1、项目背景介绍

氦气，作为素有 “黄金气体” 美誉的稀有资源，在高新技术、国防安全、医疗科研等诸多关键领域起着不可替代的重要作用。然而，我国却面临着氦气资源蕴藏量稀少、品质欠佳以及开发利用难度颇大的严峻挑战，特别是在高精尖设备制造领域，对于高纯度氦气的需求极度依赖进口。故而，攻克氦气提取技术难题可谓迫在眉睫。

宁夏天利丰能源利用有限公司二期40万吨/年液化天然气（LNG）联产100万方高纯氦气项目在历经两年紧张有序的建设后，如期机械竣工，并一次性开车成功，全面进入试生产运行阶段。作为国内最大的单列LNG联产高纯氦气一体化项目，总投资6.8亿元，年新增销售收入预计15亿元，设计规模为日处理天然气200万方，年生产高纯氦气（5N）100万方。

压缩机在混合制冷循环液化流程中是不可或缺的关键设备，主要用于压缩制冷剂，产生制冷量，为后续流程中各节流阀降压降温做好准备。在混合冷剂制冷工艺中，冷剂压缩机是最为核心的设备之一，用于加工大循环量冷剂，因而对设备的密封性有着极高的要求。

2、项目实施与应用情况

本项目提氦装置的原料气为上游LNG装置的闪蒸气，粗氦提取单元采用混合冷剂+氮气循环制冷工艺，提精采用液氮供冷的高压冷凝+低温吸附工艺。具有投资省、能耗低、运行维护及操作简单等显著优势，对缓解我国氦气资源短缺问题起到积极作用，同时也为国家氦气战略性安全提供了有力保障。

为了达成这一目标，宁夏天利丰能源选择了希望森兰提供的定制化10kV高-高电压源型变频装置。采用了高压同步并网无扰投切技术，实现了变频至工频的完全无扰动切换。这一技术的应用，不仅优化了压缩机的运行曲线，实现了大型低温装备国产化、打破国外技术壁垒。同时，在保障了现有LNG工厂安全稳定生产基础上，提高了氦气处理过程的高精度与高效率，还降低了运行成本，实现了经济性突破。

希望森兰大功率高压变频装置包括多绕组移相变压器、功率单元柜、控制柜，其系统原理图如下：

多绕组移相变压器额定输入电压为10KV，具有24个辅助二次绕组，辅助绕组额定输出电压为690VAC，给24个功率单元供电；功率单元柜由24个功率单元组成，共分为三相，每相由8个功率单元组成，每个功率单元额定输出电压为722V，8个功率单元串联，输出最大相电压为5774V，线电压10000V；控制柜负责协调24个功率单元波形输出叠加以及相关保护及控制功能，具有远程控制接口，能够实现远程自动化控制需求。

超大功率高压变频驱动系统技术亮点：

（1）  电网侧谐波小，输入功率因数高

装置内部移相变压器采用延边三角形接法，可以保证系统在20%以上负载时电网侧功率因数保持在0.96以上。

（2）  采用无速度传感器矢量控制

起动转矩可达150%，为压缩机类设备提供瞬间强大的启动扭矩。变频软起装置对电网电压波动有极强的适应能力，即使电压下降35%仍可降额运行。

（3）  输出谐波小，无转矩脉动和附加发热

采用多重化正弦脉宽SVPWM，输出电压dv/dt小，失真度低，电流谐波含量少，不会损伤普通电机绝缘，避免了电动机额外发热。

（4）  降低电机起动电流，起动过程无冲击

提供多条起动曲线，起动时间由运行人员设定，可保证电动机安全运行并可延长其使用寿命。软起动过程对电网不会产生冲击电流，同时大大降低了电动机及其负载的机械磨损，节省了维护费用，提高生产连续性。

（5）  可靠性高，维护方便

采用大功率的IGBT功率模块。IGBT模块的驱动与过流保护采用专用电路，具有很高的可靠性。功率单元组件具有互换性，若出现故障，可在几分钟内用简单工具进行更换维修。

3、效益分析

宁夏天利丰能源利用有限公司专注于清洁能源的开发与利用。近日，其 40 万吨 / 年液化天然气（LNG）联产100万立方米高纯氦气（99.999%）项目顺利投入运行。项目采用“BOG膜分离+变压吸附”常温提取高纯氦气技术，为BOG提氦产业化推广及助力保障国家氦气资源战略安全发挥了积极作用，有利于解决我国战略氦资源短缺的“卡脖子”问题。

作为国内规模最大的单列LNG联产高纯氦气一体化项目，总投资达6.8亿元，设计规模为每日处理天然气200万立方米，每年可生产高纯氦气（5N）100万立方米。其设备为同类项目中最大的单条生产线，能耗较同行低约15%，每年可节约用电约3000万度，成功解决了大功率电动机启动时电流大、对电网和电机冲击大的问题，其余各项性能指标均处于国内先进水平。 

宁夏天利丰能源与希望森兰的合作，不仅在提氦方面取得了重大突破，更为缓解国内氦气供需矛盾、保障国家高科技产业用气安全作出了重要贡献，同时也为全球能源转型提供了宝贵的参考经验。