一、概述

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

二、尿素生產工藝

將二氧化碳氣體經壓縮機加壓，使壓力達到16kg并進入尿素合成塔。從合成氨車間氨庫來的液氨進入氨儲罐，經過氨升壓泵加壓進入高壓液氨泵，加壓至20kg左右，經過預熱后進入甲胺噴射器作為推動液，將來自甲胺分離器的甲胺溶液增壓后混合一起進入尿素合成塔，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入一段分解，進行氣液分離，將分離氣體后的尿液送入二段分解，進一步將混合物中的氣體除去。凈化后的尿液依次進入閃蒸器、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，通過尿素塔底刮料機用運輸皮帶送往儲存包裝車間打包后出廠。

某化肥廠由于生產工藝的需要，尿素生產中使用的2臺一甲泵、一臺氨泵和三臺氨水泵，為使進入合成塔的氨和二氧化碳的流量不致波動過大，需要進行調速控制。一甲泵（110kW）、氨泵（132kW)）電動機的功率較大，原系統(tǒng)采用液力偶合器調速；氨水泵（11kW）功率較小，原系統(tǒng)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

液力偶合器是通過控制工作腔內工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能量，電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪，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，前者用于電氣傳動的調速，后者用于電機的起動。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：

式中：n_T—為液力偶合器輸出軸的速度（r/min）

n_B—為電機側液力偶合器輸入軸的速度(r/min)

其效率為輸入軸和輸出軸的速度之比，調速越低，效率越低。

2、電磁調速

電磁調速系統(tǒng)由鼠籠異步電機、轉差離合器、測速電機和控制裝置組成，通過改變轉差離合器的激磁電流來實現(xiàn)調速。轉差離合器的本身的損耗是由主動部分的風阻、磨擦損耗及從動部分的機械磨擦損所產生的。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，其效率可用下式計算：

式中：n1――電動機的輸出軸轉速

n2――轉差離合器的輸出軸轉速

其效率正比于輸出轉速，輸出最大轉速時其效率理論值為85%。

四、一甲泵、氨泵和氨水泵的變頻調速節(jié)能

一甲泵、氨泵和氨水泵名義上是泵，實為壓縮機。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)軸器連接電動機和負載軸。變頻器可用手動調速方式控制，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，能夠滿足生產工藝要求。

負荷率為0.85時液力偶合器調速損耗的電能為：

一甲泵：  

氨泵：

變頻器的效率為94%，因此使用變頻器后一甲泵和氨泵的節(jié)能分別為：

一甲泵：

氨泵：

每年按300天，每天按24小時，且0.5元/kWh計算每年節(jié)電費為：

萬元

對于電磁調速，因電機功率較小，用鼠籠電動機直接代換電磁調速電機。代換后驚喜地發(fā)現(xiàn)，生產條件相同的情況下，用電磁調速時三臺電動機要同時運行，用變頻調速后，只需運行二臺電動機即可滿足生產需要。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，且基本上與轉速無關。由于電機功率小，節(jié)能量有限，計算略。

五、結語

變頻調速改造后，年節(jié)電費17.48萬元，不到一年半可收回全部投資，獲得了較好的經濟效益。另外，液力偶合器穩(wěn)定性較差，特別是調整后要較長的時間才能穩(wěn)定，不利于生產長期連續(xù)運行。變頻調速調節(jié)方便，調節(jié)精度高且穩(wěn)定，使裝置長期能夠可靠運行而避免的停工損失等經濟效益是無法估量的。