بررسی کاربرد انواع اینورتر در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

بررسی کاربرد انواع اینورتر در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

در یک مجتمع پتروشیمی، سؤال درست این نیست که «چه اینورتری برای پتروشیمی مناسب است؟»؛ ابتدا باید مشخص شود موتور در کدام واحد کار می کند، چه محصولی در آن واحد تولید می شود و تجهیز چه نقشی در فرآیند دارد. یک فن کولینگ تاور در واحد یوتیلیتی، پمپ آب خنک کن در واحد الفین، بلوئر انتقال پنوماتیک در واحد پلی اتیلن و موتور کانوایر در بخش بسته بندی، هر چهار مورد به کنترل دور نیاز دارند اما شرایط بار، حساسیت توقف و سطح کنترل آنها یکسان نیست. همین تفاوت است که انتخاب میان سری های INVT ،LS ،SSI و NEO را تعیین می کند. برای مثال در واحد تولید اتیلن و پروپیلن، تغییر دور پمپ های آب خنک کن یا فن های ایرکولر می تواند برای هماهنگ کردن ظرفیت خنک کاری با بار واقعی واحد استفاده شود. در واحد پلی اتیلن یا پلی پروپیلن، درایو می تواند روی بلوئر انتقال گرانول، کانوایر خوراک دهی یا پمپ های مدار آب خنک کن اکسترودر قرار گیرد. در واحد متانول، کنترل دور بیشتر در پمپ های یوتیلیتی، فن های ایرکولر و سامانه های خنک کاری دیده می شود. بنابراین در این مقاله کاربرد هر خانواده اینورتر با مثال مشخص از واحد، محصول و تجهیز بررسی شده است.

نکته ایمنی مهم: مثال های زیر به معنی مجاز بودن نصب خود درایو در ناحیه خطرناک نیست. در بسیاری از پروژه ها اینورتر داخل اتاق برق یا MCC در ناحیه امن نصب می شود و موتور، جعبه ترمینال، کابل کشی، فیلتر خروجی و الزامات ATEX/IECEx بر اساس طبقه بندی محل بررسی می شوند. برای تجهیزات بحرانی مانند کمپرسور فرآیندی، اکسترودر اصلی یا پمپ های حیاتی، انتخاب فقط با توان نامی موتور قابل انجام نیست و باید نوع بار، منحنی گشتاور، جریان، اضافه بار، هارمونیک، بای پس و الزامات فرآیند بررسی شود.

اینورتر در کدام بخش پتروشیمی استفاده می شود؟

اینورتر مستقیماً روی «محصول پتروشیمی» کار نمی کند؛ روی موتور تجهیزاتی نصب می شود که تولید، انتقال، خنک کاری یا بسته بندی محصول را ممکن می کنند. برای اینکه انتخاب از حالت کلی خارج شود، چند سناریوی واقعی تر را می توان به شکل زیر دید:

این جدول نقطه شروع است. برای مثال، فن کولینگ تاور واحد یوتیلیتی معمولاً بار گشتاور متغیر دارد و یک درایو تخصصی فن و پمپ می تواند مناسب باشد؛ اما کانوایر پر از گرانول در لحظه استارت ممکن است به گشتاور بالاتر و تحمل اضافه بار بیشتری نیاز داشته باشد.

انتخاب نهایی باید بر اساس جریان پلاک موتور، سنگین کار و سبک کار، نوع بار، تعداد استارت، ساعات کار، روش کنترل، محل نصب و حساسیت توقف فرآیند انجام شود. نام واحد پتروشیمی به تنهایی برای سایزینگ درایو کافی نیست.

کاربرد اینورتر INVT در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

خانواده INVT از سری های عمومی تا مدل های با سطح کنترل بالاتر را پوشش می دهد. در یک مجتمع پتروشیمی، تفاوت اصلی زمانی مشخص می شود که بدانیم موتور روی یک فن خدماتی نصب شده یا روی تجهیزی که تغییرات گشتاور و پاسخ دینامیکی آن برای فرآیند اهمیت دارد. بنابراین GD200A و GD350A را نباید صرفاً بر اساس کیلووات با هم مقایسه کرد.

اینورتر INVT سری GD350A؛ برای کدام واحدها منطقی تر است؟

سری GD350A زمانی ارزش بررسی بیشتری دارد که تجهیز از یک فن یا پمپ ساده فراتر برود یا کنترل برداری، پاسخ گشتاور و انعطاف کنترلی مهم تر باشد. چند مثال کاربردی:

• واحد پلی اتیلن یا پلی پروپیلن: بلوئر انتقال پنوماتیک گرانول و کانوایرهای اصلی خط انتقال محصول، جایی که تغییر بار و استارت زیر بار محتمل است.
• واحد الفین: پمپ فرآیندی یا پمپ سیرکولاسیون جانبی که دبی آن باید با نقطه تنظیم فرآیند هماهنگ شود؛ البته برای سرویس هیدروکربنی و تجهیزات حیاتی، بررسی مهندسی کامل لازم است.
• واحد آروماتیک: پمپ انتقال یا سیرکولاسیون در سرویس هایی که فرآیند اجازه کنترل دور می دهد و هدف کاهش کنترل با شیر و بهبود تنظیم دبی است.
• بخش بسته بندی و انبارش: کانوایر یا اسکرو با بار متغیر که نیاز به کنترل سرعت، Ramp مناسب و گشتاور راه اندازی بالاتر از یک فن معمولی دارد.

برای کمپرسورهای فرآیندی بزرگ، اکسترودر اصلی پلیمر یا تجهیزاتی که توقف آنها باعث Trip واحد می شود، صرف عبارت «GD350A مناسب کمپرسور است» کافی نیست. توان موتور، نوع کمپرسور، نسبت سرعت مجاز، حداقل دور روان کننده و روغن، سیستم ضد سرج و هماهنگی با DCS باید جداگانه بررسی شود.

اینورتر INVT سری GD200A؛ گزینه عمومی برای Utility و تجهیزات جانبی

سری GD200A بیشتر در جایی منطقی است که به یک درایو چند منظوره صنعتی نیاز داریم اما بار به سطح کنترل یک تجهیز بسیار حساس نمی رسد. در واحد یوتیلیتی می توان آن را برای پمپ های آب سرویس، پمپ های آب خنک کننده CW غیر بحرانی یا فن های عمومی بررسی کرد. در واحد تولید متانول یا اوره، مثال مناسب تر فن ایرکولر یا پمپ آب خنک کن جانبی است؛ یعنی تجهیزی که با تغییر بار تولید، نیاز واقعی دبی یا هوادهی آن تغییر می کند. در واحد پلیمر نیز GD200A می تواند روی فن غبارگیر بخش بسته بندی، پمپ آب خنک کن جانبی، یا کانوایر سبک محصول بررسی شود. اگر همان خط دارای کانوایر سنگین با استارت زیر بار یا بلوئر با نیاز کنترلی جدی باشد، رفتن به سری سطح بالاتر منطقی تر است.

چه زمانی سراغ انتخاب INVT برویم؟

درایو INVT زمانی گزینه مناسبی است که پروژه بین گستره توان، امکانات کنترلی و هزینه سرمایه گذاری تعادل می خواهد. قبل از استعلام اینورتر INVT باید به فروشنده فقط «پتروشیمی و موتور 90 کیلووات» گفته نشود؛ بهتر است نوشته شود: «موتور 90 کیلووات پمپ آب خنک کننده واحد متانول، کارکرد 24 ساعته، کنترل فشار با ترانسمیتر 4-20 میلی آمپر، نصب درایو فرکانس متغیر در اتاق مرکز کنترل موتور و موتور در ناحیه طبقه بندی شده». چنین اطلاعاتی انتخاب سری و لوازم جانبی را بسیار دقیق تر می کند.

کاربرد اینورتر LS در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

در خانواده LS تفکیک کاربرد میان H100، S100 و iS7 امکان انتخاب شفاف تری می دهد. سری H100 اینورتر LS برای بارهای فن و پمپ، S100 برای کاربرد عمومی و iS7 برای پروژه هایی که کنترل پیشرفته تر و بار سنگین تر دارند، نقطه شروع مناسبی برای بررسی هستند.

اینورتر LS H100؛ برای پمپ و فن در کدام بخش پتروشیمی؟

درایو H100 را بهتر است در نقاطی ببینیم که هسته کار کنترل دبی، فشار یا هوادهی است. چند نمونه مشخص:

• یوتیلیتی مجتمع: فن کولینگ تاور که آب خنک کن را برای واحدهای الفین، پلیمر، متانول یا آروماتیک آماده می کند. در هوای خنک تر یا بار تولید پایین تر، کاهش دور فن می تواند ظرفیت خنک کاری را با نیاز واقعی تطبیق دهد.
• واحد الفین: پمپ آب خنک کن یا فن ایرکولر مبدل های جانبی که بار حرارتی آنها با نرخ خوراک و تولید اتیلن/پروپیلن تغییر می کند.
• واحد متانول: فن های خنک کننده هوا و پمپ های آب صنعتی که برای دفع حرارت بخش های مختلف فرآیند استفاده می شوند.
• تصفیه پساب: پمپ انتقال پساب یا بلوئر هوادهی در صورتی که مشخصات موتور و منحنی بار با ظرفیت درایو تطبیق داشته باشد.
• ساختمان های صنعتی و اتاق های برق: هواساز، اگزاست فن و سیستم های تهویه هوا HVAC؛ این کاربرد از نظر فرآیندی بحرانی نیست اما کارکرد پیوسته و شرایط محیطی باید لحاظ شود.

اگر تجهیز فن یا پمپ نیست، مزیت تخصصی H100 الزاماً دلیل کافی برای انتخاب آن نیست. برای کانوایر گرانول، میکسر یا ماشین آلات عمومی باید S100 یا سری مناسب تر از نظر منحنی گشتاور بررسی شود.

اینورتر LS S100؛ برای کانوایر، ماشین آلات و بار عمومی

سری S100 در بخش هایی کاربردی تر است که موتور فقط فن یا پمپ نیست. برای مثال در واحد پلی پروپیلن می توان آن را برای کانوایر انتقال گرانول از بخش گندله سازی به سیلو، فن غبارگیر خط بسته بندی یا تجهیزات جانبی بسته بندی بررسی کرد. در واحد اوره نیز کانوایر انتقال محصول جامد، فن های عمومی و برخی پمپ های سرویس می توانند در محدوده کاربرد چنین درایوی قرار بگیرند. در این سناریوها رمپ استارت، ترمز، حد جریان و نحوه استارت بعد از افت شبکه از انتخاب صرف کیلووات مهم تر می شود.

اینورتر LS iS7؛ برای بار حساس تر و گشتاور بالاتر

اینورتر iS7 زمانی جدی تر می شود که بار به کنترل برداری دقیق تر، پاسخ سریع تر یا اضافه بار بالاتر نیاز داشته باشد. در واحد پلیمر، یک کانوایر سنگین پر از گرانول، میکسر یا بخشی از ماشین آلات تولید می تواند نمونه قابل بررسی باشد. برای اکسترودر اصلی تولید PE/PP نیز ممکن است سطح عملکرد بالاتری لازم باشد، اما انتخاب درایو اصلی اکسترودر باید بر اساس منحنی گشتاور، سرعت، نوع موتور، انکودر و الزامات سازنده ماشین انجام شود و با یک پیشنهاد عمومی جایگزین نمی شود. در واحدهای فرآیندی نیز iS7 را می توان برای پمپ یا ماشین آلاتی بررسی کرد که پایداری کنترل از یک فن و پمپ مهم تر است. اگر توقف موتور باعث کاهش ظرفیت یا Trip واحد می شود، موضوع Redundancy، بای پس و ارتباط با DCS نیز باید در مشخصات خرید بیاید.

کاربرد اینورتر SSI در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

مدل SSI بیشتر زمانی وارد مقایسه می شود که پروژه بودجه کنترل شده دارد اما همچنان به یک درایو صنعتی برای کارکرد مستمر نیاز است. در چنین پروژه ای، مهم است تجهیز به «بحرانی» و «غیر بحرانی» تقسیم شود؛ چون اقتصادی بودن درایو نباید باعث انتخاب یک سری سبک برای موتور حساس شود.

اینورتر SSI800؛ نمونه کاربرد در واحد پتروشیمی

اینورتر مدل SSI800 به دلیل رنج توان و قابلیت های کنترلی، برای بخش های متنوع تری قابل بررسی است. نمونه های کاربردی تر عبارت اند از:

• یوتیلیتی: پمپ های آب صنعتی و خنک کننده، فن کولینگ تاور و برخی بلوئرها؛ جایی که PID داخلی برای کنترل فشار یا دبی مفید است.
• تصفیه پساب: بلوئر هوادهی که سرعت آن بر اساس DO یا فشار هدر تغییر می کند، یا پمپ انتقال پساب با Set Point سطح مخزن.
• واحد پلی اتیلن/پلی پروپیلن: کانوایر گرانول، فن غبارگیر و ماشین آلات بسته بندی؛ برای کانوایر باید سنگین کار و جریان استارت بررسی شود.
• انبارش و بارگیری: پمپ انتقال محصول مایع غیر بحرانی یا سیستم انتقال مواد جامد که سرعت آن باید با ظرفیت بسته بندی هماهنگ شود.

بطور مثال: اگر یک SSI800 قرار است روی پمپ آب خنک کننده با موتور 132 کیلووات کار کند، فقط انتخاب مدل 132 کیلووات کافی نیست. جریان نامی موتور، دمای اتاق MCC، ارتفاع از سطح دریا، فرکانس سوئیچینگ، طول کابل موتور و نیاز به Reactor یا فیلتر خروجی می توانند سایز نهایی را تغییر دهند.

SSI80؛ برای بار خدماتی و عمومی

SSI80 را بیشتر برای بارهای کوچک تر و کم حساسیت تر در نظر بگیرید؛ مثلاً فن تهویه انبار محصول، پمپ درین یا سامپ، پمپ آب خدماتی ساختمان، اگزاست فن اتاق باتری یا کانوایر سبک بسته بندی. استفاده از این سری از اینورتر SSI برای کمپرسور فرآیندی، اکسترودر اصلی یا تجهیزی که Trip آن تولید را متوقف می کند، بدون بررسی دقیق منطقی نیست.

مزیت SSI در انتخاب اقتصادی

در پروژه هایی که تعداد زیادی موتور Utility وجود دارد، اقتصادی بودن هر درایو می تواند روی یعنی سرمایه گذاری در دارایی های بلند مدت کل پروژه اثر قابل توجهی بگذارد. اما بهتر است این صرفه جویی روی تجهیزات غیر بحرانی انجام شود و برای موتورهای دارای شرای بحرانی الزاماتی مثل سنگین کار یا سبک کار، افزونگی، قطعات یدکی و سرویس پذیری در اولویت قرار گیرد.

کاربرد اینورتر NEO در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی

اینورتر NEO را بهتر است برای تجهیزات عمومی و کاربردهایی با حساسیت کم تا متوسط بررسی کرد، نه به عنوان جایگزین یکسان برای همه درایوهای واحد فرآیندی. در این نگاه، NE90 بیشتر در لایه ماشین آلات عمومی قرار می گیرد و NE900 می تواند برای موتورهای صنعتی بزرگ تر یا کاربردهایی با نیاز کنترلی بالاتر از NE90 بررسی شود.

اینورتر NEO سری NE90؛ مثال کاربردی

در یک مجتمع پلیمر، اینورتر NEO سری NE90 می تواند برای فن تهویه سالن بسته بندی، پمپ آب خدماتی، پمپ درین، کانوایر سبک یا فن غبارگیر بررسی شود. در بخش یوتیلیتی نیز پمپ کوچک آب صنعتی و فن عمومی نمونه های منطقی تری هستند. اگر موتور در 95 تا 100 درصد ظرفیت نامی و به صورت 24/7 کار می کند، انتخاب جریان و Derating اهمیت بیشتری از تطبیق ساده توان دارد.

اینورتر NEO سری NE900؛ برای سطح صنعتی بالاتر

اینورترNE900 زمانی قابل بررسی است که موتور بزرگ تر یا کارکرد صنعتی تری نسبت به تجهیزات سبک NE90 داشته باشد. برای مثال پمپ آب خنک کن جانبی در واحد متانول، فن Air Cooler در یک واحد فرایندی، بلوئر سرویس عمومی یا کانوایر اصلی تر بسته بندی می تواند سناریوی مناسب تری باشد. برای پمپ هیدروکربنی حساس، کمپرسور فرآیندی یا تجهیزی با تغییرات شدید گشتاور، باید سطح کنترل و ظرفیت اضافه بار با سری های بالاتر مقایسه شود.

اینورتر NEO کجا ارزش خرید بیشتری ایجاد می کند؟

ارزش خرید NEO بیشتر در موتوری دیده می شود که توقف آن خسارت فرآیندی سنگینی ایجاد نمی کند و در عین حال کنترل دور نسبت به راه اندازی مستقیم یا کنترل مکانیکی مزیت دارد. فن تهویه، پمپ خدماتی، سیستم پساب و انتقال سبک محصول مثال های واضح تری هستند. این تفکیک باعث می شود درایو اقتصادی در جای درست استفاده شود، نه اینکه صرفاً قیمت اولیه پایین تر، معیار تصمیم باشد.

برای هر واحد پتروشیمی کدام سری را اول بررسی کنیم؟

انتخاب سری مناسب اینورتر برای واحدهای مختلف پتروشیمی به نوع فرآیند، شرایط کاری تجهیز و نیازهای کنترلی بستگی دارد. برای بررسی دقیق تر، باید کاربرد هر واحد و الزامات عملکردی آن ارزیابی شود تا گزینه های مناسب تر مشخص شوند. جدول زیر یک دید کلی برای مقایسه و بررسی اولیه سری های مختلف اینورتر در کاربردهای پتروشیمی ارائه می دهد.

هنگام استعلام اینورتر برای پتروشیمی چه اطلاعاتی باید در دسترس باشند؟

بخش قابل توجهی از خطاهای خرید از استعلام های بسیار کلی شروع می شود. عبارت «اینورتر 75 کیلووات برای پتروشیمی» اطلاعات کافی نمی دهد. برای اینکه فروشنده بتواند سری، سایز و تجهیزات جانبی را درست پیشنهاد دهد، حداقل این موارد مشخص باشد:

• نام واحد و محصول: مثلاً واحد پلی پروپیلن، محصول گرانول PP.
• نام تجهیز: کانوایر گرانول، فن ایرکولر، پمپ آب خنک کننده، بلوئر هوادهی یا پمپ انتقال.
• توان، جریان، ولتاژ، فرکانس، دور و ضریب توان روی پلاک موتور.
• نوع بار و سبک/سنگین کار: فن/پمپ، کشتاور، تعداد استارت و کارکرد 24 ساعته.
• محل نصب VFD و موتور، دمای محیط، ارتفاع، گردوغبار، IP مورد نیاز و Hazardous Area Classification.
• روش کنترل: Local/Remote، PID، 4-20 mA، Modbus/Profibus/Profinet یا ارتباط با DCS/PLC.

اینورتر را بر اساس واحد، محصول و تجهیز انتخاب کنید.
در صنعت پتروشیمی یک برند واحد برای همه موتورها پاسخ مناسبی نیست. برای فن کولینگ تاور یا پمپ آب خنک کننده، سری های تخصصی پمپ و فن مانند LS H100 یا گزینه های عمومی مناسب INVT و SSI منطقی ترند. برای کانوایر گرانول پلی اتیلن و پلی پروپیلن، بار سنگین تر و استارت زیر بار می تواند انتخاب را به سمت LS S100/iS7، INVT GD350A یا SSI800 ببرد. در تجهیزات خدماتی و غیر بحرانی نیز NEO یا سری های اقتصادی تر SSI می توانند هزینه پروژه را کنترل کنند.
برای استعلام واقعی، نام واحد، محصول، نوع تجهیز و مشخصات موتور را برای دلکو صنعت ارسال کنید تا سری مناسب، سنگین کار یا سبک کار و الزامات نصب پیش از خرید مقایسه شود.