張文平

陜西省延長(zhǎng)石油集團(tuán)榆林能源化工有限公司 710000

某化肥廠變頻器應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題和解決措施

張文平

陜西省延長(zhǎng)石油集團(tuán)榆林能源化工有限公司 710000

建于上世紀(jì)九十年代，是一個(gè)大型現(xiàn)代化的化肥生產(chǎn)企業(yè)，變頻器在該廠主要工藝設(shè)備上應(yīng)用較多，使用中也遇到了各種問(wèn)題和麻煩。本文重點(diǎn)闡述了變頻器在該廠應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的幾個(gè)方面的問(wèn)題和解決措施。

變頻器；負(fù)荷類型；更新?lián)Q代；拖動(dòng)系統(tǒng)

變頻器在上世紀(jì)六十年代問(wèn)世，在我國(guó)的大量應(yīng)用卻是在最近的二十來(lái)年。變頻器可以根據(jù)用電設(shè)備負(fù)荷的變化調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行，其主要優(yōu)點(diǎn)是:節(jié)能;對(duì)電網(wǎng)沖擊小;對(duì)電機(jī)有保護(hù)作用;能滿足不同負(fù)荷下對(duì)電機(jī)功率變動(dòng)的要求。某化肥廠是一個(gè)大型現(xiàn)代化的化肥生產(chǎn)廠（簡(jiǎn)稱渭化廠），在主要生產(chǎn)工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)上，普遍配置了變頻器裝置。

因渭化一期的化工工藝技術(shù)大量引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，隨之設(shè)備配套的變頻器也很多，也代表了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的變頻技術(shù)。但任何一種先進(jìn)設(shè)備或技術(shù)，都不可能十全十美，我們?cè)诰唧w的工程實(shí)踐中出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。在此，僅把我們碰到的一些問(wèn)題和解決措施總結(jié)出來(lái)，供業(yè)內(nèi)同行們作參考。

1 空分液氧泵P01/02兩臺(tái)電機(jī)的改造和意外跳車問(wèn)題的解決措施

1995年10月空分液氧泵變頻器開(kāi)始安裝調(diào)試，配套電機(jī)是美國(guó)進(jìn)口電機(jī)和變頻器裝置?？辗忠貉醣醚b置在生產(chǎn)裝置中占據(jù)著舉足輕重的地位，通常稱為工藝的龍頭，一旦空分裝置出現(xiàn)跳車，后續(xù)工況全部癱瘓。而液氧泵的運(yùn)行又是空分裝置的關(guān)鍵設(shè)備?；谏鲜鲈颍瑸榱烁玫谋ＷC液氧泵機(jī)泵和變頻器的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。在1997年5月份，全廠大檢修期間，對(duì)液氧泵電機(jī)進(jìn)行了改造，加裝了電機(jī)上下軸承的測(cè)溫裝置PT100，并將溫度信號(hào)引至總控DCS室，通過(guò)微機(jī)對(duì)溫度曲線進(jìn)行顯示，并設(shè)置有溫度報(bào)警值，對(duì)電機(jī)軸承實(shí)施在線全程監(jiān)控。當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值(80℃)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便通知電氣人員及時(shí)檢查。同時(shí)減小了維護(hù)人員的工作安全和強(qiáng)度。

根據(jù)工藝裝置設(shè)計(jì)要求，兩套液氧泵在正常運(yùn)行期間，各按50%負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)意外跳車后，另一臺(tái)液氧泵能夠在10秒內(nèi)，自動(dòng)加負(fù)荷至100%且安全穩(wěn)定運(yùn)行。但在再試運(yùn)行期間，多次沒(méi)能實(shí)現(xiàn)本功能，當(dāng)一臺(tái)液氧泵跳車后，另一臺(tái)緊隨其后也跳車。經(jīng)檢查分析第二臺(tái)液氧泵的跳車的原因?yàn)檫^(guò)負(fù)荷所引起。正常來(lái)看，按機(jī)泵專業(yè)和工藝連鎖分析均不應(yīng)出現(xiàn)第二臺(tái)跳車事故，問(wèn)題還需電氣來(lái)解決。經(jīng)分析研究此類跳車，均發(fā)生在第二臺(tái)自動(dòng)加負(fù)荷期間，初步認(rèn)為是因變頻器原設(shè)計(jì)加速時(shí)間太短，電機(jī)扭矩一時(shí)達(dá)不到工藝要求所致，也就是相當(dāng)于二次啟動(dòng)時(shí)間不夠引起的。于是我們電器工程師與工藝和機(jī)泵專業(yè)人員共同研究后，決定在保證設(shè)備和工藝安全的基礎(chǔ)上，在電氣方面做了延長(zhǎng)第二臺(tái)自動(dòng)加負(fù)荷的時(shí)間的改進(jìn)，由以前的8秒延長(zhǎng)至15秒以內(nèi)。經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)，首先滿足工藝連鎖的安全運(yùn)行，其后在恢復(fù)各帶50%負(fù)荷條件運(yùn)行，再也沒(méi)出現(xiàn)類似事故發(fā)生，完全實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)液氧泵50%負(fù)荷正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了“一旦某一臺(tái)液氧泵意外跳車后，另一臺(tái)液氧泵自動(dòng)加負(fù)荷至100%運(yùn)行”的設(shè)計(jì)理念。經(jīng)過(guò)十幾年的實(shí)際運(yùn)行證明，解決這一問(wèn)題的方法是正確的。這也為空分裝置的安全運(yùn)行提供了有力的保證。

2 液氧泵P01/02變頻器柜內(nèi)冷卻風(fēng)機(jī)因故障停機(jī)問(wèn)題的解決措施

經(jīng)過(guò)近十年的連續(xù)運(yùn)行，在2004年12月份，P02號(hào)液氧泵變頻器柜內(nèi)冷卻風(fēng)機(jī)因故障停機(jī)，柜體出現(xiàn)溫度偏高報(bào)警信號(hào)，P01號(hào)變頻器風(fēng)機(jī)也出現(xiàn)雜音。但為完成全年生產(chǎn)任務(wù)根本不能有半天的停車時(shí)間，設(shè)備還要繼續(xù)運(yùn)行。由于變頻器冷卻風(fēng)機(jī)是內(nèi)置式，柜門帶有機(jī)械連鎖，要更換必須停電打開(kāi)柜門，而打開(kāi)柜門就意味著必須停產(chǎn)，這種原設(shè)計(jì)不夠合理。為了保證全年生產(chǎn)任務(wù)的順利完成，我們經(jīng)對(duì)變頻器柜體結(jié)構(gòu)的研究，對(duì)變頻器柜的柜頂稍加改造，即用一臺(tái)質(zhì)量可靠的抽油煙機(jī)扣在柜頂，并作適當(dāng)?shù)拿芊獯胧?，外?20V交流電源，利用抽油煙機(jī)的運(yùn)行，把柜內(nèi)熱量排在柜外，降低柜內(nèi)溫度。此種措施雖然不是長(zhǎng)久之計(jì)，但也是液氧泵變頻器穩(wěn)定運(yùn)行的緩兵之計(jì)。事實(shí)是不但完成了2004年度的生產(chǎn)任務(wù)，也堅(jiān)持到全廠2005年4月份的大檢修。總之，只要我們肯動(dòng)腦筋，很多困難都能迎刃而解。

3 氣化大煤漿泵P1301-1/2/3變頻器的改造措施

氣化裝置內(nèi)的原有11臺(tái)變頻器，在以后的實(shí)際運(yùn)行中，因設(shè)備改造又增加了3臺(tái)氣化爐撈渣機(jī)變頻器。

對(duì)氣化大煤漿泵所配套的變頻器的技術(shù)改造緣由是，在1995年試運(yùn)行期間，不是很順利，既有工藝的問(wèn)題又有設(shè)備的問(wèn)題，其中電氣方面的最大的問(wèn)題是當(dāng)煤漿泵發(fā)生跳車后不能及時(shí)再啟動(dòng)，二次啟動(dòng)都是以失敗而告終。反應(yīng)的故障均為過(guò)負(fù)荷而保護(hù)動(dòng)作，因停車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，輸煤管道需要重新沖洗，煤氣管線需要排空后重新置換。延長(zhǎng)了再開(kāi)車的時(shí)間和開(kāi)車程序的復(fù)雜性，同時(shí)造成大量的煤漿浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

為了克服這一難題，通過(guò)大量的技術(shù)探討和技術(shù)資料的查閱，最后形成一個(gè)嘗試性方案。就是在變頻器上加裝制動(dòng)電阻，選擇合適的制動(dòng)電阻，縮短煤漿泵停車時(shí)間，減少跳車后煤漿在管道內(nèi)的殘余量。但因變頻器原有結(jié)構(gòu)上的限制，制動(dòng)電阻器無(wú)法安裝在變頻器內(nèi)，只能采取外置加裝制動(dòng)電阻器的方式。同時(shí)盡量減少工藝連鎖跳車后與變頻器停運(yùn)的響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)一系列的改造后，實(shí)際上已基本解決了煤漿泵變頻器二次啟動(dòng)不成功的事故。這一大難題的解決，避免了煤漿不必要的浪費(fèi)，同時(shí)縮短了再開(kāi)車時(shí)間和減少了開(kāi)車程序的復(fù)雜性。通過(guò)十幾年的運(yùn)行證明這三臺(tái)大煤漿泵變頻器的技術(shù)改造非常成功。

4 對(duì)氣化爐撈渣機(jī)Q1401-1/2/3配備變頻器的更新改造措施

在生產(chǎn)運(yùn)行期間，氣化爐需要把煤渣暫存在鎖渣罐內(nèi)定期排渣。原來(lái)裝置是直接排在斗式皮帶上，通過(guò)皮帶傳輸?shù)降孛嫔系牧硪粭l皮帶里裝車運(yùn)走。但在實(shí)際運(yùn)行中，渣池這條皮帶經(jīng)常發(fā)生故障，不是燒毀電機(jī)，就是皮帶撕裂。

本條拖動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)報(bào)警轉(zhuǎn)矩為85%、停車轉(zhuǎn)矩為100%，正常工作轉(zhuǎn)矩在35%～55%之間。在不改變?cè)O(shè)計(jì)條件下，停車之后，若氣化爐繼續(xù)運(yùn)行，就要需重新啟動(dòng)，但啟動(dòng)電機(jī)就更困難了，過(guò)分調(diào)大過(guò)載電流，將會(huì)使電機(jī)保護(hù)功能失效，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重、甚至燒毀電機(jī)；若更換大容量的電機(jī)，很容易引起皮帶撕裂。全廠三臺(tái)氣化爐對(duì)應(yīng)的撈渣池，都存在著這同樣的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)的滿負(fù)荷、連續(xù)的、平穩(wěn)運(yùn)行。

為了解決這一難題，我們提出了改造撈渣機(jī)輸送系統(tǒng)的構(gòu)想。經(jīng)過(guò)充分的技術(shù)論證和調(diào)研工作。最終選用了安裝變頻器這套方案。同時(shí)把皮帶拖動(dòng)更換成鏈條帶刮板拖動(dòng)，既增加了拖動(dòng)系統(tǒng)的耐力強(qiáng)度，又能維持撈渣拖動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷變化不大；當(dāng)鏈條拖動(dòng)刮板超量時(shí)，都會(huì)把多余的渣量從刮板上部或兩端漏掉。使用了變頻器后，排渣機(jī)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)渣量進(jìn)行調(diào)速。當(dāng)排渣量大時(shí)，加快電機(jī)拖動(dòng)的速度，加大撈渣量；當(dāng)出現(xiàn)撈渣系統(tǒng)跳車后，通過(guò)變頻器具有的軟啟動(dòng)性能，滿足工藝設(shè)計(jì)條件下，使得電機(jī)重新啟動(dòng)更為容易。充分利用變頻器的有利功能，實(shí)現(xiàn)了撈渣機(jī)連續(xù)、穩(wěn)定、滿負(fù)荷的生產(chǎn)要求，使三臺(tái)氣化爐不因撈渣系統(tǒng)的故障而停車。實(shí)踐證明撈渣機(jī)輸運(yùn)系統(tǒng)的改造也非常成功。

[1]樂(lè)渝寧,馮志剛,陳水平.變頻器在使用中存在的問(wèn)題及技術(shù)創(chuàng)新研究[j]. 硅谷,2011 (9)

[2]盛昌達(dá),張國(guó)權(quán).異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行節(jié)能[M].水利電力出版社，1989年

[3] 陳伯時(shí),陳敏遜.交流調(diào)速系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1997年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.031