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1、項目背景介紹

氦氣，作為素有 “黃金氣體” 美譽的稀有資源，在高新技術、國防安全、醫療科研等諸多關鍵領域起著不可替代的重要作用。然而，我國卻面臨著氦氣資源蘊藏量稀少、品質欠佳以及開發利用難度頗大的嚴峻挑戰，特別是在高精尖設備制造領域，對于高純度氦氣的需求極度依賴進口。故而，攻克氦氣提取技術難題可謂迫在眉睫。

寧夏天利豐能源利用有限公司二期40萬噸/年液化天然氣（LNG）聯產100萬方高純氦氣項目在歷經兩年緊張有序的建設后，如期機械竣工，并一次性開車成功，全面進入試生產運行階段。作為國內最大的單列LNG聯產高純氦氣一體化項目，總投資6.8億元，年新增銷售收入預計15億元，設計規模為日處理天然氣200萬方，年生產高純氦氣（5N）100萬方。

壓縮機在混合制冷循環液化流程中是不可或缺的關鍵設備，主要用于壓縮制冷劑，產生制冷量，為后續流程中各節流閥降壓降溫做好準備。在混合冷劑制冷工藝中，冷劑壓縮機是最為核心的設備之一，用于加工大循環量冷劑，因而對設備的密封性有著極高的要求。

2、項目實施與應用情況

本項目提氦裝置的原料氣為上游LNG裝置的閃蒸氣，粗氦提取單元采用混合冷劑+氮氣循環制冷工藝，提精采用液氮供冷的高壓冷凝+低溫吸附工藝。具有投資省、能耗低、運行維護及操作簡單等顯著優勢，對緩解我國氦氣資源短缺問題起到積極作用，同時也為國家氦氣戰略性安全提供了有力保障。

為了達成這一目標，寧夏天利豐能源選擇了希望森蘭提供的定制化10kV高-高電壓源型變頻裝置。采用了高壓同步并網無擾投切技術，實現了變頻至工頻的完全無擾動切換。這一技術的應用，不僅優化了壓縮機的運行曲線，實現了大型低溫裝備國產化、打破國外技術壁壘。同時，在保障了現有LNG工廠安全穩定生產基礎上，提高了氦氣處理過程的高精度與高效率，還降低了運行成本，實現了經濟性突破。

希望森蘭大功率高壓變頻裝置包括多繞組移相變壓器、功率單元柜、控制柜，其系統原理圖如下：

多繞組移相變壓器額定輸入電壓為10KV，具有24個輔助二次繞組，輔助繞組額定輸出電壓為690VAC，給24個功率單元供電；功率單元柜由24個功率單元組成，共分為三相，每相由8個功率單元組成，每個功率單元額定輸出電壓為722V，8個功率單元串聯，輸出最大相電壓為5774V，線電壓10000V；控制柜負責協調24個功率單元波形輸出疊加以及相關保護及控制功能，具有遠程控制接口，能夠實現遠程自動化控制需求。

超大功率高壓變頻驅動系統技術亮點：

（1）  電網側諧波小，輸入功率因數高

裝置內部移相變壓器采用延邊三角形接法，可以保證系統在20%以上負載時電網側功率因數保持在0.96以上。

（2）  采用無速度傳感器矢量控制

起動轉矩可達150%，為壓縮機類設備提供瞬間強大的啟動扭矩。變頻軟起裝置對電網電壓波動有極強的適應能力，即使電壓下降35%仍可降額運行。

（3）  輸出諧波小，無轉矩脈動和附加發熱

采用多重化正弦脈寬SVPWM，輸出電壓dv/dt小，失真度低，電流諧波含量少，不會損傷普通電機絕緣，避免了電動機額外發熱。

（4）  降低電機起動電流，起動過程無沖擊

提供多條起動曲線，起動時間由運行人員設定，可保證電動機安全運行并可延長其使用壽命。軟起動過程對電網不會產生沖擊電流，同時大大降低了電動機及其負載的機械磨損，節省了維護費用，提高生產連續性。

（5）  可靠性高，維護方便

采用大功率的IGBT功率模塊。IGBT模塊的驅動與過流保護采用專用電路，具有很高的可靠性。功率單元組件具有互換性，若出現故障，可在幾分鐘內用簡單工具進行更換維修。

3、效益分析

寧夏天利豐能源利用有限公司專注于清潔能源的開發與利用。近日，其 40 萬噸 / 年液化天然氣（LNG）聯產100萬立方米高純氦氣（99.999%）項目順利投入運行。項目采用“BOG膜分離+變壓吸附”常溫提取高純氦氣技術，為BOG提氦產業化推廣及助力保障國家氦氣資源戰略安全發揮了積極作用，有利于解決我國戰略氦資源短缺的“卡脖子”問題。

作為國內規模最大的單列LNG聯產高純氦氣一體化項目，總投資達6.8億元，設計規模為每日處理天然氣200萬立方米，每年可生產高純氦氣（5N）100萬立方米。其設備為同類項目中最大的單條生產線，能耗較同行低約15%，每年可節約用電約3000萬度，成功解決了大功率電動機啟動時電流大、對電網和電機沖擊大的問題，其余各項性能指標均處于國內先進水平。 

寧夏天利豐能源與希望森蘭的合作，不僅在提氦方面取得了重大突破，更為緩解國內氦氣供需矛盾、保障國家高科技產業用氣安全作出了重要貢獻，同時也為全球能源轉型提供了寶貴的參考經驗。