1問題分析

紅磷公司合成氨廠拖動氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的同步電動機(jī)勵磁裝置于2005年投用,型號為TMDS-I,經(jīng)過多年運(yùn)行,該勵磁裝置已不能適應(yīng)合成氨裝置生產(chǎn)連續(xù)性的特點(diǎn),存在以下問題:(1）腐蝕嚴(yán)重。該勵磁裝置的控制器由分離電子元件和集成電子元件組成,經(jīng)過多年的運(yùn)行,控制器插頭、電子元件管腳都被氣氨嚴(yán)重腐蝕。(2）運(yùn)行不穩(wěn)定。近年來,該勵磁裝置在運(yùn)行過程中勵磁電壓和勵磁電流波動大,更嚴(yán)重的是運(yùn)行中會出現(xiàn)滅磁現(xiàn)象,引起氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)失步跳停并發(fā)勵磁故障信號,經(jīng)多次聯(lián)系廠家人員到現(xiàn)場查找故障,故障依然存在,未能消除。(3）功率因數(shù)不穩(wěn)定。該勵磁裝置在運(yùn)行過程中功率因數(shù)常發(fā)生變化,特別是在氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)加、減負(fù)荷的過程中更明顯,需要電工隨時跟蹤調(diào)節(jié)勵磁電流和勵磁電壓,以保持電網(wǎng)的無功補(bǔ)償,并且調(diào)節(jié)時勵磁電流、電壓和功率因數(shù)波動大。

由于上述各種原因,紅磷公司合成氨廠氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)的同步電動機(jī)勵磁裝置已不能適應(yīng)合成氨裝置生產(chǎn)連續(xù)性的特點(diǎn),需對直流勵磁電源進(jìn)行技改。

2技改情況

2.1同步電動機(jī)勵磁裝置的選型

通過對多家勵磁裝置性能和價格的對比,選用長沙八達(dá)電控設(shè)備實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的WBL32-600Ⅲ/110V型勵磁裝置進(jìn)行整套更換比較適合。

2.2WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置的組成

該勵磁裝置主要由柜體、風(fēng)機(jī)冷卻單元、功率滅磁單元、微機(jī)控制單元、繼電保護(hù)單元、儀表操作單元及勵磁變壓器組成。具體介紹如下:

(1）柜體。標(biāo)準(zhǔn)配置時采用GGD柜體,尺寸為2200mm×800mm×600mm;表面經(jīng)噴塑處理,式樣美觀,經(jīng)久耐用。前面為玻璃門,各種儀表、信號指示、控制單元操作顯示面板及空氣開關(guān)通過玻璃門清晰可見。

(2）風(fēng)機(jī)冷卻單元。勵磁柜頂部裝有一臺低噪高效軸流風(fēng)機(jī)。作為整個勵磁裝置的散熱冷卻器件,其主要功能是防止功率滅磁單元及柜內(nèi)其他元器件溫度過高,延長元器件使用壽命。

(3）功率滅磁單元。該單元主要由德國原裝進(jìn)口的晶閘管模塊和整體平板式（或熱管式）散熱器裝配而成,進(jìn)口晶閘管模塊組成三相全控橋式整流電路,晶閘管的阻容吸收電路和滅磁控制電路也裝在上面。

（4）微機(jī)控制單元。勵磁裝置配備WBS-A型微機(jī)全數(shù)字勵磁控制單元,它是勵磁裝置的控制核心。該控制單元以兩個VRC系列高端處理器（雙PU＋）+硬件脈沖發(fā)生器+功能強(qiáng)大的系統(tǒng)軟件組成核心技術(shù),保證了WBL30系列勵磁裝置的先進(jìn)性、高穩(wěn)定性和高可靠性。

2.3WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置的技術(shù)特點(diǎn)

（1）該勵磁裝置采用三相全控整流橋固接勵磁線路,保持了同步電動機(jī)的固有啟動特性。在啟動過程中,啟動電阻正、負(fù)半波可靠對稱接入,當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)亞同步速時,勵磁控制單元能迅速準(zhǔn)確按整定投勵參數(shù)捕捉到滑差,按轉(zhuǎn)差為4%～6%時順極性零角自動投勵,投勵無沖擊,電機(jī)加速平穩(wěn),啟動無脈振。

（2）該勵磁裝置的功率單元（主回路）采用進(jìn)口晶閘管模塊,參數(shù)一致,質(zhì)量穩(wěn)定,運(yùn)行可靠,結(jié)構(gòu)簡單,體積小巧,更換方便。

（3）該勵磁裝置的核心一WBS-Ⅱ型微機(jī)全數(shù)字勵磁控制單元,采用了雙套配置,雙機(jī)分主、備機(jī)運(yùn)行且互為熱備,軟、硬件完全獨(dú)立且無任何公用部分,備機(jī)自動跟蹤主機(jī)運(yùn)行狀況。雙機(jī)均正常時可任意切換指定主機(jī)通道:在主機(jī)發(fā)生軟、硬件故障,電源故障,I/O通道失效等故障且故障等級惡劣于備機(jī)時,自動無抖動切換至備機(jī)通道:若備機(jī)同時發(fā)生更嚴(yán)重故障則在非致命故障條件下自動轉(zhuǎn)入手動模式或開環(huán)保守模式運(yùn)行,致命故障動作于跳閘停機(jī)。控制單元采用了兩個VRC系列高端處理器（雙PU＋）,正常時協(xié)同處理,故障時互為備用,PU＋使用VLL1N0NE技術(shù),無需外圍器件,故障點(diǎn)減少,其性能及可靠性在當(dāng)今工控單片機(jī)領(lǐng)域均處于高端水平:同時數(shù)字硬件脈沖分配器采用單片高速大規(guī)模數(shù)字電路,一片集成上萬個門,因此壽命長、可靠性高、處理能力強(qiáng)、處理速度快,能在實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)模式的同時完成對電動機(jī)及勵磁裝置的保護(hù)功能?？刂茊卧捎萌X機(jī)箱,背插式結(jié)構(gòu),硬件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,檢修更換極為方便。勵磁控制單元配備大屏幕液晶顯示,全中文菜單,系統(tǒng)所有參數(shù)的設(shè)定都可通過它來完成,操作簡便直觀,能很好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。

（4）勵磁裝置保護(hù)功能全面,對系統(tǒng)電源失壓、無勵、低勵、過勵、早投、過熱、轉(zhuǎn)子接地、缺相、短路等故障均有可靠保護(hù)。

2.4WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置的安裝

拆除原用的勵磁裝置,把新勵磁裝置安裝在原勵磁裝置的位置上,電纜和整流變壓器仍使用原來的。

（1）安裝前檢查:檢查經(jīng)長途運(yùn)輸后的包裝有無嚴(yán)重的外部損傷:開箱后核對裝箱物體的品種和數(shù)量是否與裝箱清單相符合:檢查設(shè)備的外觀應(yīng)無嚴(yán)重傷痕,內(nèi)部應(yīng)無電氣和機(jī)械損傷:如有損壞需更換元器件,應(yīng)按電氣元件表所列規(guī)格、參數(shù)選配:檢查接線等有無松動:檢查同步電動機(jī)銘牌所標(biāo)勵磁電壓、電流數(shù)值不得大于本設(shè)備額定值:用電橋測量同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁繞組直流電阻值,核對放電電阻CFD1、CFD2,其阻值的和應(yīng)為轉(zhuǎn)子繞組值的6～10倍:檢查本設(shè)備主電路,控制電路對地絕緣應(yīng)良好。

（2）安裝:勵磁裝置安裝于電纜溝槽鋼支架上并須可靠接地,接地電阻應(yīng)小于4Q。前后空間應(yīng)保證前后門開度并留有足夠的操作空間:柜體與地面垂直,傾斜度不大于5o,柜體與支架之間用安裝螺釘緊固。勵磁變壓器安裝在柜外,方便散熱。

2.5WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置的參數(shù)設(shè)置

本裝置出廠時按型號規(guī)格已進(jìn)行參數(shù)整定,在現(xiàn)場使用時下列幾個參數(shù)須根據(jù)電機(jī)實(shí)際情況復(fù)核或重新整定:（1）滅磁回路晶閘管導(dǎo)通開放電壓值。（2）最大、最小安全勵磁電流值。（3）初始投勵磁電流給定值。（4）后備投全壓及后備投勵延時時間和早投保護(hù)時間。（5）調(diào)節(jié)模式及給定值。（6）PT變比、UT變比。

2.6WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置的試車

（1）將"調(diào)定/零位/允許"轉(zhuǎn)換開關(guān)撥回零位,停電,去掉假負(fù)載:接上轉(zhuǎn)子,確定轉(zhuǎn)子接線正常后再送電。

（2）確認(rèn)"調(diào)定/零位/允許"轉(zhuǎn)換開關(guān)在允許位,短接開車信號輔助接點(diǎn)（102、104）,風(fēng)機(jī)運(yùn)行:裝置將按指定的調(diào)節(jié)模式和給定值自動進(jìn)入空試,輸出勵磁。觀察各量是否正常,正常后,斷開短接點(diǎn),空試自動結(jié)束。

（3）斷開同步電動機(jī)定子側(cè)隔離開關(guān),將轉(zhuǎn)換開關(guān)放到"允許"位置,現(xiàn)場操作,空投合閘,進(jìn)行聯(lián)鎖及模擬故障試驗(yàn)。

（4）聯(lián)鎖及模擬故障試驗(yàn)無異常現(xiàn)象后,啟動電機(jī),投入運(yùn)行。

2.7WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置的運(yùn)用情況

（1）改造后,新勵磁裝置運(yùn)行穩(wěn)定,能自動跟蹤電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率因數(shù),在0.5～1范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),有效改善了電網(wǎng)質(zhì)量。（2）改造后,由于勵磁控制單元雙PU＋同時運(yùn)行,正常時協(xié)同處理,故障時互為備用,且可在不停機(jī)的情況下更換損壞的控制單元,保證了壓縮機(jī)的連續(xù)運(yùn)行,提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

3結(jié)語

到目前為止,WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置運(yùn)行正常。氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)是合成氨生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,若氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)啟動時出現(xiàn)故障或運(yùn)行中跳停,將影響整個裝置的運(yùn)行狀況。通過本次改造,消除了運(yùn)行過程中出現(xiàn)滅磁引發(fā)事故的重大安全隱患,解決了在氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)加、減負(fù)荷的過程中需要電工隨時跟蹤調(diào)節(jié)功率因數(shù)的問題,保證了生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定和長周期運(yùn)行。因此,WBL30系列微機(jī)控制同步電動機(jī)勵磁裝置在我廠同步電動機(jī)中的運(yùn)用是成功的。