一、概述

上世紀70年代曾經(jīng)有過(guò)全民大辦化肥，那時(shí)，在全國很多縣都興辦了化肥廠(chǎng)，主要生產(chǎn)氨水、磷銨。隨著(zhù)國內設計院能夠完成小化肥成套生產(chǎn)設備的設計，生產(chǎn)尿素的原料主要是液氨和二氧化碳氣體，在這些化肥廠(chǎng)中有部分化肥廠(chǎng)用國產(chǎn)成套設備生產(chǎn)尿素。

二、尿素生產(chǎn)工藝

將二氧化碳氣體經(jīng)壓縮機加壓，使壓力達到16kg并進(jìn)入尿素合成塔。從合成氨車(chē)間氨庫來(lái)的液氨進(jìn)入氨儲罐，經(jīng)過(guò)氨升壓泵加壓進(jìn)入高壓液氨泵，加壓至20kg左右，經(jīng)過(guò)預熱后進(jìn)入甲胺噴射器作為推動(dòng)液，將來(lái)自甲胺分離器的甲胺溶液增壓后混合一起進(jìn)入尿素合成塔，在觸媒的作用下合成尿素。尿素合成塔內溫度為186～190℃，壓力為200kg左右，NH₃/CO₂的摩爾比和H₂O/CO₂的摩爾比控制在一定的范圍內。合成后的氣液混合物進(jìn)入一段分解，進(jìn)行氣液分離，將分離氣體后的尿液送入二段分解，進(jìn)一步將混合物中的氣體除去。凈化后的尿液依次進(jìn)入閃蒸器、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)濃縮，最后得到尿素熔融物，用泵輸送到尿素造粒塔噴灑器，在空氣中沉降冷卻固化成粒狀尿素，通過(guò)尿素塔底刮料機用運輸皮帶送往儲存包裝車(chē)間打包后出廠(chǎng)。

某化肥廠(chǎng)由于生產(chǎn)工藝的需要，尿素生產(chǎn)中使用的2臺一甲泵、一臺氨泵和三臺氨水泵，為使進(jìn)入合成塔的氨和二氧化碳的流量不致波動(dòng)過(guò)大，需要進(jìn)行調速控制。一甲泵（110kW）、氨泵（132kW)）電動(dòng)機的功率較大，原系統采用液力偶合器調速；氨水泵（11kW）功率較小，原系統采用電磁調速。

三、液力耦合器調速和電磁調速

1、液力偶合器調速

液力偶合器是通過(guò)控制工作腔內工作油液的動(dòng)量矩變化，來(lái)傳遞電動(dòng)機能量，電動(dòng)機通過(guò)液力偶合器的輸入軸拖動(dòng)其主動(dòng)工作輪，對工作油進(jìn)行加速，被加速的工作油再帶動(dòng)液力偶合器的從動(dòng)工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載。液力偶合器有調速型和限矩型之分，前者用于電氣傳動(dòng)的調速，后者用于電機的起動(dòng)。調速型液力偶合器效率最大值為95%。液力偶合器的效率計算的公式為：

2、電磁調速

電磁調速系統由鼠籠異步電機、轉差離合器、測速電機和控制裝置組成，通過(guò)改變轉差離合器的激磁電流來(lái)實(shí)現調速。轉差離合器的本身的損耗是由主動(dòng)部分的風(fēng)阻、磨擦損耗及從動(dòng)部分的機械磨擦損所產(chǎn)生的。如果考慮這些損耗與轉差離合器的激磁功率相平衡，且忽略不計的話(huà)，其效率可用下式計算：

四、一甲泵、氨泵和氨水泵的變頻調速節能

一甲泵、氨泵和氨水泵名義上是泵，實(shí)為壓縮機。壓縮機為恒轉矩負載，選用SB70通用變頻器。使用變頻調速代替液力偶合器調速的方法是，將液力偶合器拆除，用聯(lián)軸器連接電動(dòng)機和負載軸。變頻器可用手動(dòng)調速方式控制，一般情況下一甲泵變頻器的輸出頻率為35Hz～39Hz；氨泵變頻器的輸出為40Hz～44Hz，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。

負荷率為0.85時(shí)液力偶合器調速損耗的電能為：

對于電磁調速，因電機功率較小，用鼠籠電動(dòng)機直接代換電磁調速電機。代換后驚喜地發(fā)現，生產(chǎn)條件相同的情況下，用電磁調速時(shí)三臺電動(dòng)機要同時(shí)運行，用變頻調速后，只需運行二臺電動(dòng)機即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。這是因為電磁調速的效率較低，且調速越低，效率越低，而變頻調速的效率較高，且基本上與轉速無(wú)關(guān)。由于電機功率小，節能量有限，計算略。

五、結語(yǔ)

變頻調速改造后，年節電費17.48萬(wàn)元，不到一年半可收回全部投資，獲得了較好的經(jīng)濟效益。另外，液力偶合器穩定性較差，特別是調整后要較長(cháng)的時(shí)間才能穩定，不利于生產(chǎn)長(cháng)期連續運行。變頻調速調節方便，調節精度高且穩定，使裝置長(cháng)期能夠可靠運行而避免的停工損失等經(jīng)濟效益是無(wú)法估量的。