李春江,劉 偉,馮新建,李功凱
(新疆天業(yè)集團(tuán)天能化工公司,新疆 石河子832000)
隨著電力電子技術(shù)不斷發(fā)展及控制技術(shù)不斷完善, 離子膜燒堿整流裝置無論是硬件還是軟件的運(yùn)行狀況都趨于理想。盡管如此,在氯堿行業(yè)日益激烈競(jìng)爭(zhēng)情況下,使整流裝置安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,仍為關(guān)企業(yè)列為頭等大事。 新疆天業(yè)集團(tuán)天能化工公司5 臺(tái)整流變壓器總負(fù)荷7 萬kW,約占公司總負(fù)荷的60%以上,因此,整流裝置的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
(1)整流變壓器容量為26 160 kVA。
(2)整流器單機(jī)直流額定輸出電流為17 kA;直流輸出額定電壓為660 V。
(3)整流相數(shù)為6 脈波/臺(tái)整流器。
(4)整流方式為三相全控橋整流,同相逆并聯(lián)布置。
(5)控制方式為ELE9000 數(shù)字式調(diào)節(jié)器,雙工控機(jī)通道+模擬通道熱備用方式。
(6)調(diào)壓方式為1 臺(tái)整流變帶2 臺(tái)整流柜,有載分接開關(guān)粗調(diào),晶閘管相控細(xì)調(diào)。 具有零啟動(dòng)功能,并可連續(xù)平滑調(diào)節(jié)至額定電流。
(7)整流柜采用智能化方案。在每個(gè)整流柜內(nèi)安裝1 套智能控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括智能檢測(cè)單元、通訊接口、傳感器、以及相應(yīng)的輸入輸出接口電路等,實(shí)現(xiàn)了整流柜的操作、控制、狀態(tài)監(jiān)視、信息傳遞、信息顯示等方面的智能化。
基于以上先進(jìn)的硬件、軟件條件,外界環(huán)境因素和日常巡檢、定期維護(hù)工作成為影響整流裝置安全、穩(wěn)定的主要因素。在現(xiàn)有工況下,主要制定了以下技術(shù)管理措施,實(shí)現(xiàn)了整流裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
(1)加強(qiáng)日常巡檢管理。
主要對(duì)整流變壓器及冷卻風(fēng)機(jī)、 整流柜、 控制柜、刀開關(guān)、純水冷卻器等裝置的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、表計(jì)顯示巡查和記錄。制定各裝置運(yùn)行參數(shù)的表格,做到巡檢有依據(jù)、有記錄,方便以后不定期抽查和定期統(tǒng)計(jì),同時(shí),為對(duì)整流裝置運(yùn)行狀況分析提供依據(jù)。
(2)定期對(duì)影響整流裝置安全運(yùn)行的因素進(jìn)行測(cè)查,主要包括以下幾方面。
a.對(duì)易老化、磨損的元件進(jìn)行檢查、更換。
b.對(duì)整流器冷卻水水樣定期抽查。 按照整流器工作電壓為660 V,要求水質(zhì)滿足高純級(jí)G 要求(水質(zhì)電阻率≥1 000 kΩ,電導(dǎo)率≤1 μs/cm),因此,規(guī)定每2 個(gè)月抽查水樣1 次, 防止對(duì)整流冷卻水路造成電化學(xué)腐蝕,適時(shí)更換水質(zhì)過濾樹脂。
c.定期檢測(cè)整流各橋臂上快熔通斷情況。
d.定期對(duì)裝置器件進(jìn)行清潔。 功率整流柜中的空氣循環(huán)會(huì)使硅組件表面易積聚灰塵,由于空氣流通,也使其他電路中積聚灰塵。 整流回路中存在高電壓和大電流,灰塵附著電器及導(dǎo)電體表面增加了電壓閃絡(luò)導(dǎo)致器件損壞,定期維護(hù),以降低危險(xiǎn)。
e.定期檢查水路各接口是否有滲漏和破損現(xiàn)象,以免造成系統(tǒng)短路。
f.定期對(duì)電解槽接地進(jìn)行檢測(cè)。 主要檢查電槽基座和陰陽(yáng)極液進(jìn)出口總管接地是否良好, 所測(cè)接地電阻應(yīng)小于4 Ω。
g.定期對(duì)整流裝置設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。 主要包括直流刀開關(guān)的分合、整流器開停機(jī)操作、整流變及由載開關(guān)輕(重)瓦斯信號(hào)、裝置內(nèi)開關(guān)狀態(tài)信號(hào),以及工藝DCS 連鎖等。
(3)整流裝置的元器件主要為電力電子元器件,高溫、水分、灰塵是電子元器件的主要?dú)⑹?,因此,做好衛(wèi)生清理、通風(fēng)降溫等工作很有必要。 整流運(yùn)行人員定期清理整流裝置的環(huán)境,定期檢查設(shè)備的通風(fēng)狀況,結(jié)合天氣變化適時(shí)調(diào)整,保證裝置溫度在40 ℃以下并保持適宜濕度。
功率因數(shù)是整流裝置的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),諧波和整流器的相控角是影響功率因數(shù)的主要因素。
整流裝置屬非正弦波形,具有很大的畸變,出現(xiàn)諧波分量,在污染電網(wǎng)的同時(shí),使整流裝置功率因數(shù)降低。 該公司在前期整流變壓器選型時(shí),采用具有一定移相角的調(diào)變整流變壓器, 增加了脈波數(shù),使得從負(fù)載側(cè)傳來的諧波相互抵消一部分,尤其是3 次、5 次、7 次、9 次、11 次諧波,另外功率整流柜內(nèi)各橋臂的阻容吸收了一部分諧波。如此,在沒有加裝任何濾波裝置的情況下, 基本將諧波對(duì)功率因數(shù)的影響降低到了最小。
由于相控角增大,在輸出電流不變的條件下,將使整流裝置輸出直流功率降低, 輸入的交流有功功率亦隨之減少,但是,無功功率、畸變功率將隨之增加,視在功率將增大,所以功率因數(shù)必將降低。
以上2 方面對(duì)整流裝置功率因數(shù)均有所影響。由于沒有加裝諧波裝置, 對(duì)整流裝置的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施主要體現(xiàn)在對(duì)三相全控橋式整流的相控角上,通過變壓器調(diào)壓開關(guān)粗調(diào)和晶閘管控制角微調(diào)的手段來提高整流裝置的功率因數(shù)。
由于電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行或電網(wǎng)負(fù)荷變動(dòng)較大, 電網(wǎng)電壓變化,造成電槽槽電壓變化,使得整流器控制角變化,影響整流裝置的功率因數(shù)。 因此,為保證整流裝置的功率因數(shù)在理想范圍內(nèi), 主要采用調(diào)節(jié)整流變壓器調(diào)壓開關(guān)檔位的方式來實(shí)現(xiàn)。 在全數(shù)字監(jiān)控機(jī)上預(yù)設(shè)控制角為10°~20°, 控制角小于10°時(shí),電網(wǎng)波動(dòng)容易造成晶閘管全導(dǎo)通,不利于控制;控制角增大, 會(huì)造成功率因數(shù)降低。 因此, 當(dāng)控制角小于10°或大于20°時(shí),系統(tǒng)提示需要有載開關(guān)調(diào)檔,調(diào)整檔位后,控制角控制在理想范圍內(nèi),改善了裝置的運(yùn)行技術(shù)性能,減少了諧波含量,提高了功率因數(shù)。
假設(shè)功率因數(shù)從0.80 提高到0.95, 計(jì)算節(jié)電情況。
整流額定輸出為17 000 A/660 V, 變壓器采用一拖二形式,二槽的實(shí)際輸出均為14 000 A/570 V,假設(shè)1 年運(yùn)行8 500 h,整流變壓器每年節(jié)電為:
2△×△PK×[1-2(COSa/COSb)]×h
=2(570×14 000/660×17 000)×300×[1-2(0.8/0.95)]×8 500
=0.506×300×0.291×8 500
=375 295(kW·h)
式中:△—負(fù)荷率, 即實(shí)際輸出與額定輸出之比;△PK—整流變壓器短路損耗,該變壓器容量為26 160 kVA,△PK 取300 kW;COSa —原功率因數(shù);COSb—現(xiàn)功率因數(shù);h—平均每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)。
通過計(jì)算得知, 通過調(diào)節(jié)功率因數(shù)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能效果。
該公司整流裝置自2010 年10 月投產(chǎn)以來,始終努力實(shí)施對(duì)加強(qiáng)整流裝置的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面的工作, 制定相應(yīng)的技術(shù)管理制度, 并認(rèn)真落實(shí),開車至今整流裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行,使功率因數(shù)在無外界補(bǔ)償?shù)那闆r下控制在0.92~0.96。