龍茂

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

【供電與整流】

整流系統(tǒng)設(shè)備配置及運(yùn)行優(yōu)化

龍茂*

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

整流;配置;優(yōu)化

介紹重慶市映天輝氯堿化工有限公司18萬(wàn)t/a離子膜法燒堿整流系統(tǒng)電氣設(shè)備配置情況，以及后期改進(jìn)情況。

整流系統(tǒng)是離子膜法燒堿生產(chǎn)裝置的龍頭，它提供強(qiáng)大且連續(xù)的直流電流，并且由于耗電量大，因此要求電源效率較高。經(jīng)過(guò)幾十年的經(jīng)驗(yàn)累積和技術(shù)改造，整流系統(tǒng)從最初的水銀整流演變到晶閘管整流，整流技術(shù)逐漸發(fā)展成熟[1]。

1 整流系統(tǒng)配置簡(jiǎn)介

重慶市映天輝氯堿化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱“重慶映天輝”)是以燒堿為主的化工企業(yè)， 2009年9月20日，10萬(wàn)t/a離子膜法燒堿項(xiàng)目通電試車并一次性開(kāi)車成功；2015年7月5日,18萬(wàn)t/a離子膜法燒堿填平補(bǔ)齊項(xiàng)目成功投運(yùn)。

目前，重慶映天輝擁有整流變壓器3臺(tái)，整流柜6臺(tái)，全數(shù)字觸發(fā)控制系統(tǒng)6臺(tái)，極化電源6臺(tái)，純水冷卻器6臺(tái)，油水冷卻器3臺(tái)以及配套的測(cè)量控制保護(hù)裝置。

1.1 整流變壓器

27級(jí)等差電壓有載調(diào)壓，有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)控制方式采用自動(dòng)、遠(yuǎn)程及就地手動(dòng)控制，能自動(dòng)升降調(diào)變擋位，自動(dòng)將控制角控制在5～15°。有載開(kāi)關(guān)加裝BCD碼位，由微機(jī)采集后顯示擋位，可由整流后臺(tái)微機(jī)顯示并調(diào)節(jié)擋位，并提供PLC通訊接口及協(xié)議和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)連接。

1.2 整流柜

選用KHSJ-20 kA/478 V整流柜；單機(jī)組12脈波整流，采用三相橋同相逆并聯(lián)接線。

1.3 全數(shù)字觸發(fā)控制系統(tǒng)

柜內(nèi)設(shè)置機(jī)組穩(wěn)流控制系統(tǒng)，由電流調(diào)節(jié)及脈沖觸發(fā)回路對(duì)該機(jī)組的兩組整流橋進(jìn)行控制，每組回路主要由電源單元、調(diào)節(jié)觸發(fā)單元、脈沖功放單元等3部分組成，由它產(chǎn)生晶閘管整流裝置所需的12路觸發(fā)脈沖，用數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)板在PLC監(jiān)控下調(diào)節(jié)每一回路的觸發(fā)單元，產(chǎn)生高精度和高對(duì)稱度的觸發(fā)脈沖。全數(shù)字觸發(fā)控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的保護(hù)和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力，且具有雙通道熱冗余、無(wú)擾動(dòng)切換、不停機(jī)更換控制通道、失電同步保護(hù)、交直流電流反饋熱冗余、有載開(kāi)關(guān)自動(dòng)升/降擋、故障自診斷等特點(diǎn)。

1.4 極化電源

每個(gè)電解槽對(duì)應(yīng)配置1套獨(dú)立的極化電源。離子膜電解槽裝設(shè)極化電源的技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用，其目的是保護(hù)電解槽，當(dāng)電解槽突然或短時(shí)停電時(shí)，極化電源向電解槽提供一定的直流電，阻止反向電流，保護(hù)電解槽陰極鍍層不脫落，提高電解槽的電流效率及使用壽命。極化電源其實(shí)就是1個(gè)小容量的硅整流系統(tǒng)，把低壓三相電源變換成直流電壓輸送給電解槽，以提供應(yīng)急供電。

1.5 純水冷卻器

純水冷卻裝置采用雙泵組合設(shè)計(jì)，兩泵互為備用，自動(dòng)切換。在工作時(shí)，如果一臺(tái)泵發(fā)生故障，另一臺(tái)泵自動(dòng)啟動(dòng)。

1.6 油水冷卻器

每臺(tái)整流變壓器配有1臺(tái)油水冷卻器，每臺(tái)油水冷卻器有3個(gè)獨(dú)立的冷卻單元。在工作時(shí)，可以根據(jù)整流變壓器的溫度控制幾臺(tái)冷卻單元的運(yùn)行。

2 運(yùn)行優(yōu)化

2.1 推行5S管理

在生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員不僅要有過(guò)硬的生產(chǎn)操作技術(shù)，還須完善管理技能。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，重慶映天輝在整流崗位率先制定并實(shí)施了5S管理制度(見(jiàn)表1)。通過(guò)5S活動(dòng)，重慶映天輝的生產(chǎn)生活更加規(guī)范，員工的精神面貌煥然一新。

2.2 無(wú)功補(bǔ)償[2]

在交流電路中，電壓與電流之間相位差的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cosφ表示。功率因數(shù)的主要作用是反映在交流用電設(shè)備工作過(guò)程中消耗的有功功率和無(wú)功功率。當(dāng)有功功率一定時(shí)，如減少無(wú)功功率，就能夠提高功率因數(shù)。無(wú)功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，故須對(duì)其進(jìn)行就近或就地補(bǔ)償。并聯(lián)電容器可以補(bǔ)償或平衡電氣設(shè)備的感性無(wú)功功率。當(dāng)容性無(wú)功功率等于感性無(wú)功功率時(shí),電網(wǎng)就只傳輸有功功率。根據(jù)國(guó)家規(guī)定[3],高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)該達(dá)到0.9以上,低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)該達(dá)到0.85以上。舉1個(gè)簡(jiǎn)單的例子：重慶映天輝的主變負(fù)荷在7 000 kW時(shí)，無(wú)功功率在3 000 kvar，根據(jù)功率因數(shù)公式cosφ=有功功率/視在功率，可以得出此時(shí)的功率因數(shù)cosφ=0.92。為了提高功率因數(shù)，重慶映天輝增加了3組無(wú)功補(bǔ)償裝置，分別為600、1 200、1 200 kvar，總共為3 000 kvar。無(wú)功補(bǔ)償借助無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)提供必要的無(wú)功功率以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗。

如果此時(shí)將3組無(wú)功補(bǔ)償裝置(3 000 kvar)全部投入運(yùn)行，根據(jù)功率因數(shù)公式cosφ=有功功率/視在功率，可以得出此時(shí)的功率因數(shù)cosφ=1。所以，為了改善供電品質(zhì),提高功率因數(shù),減少電力損失,延長(zhǎng)設(shè)備壽命,滿足電力系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臋z測(cè)要求,消除功率因數(shù)過(guò)低而產(chǎn)生的罰款，無(wú)功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中處于不可缺少的非常重要的位置。

2.3 冷卻水

冷卻塔是用來(lái)涼水的構(gòu)筑物。按照最初的設(shè)計(jì)，整流系統(tǒng)內(nèi)的純水冷卻裝置、油水冷卻裝置都是采用重慶映天輝統(tǒng)一的生產(chǎn)系統(tǒng)冷卻循環(huán)水。而重慶映天輝循環(huán)水系統(tǒng)有如下 3個(gè)特點(diǎn)：①壓力高，為0.5 MPa；②溫度偏高，為32 ℃；③回水壓力較高，為0.12 MPa。為了滿足要求，循環(huán)水的壓力不能高于純水的壓力0.2 MPa或者油水冷卻器中的油壓0.08 MPa(這樣做是為了防止冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部器件損傷而導(dǎo)致冷卻水混入純水或者油中，從而直接影響設(shè)備的正常運(yùn)行)。由于生產(chǎn)系統(tǒng)的冷卻水設(shè)置了回水壓力，如果進(jìn)口壓力過(guò)低就會(huì)導(dǎo)致冷卻水流通不暢，帶不走熱量而達(dá)不到冷卻效果。夏天，由于環(huán)境溫度高(40 ℃以上)，硅元件的溫度總在40 ℃左右徘徊，重慶映天輝整流系統(tǒng)裝置硅元件的最大溫升是45℃。即使在整流柜外加設(shè)大功率的風(fēng)機(jī)做物理降溫，效果也不理想。而且，這些風(fēng)機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)也或多或少地形成了一定的安全隱患。所以冷卻水系統(tǒng)的改造迫在眉睫。經(jīng)過(guò)調(diào)研，重慶映天輝決定對(duì)整流系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)立冷卻系統(tǒng)——填料式冷卻塔。

填料式冷卻塔是利用吹進(jìn)去的風(fēng)將由上灑下來(lái)的水形成對(duì)流把熱源排走，將需要降溫的循環(huán)水均勻分布到填料上，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝在塔頂上的軸流風(fēng)機(jī)將周圍環(huán)境的空氣抽吸至塔內(nèi)。塔內(nèi)冷空氣與熱水在填料表面進(jìn)行傳熱，把熱量帶走，即一部分水在對(duì)流蒸發(fā)中帶走相應(yīng)的熱量。單獨(dú)設(shè)立冷卻系統(tǒng)后，水溫明顯下降，而整流系統(tǒng)硅元件溫度高的問(wèn)題也得到了解決，即使在環(huán)境溫度高(40 ℃以上)的情況下，硅元件的溫度也基本控制在35 ℃左右，相比之前的溫度降低了5 ℃。

填料式冷卻塔也有如下3點(diǎn)不足：①風(fēng)機(jī)須長(zhǎng)期不斷地運(yùn)行，增加了電能的消耗。②由于水的蒸發(fā)及飄失，須不斷地往水池內(nèi)補(bǔ)水，達(dá)不到資源節(jié)約的目的。③填料對(duì)空氣的阻力大，水與空氣的接觸面積小，噪聲大。隨著對(duì)節(jié)能降耗要求的不斷提高，重慶映天輝對(duì)新型冷卻裝置越來(lái)越渴望：不需要電力，以循環(huán)水系統(tǒng)中存在的水流壓力為動(dòng)力帶動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，降溫效果好且溫降穩(wěn)定，噪聲低，便于維護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

整流裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，將直接影響生產(chǎn)，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。重慶映天輝在以后的生產(chǎn)過(guò)程中，還須對(duì)整流系統(tǒng)不斷地改善和提升。

[1] 陶希平.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：20-22

[2] 周志敏，紀(jì)愛(ài)華.開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012：3-9.

[3] 水利電力部.國(guó)家物價(jià)局功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法[N/OL].(1983-12-02)[2011-01-31].http://wenku.baidu.com/link?url=24yQ1lhpvfU2uZ08_WlXn6T8OwaNenjMC5E07D2nCf1fqDfkCNojoTYwh1QtKd51OaIW3TWW55b5A5epohaXCo3eoLvdrMwNj3CO6QaNG8O.

[編輯：費(fèi)紅麗]

Discussion on device configurations of rectifying system and operation optimizations

LONGMao

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

rectification; configuration; optimization

The configuration of electrical devices of rectifying system for 180-kt/a ion-exchange membrane caustic soda facility of Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd. was introduced as well as further improvements.

2017-02-07

TM46

B

1008-133X(2017)03-0007-03

*[作者簡(jiǎn)介] 龍茂(1986—)，男，高級(jí)技工，2009年畢業(yè)于重慶化工職工大學(xué)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)，就職于重慶市映天輝氯堿化工有限公司機(jī)電儀車間整流崗位，一直從事整流電氣設(shè)備操作與維護(hù)工作。