乙烯是石化工業(yè)的基礎(chǔ)原料，近年來中國(guó)的乙烯產(chǎn)能不斷提升，但同時(shí)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(jī)”——裂解氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)和乙烯壓縮機(jī)，它們對(duì)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(jī)”都是由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，為了更好地實(shí)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(jī)”改為由電力驅(qū)動(dòng)。

     沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司與ABB合作，為中國(guó)石油行業(yè)客戶的煉化一體化轉(zhuǎn)型升級(jí)項(xiàng)目提供了變頻器和電機(jī)打包解決方案，將乙烯壓縮機(jī)從汽輪機(jī)改為變頻器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)，大幅節(jié)省了汽輪機(jī)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(xiàng)技術(shù)突破。為進(jìn)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(jì)劃未來將裂解氣壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)和乙烯壓縮機(jī)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(jī)發(fā)生非計(jì)劃停機(jī)，不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，還會(huì)影響到依賴它的下游設(shè)備，因此變頻器和電機(jī)解決方案的可靠性對(duì)該項(xiàng)目至關(guān)重要。新發(fā)電系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行五年，不發(fā)生計(jì)劃外停機(jī)。除此之外，該項(xiàng)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(huì)對(duì)連續(xù)作業(yè)造成影響。這往往會(huì)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(jī)冗余配置

     憑借在石化應(yīng)用方面的領(lǐng)域?qū)ｉL(zhǎng)，ABB為客戶提供了一套整體解決方案，包括100%整機(jī)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(yùn)行和壓縮機(jī)的高效生產(chǎn)。該項(xiàng)目采用了2套34MW 100%冗余的LCI變頻器和一臺(tái)30MW AMS同步電機(jī)。由一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一臺(tái)作為熱備。同時(shí)，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(jì)劃停機(jī)時(shí)，熱備變頻器會(huì)以毫秒級(jí)的速度立即切換到工作狀態(tài)。

     ABB LCI變頻器采用四象限拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有更好的失電跨越和抗電網(wǎng)波動(dòng)能力。

LCI變頻器在電網(wǎng)電壓幅值瞬時(shí)低至20%時(shí)仍可以長(zhǎng)期持續(xù)提供部分輸出轉(zhuǎn)矩，因而使得被驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以維持更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行而不停機(jī)。這很好地解決了客戶臨海易遭雷擊問題。

     此項(xiàng)目中乙烯壓縮機(jī)的最大工作力矩約為200kNm，對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)的啟動(dòng)力矩需求更大，才能夠保證乙烯壓縮機(jī)的正常啟動(dòng)。LCI的啟動(dòng)力矩在轉(zhuǎn)速為0的時(shí)候就可以提供

100%的轉(zhuǎn)矩。運(yùn)行工作點(diǎn)達(dá)到75T/h時(shí)，變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（含LCI變頻器、濾波器、輸入變壓器和同步電機(jī)）的整體效率可達(dá)96.03%。保證客戶設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)，大幅提高生產(chǎn)效率。

提高控制精準(zhǔn)度

     沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司為其客戶成功實(shí)施了ABB變頻器和電機(jī)打包方案，讓客戶看到了立竿見影的效益，并對(duì)長(zhǎng)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(jī)驅(qū)動(dòng)還能有效降低設(shè)備的維護(hù)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，為客戶帶來長(zhǎng)期可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。“我們對(duì)ABB提供的高效可靠的技術(shù)解決方案非常滿意，”沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司透平設(shè)計(jì)院石油化工成套室副主任韓帥說，“對(duì)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(duì)技術(shù)革新的要求，還滿足了終端客戶的個(gè)性化需求。”ABB運(yùn)動(dòng)控制事業(yè)部中國(guó)區(qū)負(fù)責(zé)人戚魯平表示：“ABB的變頻器和高效電機(jī)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(gè)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(shí)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(xiàn)。”