اهمیت فیلتراسیون و کاهش هارمونیک در پتروشیمی و صنایع نفت
صنایع نفت و پترو شیمیایی یکی از مهمترین صنایع مادر هر کشوری است و اطمینان از بهره وری و کارکرد بدون وقفه این صنایع یکی از پر چالش ترین مباحث دنیای مهندسی و بخصوص در حوزه انرژی الکتریکی است، و هرگونه ایجاد اختلال در سیستم الکتریکی صنایع نفت منجر به قطع زنجیره تولید و در پی آن تحمیل خسارات سهمگین خواهد شد. زیرا انرژی الکتریکی به عنوان انرژی و نیروی پیشران این صنایع نقش اساسی را ایفا میکند و مانند لوکوموتیو قطار تولید است.
فرآیند های تولید در صنایع نفت و مشتقات نفتی شامل تجهیزات الکتریکی زیادی از جمله پمپ های بزرگ، کمپرسور های اسکرو و انواع دیگر فشار ساز ها میشود. این تجهیزات در حالی که برای فرایند تولید ضروری هستند، موجب تولید و ایجاد هارمونیک میشوند. این فرکانس های هارمونیکی ناخواسته که میتواند کیفیت برق را مختل کند و منجر به ایجاد مشکلات مختلفی مانند اعوجاج ولتاژ، خرابی تجهیزات و از همه مهم تر تلفات انرژی میشود. در نتیجه کاهش هارمونیک در پتروشیمی دارای اهمیت میباشد.
در حوزه تولید و فراوری نفت و مشتقات آن مانند مواد پترو شیمیایی ، حفظ کیفیت بهینه توان برای اطمینان از عملیات تولید کارآمد و به حداقل رساندن زمان سرویس، تعمیر و افزایش طول عمر مفید تجهیزات بسیار مهم است. زیرا هرگونه وقفه در فرآیند تولید و ایجاد اختلال بخصوص در صنایع نفت و پتروشیمی منجر به تحمیل هزینه های بسیار زیاد خواهد شد. . طبیعتا عملکرد بی نقص و راندمان انرژی و بهینه بودن فرآیند کلی در این صنایع نقش اساسی را ایفا میکند. با این حال به دلیل ماهیت دینامیکی انرژی در فرآیند های تولید نفت و مشتقات آن منجر به ایجاد مشکلات کیفیت توان مانند اعوجاج هارمونیکی، نوسانات ولتاژ و عدم تعادل ضریب توان میشود. این مسایل نه تنها عملکرد تجهیزات را به خطر می اندازد، بلکه منجر به افزایش مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی می شود.
در صنعت نفت و پتروشیمی و فراید تولید آن که بصورت اجمالی شامل فرآیند استخراج نفت و مواد اولیه با حجم بالا به وسیله کمپرسور ها و پمپ ها و لوله های انتقال مواد که عموما نیروی پیشران این ساختار های انتقال مواد، موتور های الکتریکی هستند که به وسیله درایو کنترل میشوند، در مرحله بعدی فرایند فرآوری مواد اولیه به چندین صورت و انواع مانند استخراج پلاستیک، بنزین، گازویل و انواع دیگر فراورده ها است، که این عملیات نیازمند نیروی زیادی است ، منبع این نیرو از موتور های الکتریکی تامین می شود و به دلیل نیاز به گشتاور بسیار بالا همراه سرعت و دقت بالا عموما از موتور های جریان مستقیم DC استفاده میشود، که گاها در سرعت های بالا (۱۰۰۰۰ دور/دقیقه) کار میکنند. با اطلاع از این موضوع که جریان تامین کننده انرژی بصورت متناوب است، برای راه اندازی این موتور ها ها نیاز مند یکسوساز های قدرت است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کند و به وسیله کلید زنی سوییچ های قدرت مانند تریستور ها، IGBT و ماسفت های این تجهیزات را کنترل کنیم، این نوع عملیات و تغییرات در شکل انرژی الکتریکی که موجب کارکرد مورد نظر در موتور ها که شامل کنترل دور، گشتاور، استارت و استاپ های دقیق و چرخش به صورت چپ و راست گرد است. در کارخانه های تولید و استخراج نفت و انواع فرایند های شیمیایی مانند الکترولازیسیون ، تجهیزات متعدد دیگری مانند فرایند های حرارتی، افزایش فشار، خط لوله های انتقال مواد و غیره وجود دارند که تمامی این بار های نیز بوسیله انواع موتور های الکتریکی القایی سنکرون، آسنکرون و جریان مستقیم کار و همچنین منابع تامین برق اظطراری که انرژی را در باتری ها ذخیره میکنند وجود دارد، که همگی این بار های بدون اثتثنا شامل کلید زنی الکترونیکی، یکسوسازی است. زیرا برای کنترل موتور های جریان مستقیم نیاز به مبدل های الکترونیک قدرت است که ابتدا با تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم و سپس با کنترل ولتاژ و جریان موتور های جریان مستقیم را کنترل میکنند، و در مورد موتور های القایی برای کنترل این موتور ها نیار به اینورتر است که بتواند ولتاژ و فرکانس متغییر را برای راه اندازی و کارکرد صحیح این موتور ها ایجاد کند، که خود این عملیات به وسیله کلید زنی انجام میشود.
پس با علم به این موضوع که در کارخانجات نفتی و پتروشیمیایی عموما اکثر بارهای الکتریکی استفاده شده دارای کلیدزنی الکترونیکی است و به ندرت میتوان مشاهده کرد که موتور ها بصورت کنتاکتوری راه اندازی شوند زیرا این روش کارکرد مورد انتظار را برای فرایند های مورد نظر در اختیار نمی گذارد زیرا در این روش هیچگونه کنترل سرعت و گشتاوری نداریم و عملا این روش در این نوع کاربری ها کاربردی ندارد.
روش های نوین کنترل این بار ها به وسیله مبدل ها و اینورتر ها که آزادی عمل بسیار زیادی در اختیار میگذارد و فرایند های ذوب نوین که به وسیله کوره های الکتریکی انجام میشود مزایای بسیار زیادی دارد و عملا استفاده از کوره های سنتی هیچ نوجیهی ندارد، روش های نوین در حال استفاده دارای معایبی مانند اعوجاج هامونیکی، نوسان ولتاژ و عدم تعادل ایجاد شده در پروفایل ولتاژ و جریان به وسیله این کلید زنی ها است. که این اختلالات بوجود آمده منجر به ایجاد مشکلات بسیاری می شود.
نوشته های مشابه
مشکلات ایجاد شده توسط وجود هارمونیک در سیستم برق صنایع نفت و پتروشیمیایی
یکی از اصلی ترین مشکلات ایجاد شده به وسیله این کاهش کیفیت توان و هارمونیک بخصوص در صنایع نفت افرایش تلفات انرژی است، زیرا در اکثر فرایند های تولید و از همه مهم تر صنعت نفت که مصرف انرژی بالایی دارد و هزینه های تامین برق یکی از اصلی ترین هزینه های تولید است، وجود هرگونه تلفات در این فرایند منجر به افزایش هزینه تمام شده کالا خواهد شد.
وجود هارمونیک در سیستم که بوسیله تجهیزات موجود در خط تولید ایجاد میشود منجر به ایجاد اختلال در عملکرد بانک های خارنی موجود در تاسیسات خواهد شد. به دلیل وجود بار های موتوری بسیار در این صنایع ضریب توان این صنایع بسیار پایین است که خود موجب افزایش هزینه انرژی میشود، نیاز به جبران سازی دارد که از طرف شرکت توانیر جریمه ای شامل مصرف نشود، سیستم های خارنی مانند بانک های خارنی که به منظور جبران سازی ضریب توان پایین نصب می شوند در حضور هارمونیک و نوسان ولتاژ بسیار آسیب پذیر هستند، زیرا وجود هارمونیک موجب کاهش عمر و حتی خرابی و انفجار خارن های موجود میشود.
وجود هارمونیک موجب شکست عایقی در موتور های استفاده شده خواهد شد که این شکست عایقی موجب اتصال کوتاه داخلی موتور ها شده و خرابی آنها را در پی دارد و تعویض این موتور ها به دلیل قیمت بالایی که دارند هزینه زیادی را تحمیل خواهند کرد، همچنین خرابی هریک از این موتور ها منجر به ایجاد اختلال در فرایند تولید خواهد شد که میتواند منجر به خسارات مالی و حتی جانی شود.
از دیگر خسارات احتمالی بوجود آمده از هارمونیک اختلال در سیستم های کنترلی و الکترونیکی است، به این صورت که هارمونیک های مراتب بالا میتوانند بر کارکرد درست تجهیزات الکترونیکی مانند PLC ها و سیستم کنترلی تاثیر گذاشته و حتی موجب خرابی شوند.
مورد دیگر و مهم، تاثیر هارمونیک بر تجهیزات اندازه گیری مانند سنسور های سرعت، حرکت، مجاورت وغیره است، که موجب کاهش دقت این سنسور ها خواهد شد، و این کاهش دقت و عدم کارکرد درست در تجهیزاتی مانند خط تولید که بصورت یک قطار به یکدیگر وصل شده است، باعث بوجود آمدن مشکلات زیادی می شود.
وجود هارمونیک در فرایند های تولید و فرآوردی نفت که عموما شامل مواد مشتعل و خطرناک هست بسیار حایز اهمیت است زیرا وجود هر گونه احتمال آتش سوزی در این فرایند های فرآوری بسیاز خطرناک است. و وجود هارمونیک میتواند این مساله را بصورت غیر مستقیم، افزایش دهد.
به طور مثال منجر شدن وجود هارمونیک در سیستم به انفجار خازن ها و یا سوختن موتور ها خطرات آتش سوزی را به شدت افزایش میدهد.
راهکار های رفع مشکلات هارمونیک و افزایش کیفیت توان
یکی از راهکار های کاهش هارمونیک تولیدی توسط مبدل ها و اینورتر ها، استفاده از مبدل های ۱۸ پالسه است که هارمونیک تولیدی ندارند ولی این نوع مبدل های قیمت بسیار بالایی دارند و تغییر مبدل های موجود با این مبدل های ۱۸ پالسه هیچ توجیه اقتصادی ندارد و موجب تحمیل هزینه بسیار زیادی میشود، که این کار دور از عقل و از منطق اقتصادی کاملا غلط است.
راهکار مناسب برای کاهش هارمونیک در پتروشیمی و جلوگیری از زیان های اشاره شده، طراحی و نصب فیلتر های هارمونیک است که در دو نوع اکتیو و پسیو وجود دارد.
فیلتر های هارمونیک پسیو هزینه بسیار کمتری دارند و با ادغام آنها با بانک های خارنی میتوان هزمان پروفایل توان را بهبود بخشید، بدین صورت که به همراه اصلاح ضریب توان و جلوگیری از جریمه مصرف توان راکتیو، هارمونیک های موجود در سیستم الکتریکی را نیز فیلتر کرد.
با مشاهده تاثیرات و خرابی های ایجاد شده توسط هارمونیک های موجود در شبکه برق صنایع نفت و پترو شیمیایی نبود فیلتر هارمونیک غیرقابل قبول و دور از ذهن است.
نتیجه گیری
امروزه با پیشرفت صنایع نیمه هادی و ساخت مبدل ها برای صنایع نفت که هارمونیک کمتری نسبت به گذشته تولید میکنند، همچنان هارمونیک تولید شده در صنایع نفت و پترو شیمی با استاندارد های موجود صنعت برق فاصله ی زیادی دارد و همواره نیاز به جبران سازی و فیلتر هارمونیک ها و افزایش کیفیت توان توسط بانک های فیلتر هارمونیکی است. و نمی توان کارخانه تولید و فراوری نفت و صنایع پتروشیمی را بدون فیلتر های هارمونیک متصور شد زیرا منجر به خسارات بسیار زیادی می شود که گاها منجر به توقف فرایند تولید می شود که جبران آن نیاز به صرف هرینه بسیار زیاد است. و یا حتی منجر یه ایجاد حادثه جانی و آتش سوزی و انفجار های بزرگ میشود.
جهت مشاوره خرید و استعلام قیمت، نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی فیلتر هارمونیک با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ ).
