1 概述

兗礦魯南化肥廠是連續(xù)生產(chǎn)的化工企業(yè)，高壓煤漿泵是水煤漿加壓氣化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。高壓煤漿泵使用富士變頻器FRN110G11-4CX 進(jìn)行變頻調(diào)速，電氣原理圖如圖1 中A 所示，變頻器具有過(guò)壓、欠壓和瞬間停電保護(hù)。對(duì)變頻器來(lái)說(shuō)，有一個(gè)正常的工作電壓范圍，當(dāng)供電電網(wǎng)的電壓由于某種原因瞬間“晃電”跌落時(shí)，變頻器直流母線電壓也相應(yīng)的瞬間跌落，欠電壓保護(hù)功能動(dòng)作，使得變頻器處于報(bào)警停機(jī)狀態(tài)(欠電壓LU)。一般，只要電網(wǎng)瞬間電壓跌落周期>0.02 s，對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)，直流電壓下降過(guò)多，當(dāng)?shù)陀贒C 400 V，持續(xù)時(shí)間為0.015 s時(shí)，變頻器欠電壓保護(hù)功能動(dòng)作跳閘，使高壓煤漿泵停車(chē)，從而導(dǎo)致氣化爐停爐，氣化工藝系統(tǒng)減量，嚴(yán)重制約氣化工藝系統(tǒng)的安全、長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行。

另外，在變頻調(diào)速電氣系統(tǒng)中，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)———“晃電”，電網(wǎng)電壓降至交流接觸器額定工作電壓的70%以下時(shí)，高壓煤漿泵輔機(jī)潤(rùn)滑油泵電機(jī)電氣主回路交流接觸器釋放，當(dāng)潤(rùn)滑油泵電機(jī)的潤(rùn)滑油油壓降至0.15 MPa 以下時(shí)，工藝聯(lián)鎖保護(hù)也會(huì)引起高壓煤漿主機(jī)變頻器停止工作。

2 改造方案

只要解決在電網(wǎng)電壓波動(dòng)———“晃電”時(shí)，使高壓煤漿泵變頻器保護(hù)不動(dòng)作和高壓煤漿泵輔機(jī)潤(rùn)滑油泵電機(jī)電氣主回路交流接觸器不釋放，就可以確保高壓煤漿泵主機(jī)不“跳車(chē)”，就能消除電氣系統(tǒng)的運(yùn)行缺陷，降低高壓煤漿泵主機(jī)跳車(chē)次數(shù)，從而確保氣化水煤漿工藝系統(tǒng)的安全、長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行。因此分兩部分對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，具體改造內(nèi)容如下。

2.1 變頻器抗“晃電”改造

采用上海雋睿自動(dòng)化技術(shù)有限公司專(zhuān)業(yè)研制，生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)不間斷電源MUPS(Motoer Un原interrupter Supply)系統(tǒng)DC-BANK，改造了高壓煤漿泵變頻器主電路的中間直流回路。具體是將高壓煤漿泵變頻器主電路中的直流回路P(+)、N(-)引出，接至直流支撐裝置的直流輸出的接觸器MF1 上，在電網(wǎng)“晃電”時(shí)，依靠蓄電池QFB1 為高壓煤漿變頻器提供穩(wěn)定的電源，保證變頻器輸出不變，使高壓煤漿泵電機(jī)轉(zhuǎn)速不波動(dòng)或高壓煤漿變頻器欠電壓保護(hù)功能不動(dòng)作，達(dá)到高壓煤漿泵主機(jī)不跳車(chē)的目的。高壓煤漿泵變頻器直流電源支撐裝置電氣原理圖如圖1所示。

MUPS 系統(tǒng)是基于VVVF(變頻器)及DCBANK(直流支撐系統(tǒng))的組織構(gòu)架。一套DCBANK系統(tǒng)可支持多臺(tái)乃至上百臺(tái)電動(dòng)機(jī)在晃電/停電時(shí)不間斷工作，因此MUPS 是針對(duì)電動(dòng)機(jī)群設(shè)計(jì)的理想電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)特別適用于連續(xù)生產(chǎn)的化工行業(yè)，產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定，發(fā)揮了正常的斷電保護(hù)功能。直流電源支撐裝置主要由蓄電池、整流充電器CD1、靜態(tài)開(kāi)關(guān)SW1、直流接觸器MF1、執(zhí)行單元等組成。靜態(tài)開(kāi)關(guān)采用大功率器件組成直流電子開(kāi)關(guān)，采用在線跟蹤和電壓自動(dòng)監(jiān)控，保證主電源電壓波動(dòng)和失電時(shí)，系統(tǒng)瞬時(shí)切換到電池供電，變頻器的輸出頻率沒(méi)有變化。執(zhí)行單元由斷路器和接觸器冗余組成，控制關(guān)系為斷路器鎖定接觸器，能準(zhǔn)確地執(zhí)行直流電源子系統(tǒng)的投入/撤出轉(zhuǎn)換。

當(dāng)電網(wǎng)供電正常時(shí)，開(kāi)關(guān)SW1處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷電池組與變頻器的通路，直流支撐裝置通過(guò)整流設(shè)備對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電，裝置儲(chǔ)能;當(dāng)支撐回路交流電源低于變頻器低壓保護(hù)值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)觸發(fā)靜態(tài)開(kāi)關(guān)SW1瞬間導(dǎo)通，可以做到變頻器由交流供電到由電池組供電的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換。

2.2 潤(rùn)滑油泵交流接觸器抗“晃電”改造

更換高壓煤漿泵輔機(jī)潤(rùn)滑油泵電機(jī)電氣主回路交流接觸器，將原CJ20系列交流接觸器更換為FS 系列抗晃電交流接觸器，根據(jù)工藝要求，將高壓煤漿泵輔機(jī)潤(rùn)滑油泵電機(jī)電氣主回路FS 系列抗晃電交流接觸器不脫扣時(shí)間設(shè)為1.0 s，保證該接觸器在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)不釋放。如果電網(wǎng)電壓波動(dòng)持續(xù)的時(shí)間超過(guò)1.0 s，F(xiàn)S 系列抗晃電交流接觸器脫扣，原起動(dòng)、停止按鈕保持原有的狀態(tài)不變。

FS 系列抗晃電交流接觸器主要用于供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐分?，以保護(hù)由于雷擊、短路故障等原因引起的電網(wǎng)“晃電”。FS 系列抗晃電交流接觸器是一個(gè)雙線圈結(jié)構(gòu)，電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲(chǔ)能狀態(tài)，接觸器的啟動(dòng)和停止與常規(guī)交流接觸器一樣。當(dāng)發(fā)生“晃電”現(xiàn)象電網(wǎng)電壓降到交流接觸器線圈的吸合電壓75% 以下時(shí)，控制模塊開(kāi)始工作，以?xún)?chǔ)能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合，接觸器主觸頭保持不脫扣(不脫扣時(shí)間有0.5 s、1.0 s、1.5 s、2.0 s、3.0 s)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，控制模塊又轉(zhuǎn)入儲(chǔ)能狀態(tài)。FS 系列抗晃電交流接觸器電氣原理圖如圖2 所示。

3 改造效果

改造前，高壓煤漿泵2006 年運(yùn)行中主要異常狀況統(tǒng)計(jì)如表1所列。

改造后高壓煤漿泵2007 年運(yùn)行中主要異常狀況統(tǒng)計(jì)如表2所列。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明高壓煤漿泵采用變頻器直流電源支撐裝置和更換為FS 系列抗晃電交流接觸器后，在系統(tǒng)電壓波動(dòng)時(shí)，沒(méi)有引起高壓煤漿泵主機(jī)跳車(chē)，起到了保護(hù)作用，保證了高壓煤漿泵的穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

2006 年5 月，投資近70 萬(wàn)元對(duì)3 臺(tái)氣化高壓煤漿泵進(jìn)行了抗“晃電”改造，經(jīng)過(guò)改造，保障了氣化高壓煤漿泵在電網(wǎng)異常時(shí)的可靠運(yùn)行。如果氣化3 臺(tái)時(shí)，任何1 臺(tái)高壓煤漿泵跳車(chē)，都將導(dǎo)致氣化爐停爐，使氣化工藝系統(tǒng)減量，從而影響后續(xù)甲醇系統(tǒng)和尿素系統(tǒng)減量，將會(huì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失近40萬(wàn)元，因此只要減少兩次高壓煤漿泵在電網(wǎng)異常時(shí)跳車(chē)事故，就可收回全部投資?，F(xiàn)在，我們將本成果進(jìn)一步擴(kuò)展到我廠“28 000 m3新空分”汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)稀油站潤(rùn)滑油泵電機(jī)等的重要設(shè)備上，以確保整個(gè)化工生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。