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化工新材料因其質量更輕、性能更優、功能性更強，一直是一個國家化工技術水平的重要體現，也是支撐戰略性新興產業和重大工程不可或缺的物質基礎。無論是汽車的輕量化、民用客機的大型化，還是電子信息產業的飛速發展、人類宇宙探索都離不開化工新材料的身影。中國作為制造業大國，對化工新材料的市場需求巨大，但產量和種類卻難以滿足實際需求。據統計，2019年中國化工新材料產業消費量約3488萬噸，自給率為70.6%，其中，自給率最低的為高端聚烯烴，僅為45.3%。面對巨大的供需缺口，傳統化工企業加快了轉型升級的步伐，并以高效節能的數字化和智能化裝備作為新動能，推動化工新材料產業的高質量和可持續發展。

某化工集團是中國500強企業。歷經50年的矢志創新，該集團已發展成為主業突出、產業鏈完整的綜合型化工企業集團。為加速推進由成本型競爭向價值型競爭的轉型戰略，公司啟動了第三次創業征程，培育產業新集群，建立化工新材料公司，并積極推動碳三碳四綜合利用項目的建設，以全球領先的理念和高起點，向世界一流化工新材料企業的目標邁進。

作為該集團第三次創業的龍頭項目，碳三碳四綜合利用項目分兩期建設，其中，前期工程投資約128億元，主要建設60萬噸/年丙烷脫氫制丙烯裝置、80萬噸/年丁烷異構化裝置、30萬噸/年環氧丙烷聯產78萬噸/年叔丁醇裝置、15萬噸/年合成氨等裝置。項目全部采用全球先進的工藝技術建設，尤其在能耗和資源消耗等指標方面，力爭做到行業最優。為此，該企業希望尋求更加綠色節能、安全可靠的智能變頻調速系統解決方案，助力企業實現降本增效和可持續性發展，提高企業的經濟效益和社會效益。

挑戰

石油化工行業是國民經濟發展的基礎行業，同時也是耗能大戶，其主要生產工藝都是通過電機帶動各類泵、風機、壓縮機來完成。在化工企業中，85%以上的電力消耗都源于交流電機，交流電機拖動水泵、風機類負載，多數的泵、風機負載功率的節能潛力巨大。實踐證明，應用變頻調速技術，不僅可以減少電機、風機、泵和閥門等設備的故障率，延長其使用壽命，而且節能效果顯著，從而實現了電機、風機、泵類設備的經濟運行。

但對于化工企業而言，尋求到合適的變頻調速系統解決方案卻并非易事。很多化工企業在應用中發現，變頻器產品存在諧波輸出大，波形不好，電機發熱量大等問題，不能很好地實現節能目標。而且，大多數變頻調速系統沒有旁路設計，維修時會導致停車，影響生產的正常進行，對于以連續性生產為特點的化工行業，停車將造成巨大的經濟損失。因此，該企業希望變頻調速系統解決方案能夠有效抑制諧波并具備旁路設計，以避免上述問題的發生。

此外，在由基礎化工向新材料、新能源戰略轉型的同時，該化工集團也正積極融入到新一輪數字化建設的浪潮中，以數字化轉型作為公司新戰略的助推器。所以，該企業希望變頻調速系統解決方案具備數字化接口，并可融入增強現實等新一代信息技術，為未來的數字化工廠建設奠定良好的基礎。

解決方案

憑借先進的技術和豐富的應用經驗，羅克韋爾自動化的智能變頻調速系統解決方案獲得了客戶的青睞。針對客戶的各項需求，羅克韋爾自動化為其量身定制了智能變頻調速系統解決方案，涵蓋24臺PowerFlex6000交流變頻器、Allen‑Bradley®CompactLogixPLC、自動旁路柜等。

PowerFlex系列高壓變頻調速系統，以高可靠性、易操作、高性能為設計目標，滿足用戶對于風機、水泵等設備調速節能、改善生產工藝的迫切需要，可實現電機參數的自動整定、高壓掉電恢復自動重啟、旋轉啟動、系統狀態變量的實時顯示和監控，以及完善的電機和變頻器保護功能，保證設備的連續可靠運行。為了最大限度地縮短高壓變頻調速系統安裝的施工周期，系統采用了一體化設計的理念，包括變壓器柜、功率柜、控制柜等所有部件及內部連線，用戶只須連接高壓輸入、高壓輸出、低壓控制電源和控制信號線即可。

在該項目中，PowerFlex6000變頻器輸入電壓為10kV，輸出電壓為0~10kV，內置輸入變壓器和多脈沖整流可有效抑制輸入側諧波,變頻器的輸入可直接接入電網進線開關。逆變器的輸出為近似正弦的電壓和電流波形，變頻器的輸出可以直接接10kV電機，電機不需作任何改動。

變頻器控制系統的可編程控制器采用了高可靠性的Allen‑Bradley®CompactLogix系列PLC，支持RS485、Modbus-RTU、Profibus-DP、TCP/IP、DeviceNet等通信方式，并反饋變頻裝置的主要狀態信號和故障報警信號，實現與現場控制系統的閉環控制。同時，可以根據用戶的需要擴展控制開關量，增強了系統的靈活性。開關量的輸入和輸出、模擬量的輸入和輸出均有一定的備用。

為支持企業的數字化和智能化工廠建設，變頻調速系統采用了靈活的可編程數字量和模擬量接口，可與DCS直接連接，實現設備與現場過程控制的完善結合。PowerFlex系列高壓變頻調速系統可以通過上位機進行實時狀態監控，并可進行啟動、停車、急停、復位、設定運行頻率、參數刷新、查看故障記錄等控制操作，一臺上位機可監控多臺下位變頻調速系統的運行。同時，用戶可在異地實現遠程監控，并可與羅克韋爾自動化的ROCKii智能運維平臺解決方案無縫結合，實現工廠的遠程智能運維，為未來實現數字化智能工廠奠定良好的基礎。

效果

走可持續發展之路，創建中國一流的綠色化工企業，一直是該化工集團秉持的發展理念。在羅克韋爾自動化變頻調速系統解決方案和其他先進工藝的共同助力下，新項目建成后，企業的能耗、資源消耗等指標將遠低于行業平均水平，符合國家最新環保及綜合利用政策的要求，實現安全、環保、節能、高效的生產目標。

作為該化工集團實現基業長青的基石，碳三碳四綜合利用項目將為企業實現世界中高端功能化學品、新材料和新能源供應商的戰略目標奠定基礎，更將鞏固北海經濟開發區成為世界高端化工新材料產業基地的地位。一期項目達產后可實現總產值約118億元，利稅32.3億元，同時能創造直接就業崗位千余個，間接帶動就業3000人以上。

該企業對羅克韋爾自動化的產品和項目團隊給予了高度的評價：“羅克韋爾自動化是全球優秀的自動化和數字化產品供貨商，產品性能可靠，業績豐富。相信通過應用羅克韋爾自動化的變頻器產品，一定會助力碳三碳四綜合利用項目的能耗和資源消耗等指標的達成，為企業帶來巨大的技術價值和商業價值。”

化工新材料產業的創新與高質量發展，不僅是石化強國的關鍵內容，也是制造強國的關鍵所在。展望可期的未來，羅克韋爾自動化愿攜手化工企業，通過安全、環保、節能、高效的數字化和智能化解決方案，賦能企業在新機遇下實現騰飛。

小羅有話說

化工新材料作為一個國家化工技術水平的重要體現， 市場需求量巨大，傳統化工企業轉型升級已迫在眉睫。羅克韋爾自動化為化工企業提供綠色節能、安全可靠的智能變頻調速系統解決方案，為未來數字化工廠奠定基礎。該系統可實現遠程監控，更快、更靈活的智能運維，帶動企業發展。