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，變頻器具有過壓、欠壓和瞬間停電保護(hù)。對變頻器來說，有一個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，變頻器直流母線電壓也相應(yīng)的瞬間跌落，欠電壓保護(hù)功能動作，使得變頻器處于報警停機(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，對于變頻器來說，直流電壓下降過多，當(dāng)?shù)陀贒C 400 V，持續(xù)時間為0.015 s時，變頻器欠電壓保護(hù)功能動作跳閘，使高壓煤漿泵停車，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———“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，高壓煤漿泵輔機(jī)潤滑油泵電機(jī)電氣主回路交流接觸器釋放，當(dāng)潤滑油泵電機(jī)的潤滑油油壓降至0.15 MPa 以下時，工藝聯(lián)鎖保護(hù)也會引起高壓煤漿主機(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———“晃電”時，使高壓煤漿泵變頻器保護(hù)不動作和高壓煤漿泵輔機(jī)潤滑油泵電機(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”，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)跳車次數(shù)，從而確保氣化水煤漿工藝系統(tǒng)的安全、長周期、穩(wěn)定運(yùn)行。因此分兩部分對電氣系統(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

采用上海雋睿自動化技術(shù)有限公司專業(yè)研制，生產(chǎn)的電動機(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，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)速不波動或高壓煤漿變頻器欠電壓保護(hù)功能不動作，達(dá)到高壓煤漿泵主機(jī)不跳車的目的。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)可支持多臺乃至上百臺電動機(jī)在晃電/停電時不間斷工作，因此MUPS 是針對電動機(jī)群設(shè)計的理想電源系統(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)開關(guān)SW1、直流接觸器MF1、執(zhí)行單元等組成。靜態(tài)開關(guān)采用大功率器件組成直流電子開關(guān)，采用在線跟蹤和電壓自動監(jiān)控，保證主電源電壓波動和失電時，系統(tǒng)瞬時切換到電池供電，變頻器的輸出頻率沒有變化。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，開關(guān)SW1處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷電池組與變頻器的通路，直流支撐裝置通過整流設(shè)備對蓄電池進(jìn)行浮充電，裝置儲能;當(dāng)支撐回路交流電源低于變頻器低壓保護(hù)值時，監(jiān)控系統(tǒng)觸發(fā)靜態(tài)開關(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轉(zhuǎn)換。

2.2 潤滑油泵交流接觸器抗“晃電”改造

更換高壓煤漿泵輔機(jī)潤滑油泵電機(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間設(shè)為1.0 s，保證該接觸器在電網(wǎng)電壓波動時不釋放。如果電網(wǎng)電壓波動持續(xù)的時間超過1.0 s，F(xiàn)S 系列抗晃電交流接觸器脫扣，原起動、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雙線圈結(jié)構(gòu)，電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲能狀態(tài)，接觸器的啟動和停止與常規(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，控制模塊開始工作，以儲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)計如表2所列。

統(tǒng)計結(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)電壓波動時，沒有引起高壓煤漿泵主機(jī)跳車，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

2006 年5 月，投資近70 萬元對3 臺氣化高壓煤漿泵進(jìn)行了抗“晃電”改造，經(jīng)過改造，保障了氣化高壓煤漿泵在電網(wǎng)異常時的可靠運(yùn)行。如果氣化3 臺時，任何1 臺高壓煤漿泵跳車，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，將會造成直接經(jīng)濟(jì)損失近40萬元，因此只要減少兩次高壓煤漿泵在電網(wǎng)異常時跳車事故，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)動空壓機(jī)稀油站潤滑油泵電機(jī)等的重要設(shè)備上，以確保整個化工生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。