透平機增設UPS方案的制定及實施

曲祥義，張淑芹

（山東海科勝利電化有限公司，山東東營257091）

透平機增設UPS方案的制定及實施

曲祥義，張淑芹

（山東海科勝利電化有限公司，山東東營257091）

為了透平機的安全穩定運行，增設動力UPS裝置專供透平機副油泵和儀表柜在電壓波動和短時停電時使用，起到了良好的保護作用，保證了生產的穩定。

氯堿生產；透平機；動力UPS；保護功能

1 增設UPS方案的必要性

山東海科勝利電化有限公司為10萬t/a生產規模的氯堿企業，近幾年，隨著用電量的急劇增大，造成線路上出現故障的不確定因素幾率增多。2009年，因意外停電造成透平機故障2臺次，經濟損失嚴重。氯氫處理工段是氯堿生產過程的重要工段，透平機是其關鍵設備，為了防止因意外停電造成停車和透平機損壞事故，曾先后在控制柜上裝設防晃電接觸器、永磁式交流接觸器+軟啟動，但使用效果不佳。

經過對透平機的安全運行和增設裝置成本造價的綜合評價，決定再增設1套UPS電源，專供透平機副油泵和儀表柜在停電時使用。因為透平機依靠葉輪的高速旋轉壓縮氯氣工作，高速軸的轉速可達15 000 r/min以上，低速軸的轉速也達2 900 t/min左右，支承這2根軸的軸承是動壓軸承，這種軸承只有注入潤滑油，并在接合面處形成一層油膜才有承載能力。潤滑油的作用一方面起到支承潤滑作用，另一方面起到降溫作用，帶走高速磨擦產生的熱量，一旦失去油膜，在高速磨擦下幾秒鐘產生的高溫就會造成軸和軸承的毀壞。要保證油膜的存在，必須首要保證供油的壓力、流量等方面的穩定。該類型機組裝配有2套供油系統，副油泵為配有獨立電動機的齒輪泵，主油泵為軸頭泵，由主機輸入軸提供動力，透平機組開車之前，必須先開啟副油泵對機組內的各軸承、齒輪進行充分潤滑，待油壓、油溫正常后再啟動主機，主機達到額定轉速后帶動軸頭泵工作，此時副油泵停止工作，透平機主機的潤滑完全依靠軸頭泵供給。當意外停電，軸頭泵失電時，有了UPS電源無時差切換給副油泵供電，保護了泵為主軸和軸承不受損壞，避免了經濟損失。

2 UPS方案的選擇

2.1 負載核算情況

該公司有3臺透平機，即有3臺副油泵電動機（感性負載），每臺電動機使用三相四線，交流380 V，額定功率為1.5 kW。在透平機啟動前或停機時，3臺電動機副油泵中的1臺或2臺會同時啟動工作，保證透平機的油壓，但不會出現3臺油泵同時啟動工作的情況。透平機正常工作期間，UPS供電的電動機系統都處于休眠狀態。3套儀表柜，使用單相220 V AC電源，總功率為1 kW左右。除電動機系統啟動期間有較大沖擊功率外，UPS主要負載功率為4 kW左右。在UPS系統斷電時，延時供電30 min左右。

2.2 方案選擇

（1）電動機為感性設備，在其啟動時，有較大的沖擊電流，應考慮啟動功率為額定功率的5~7倍，故在2套電動機系統同時啟動時，啟動功率為15~21kW。考慮3臺儀表柜設備的負荷1kW，總功率為16~22kW。

（2）現行UPS產品，輸出功率因數多為0.8，應考慮額定輸出功率為20~27.5 kW的UPS主機產品。

（3）如果選用額定輸出功率為20 kW的UPS主機產品，有非常大的風險性。原因是電動機系統實際啟動的沖擊功率值為額定功率的5~7倍，存在不確定性；20kW是負載需要的最低限要求，也是最高的風險選擇；如果實際啟動功率為額定功率7倍情況時，會造成UPS主機137.5%的過載，如果在市電中斷時電機系統啟動，UPS主機為了做過載保護，將轉市電旁路工作，但此時市電已經中斷，會造成UPS輸出中斷，最終不能保證電動機系統的正常啟動。

（4）UPS主機雖然有短時間過載能力，但安全生產保障的設備方案和投資，不能靠最后的一點過載能力來保障。

（5）為考慮復雜惡劣的工業電力環境及工業設備的復雜性，推薦選用帶有輸出隔離變壓器的UPS主機產品，提高長期應用的安全可靠性。

2.3 UPS系統配置

（1）UPS主機以安全可靠為保障，選用30 kVA/ 24 kVA額定輸出的UPS主機產品。確定型號為DX30kW的伊頓產品，雙變換在線式，采用先進的IGBT整流技術，輸入功率因數達0.99，輸入電流諧波小于3%，整機系統效率高達93%。

（2）蓄電池按電動機系統及儀表柜正常時考慮總功率為4 kW左右，同時考慮蓄電池的性能逐年下降，延時時間縮短，蓄電池按8 kW/30 min配置。配備風帆中密電池12V24AH的免維護鉛酸蓄電池28節1組，該種電池具有維護簡單、自放電極小、貧液式結構、壽命長、經濟性好等特點。

2.4 安裝條件

（1）要求UPS使用房間有良好通風換氣，無腐蝕性空氣、低灰塵環境，房間最佳溫度20~25℃，保證UPS主機及蓄電池的性能最優。

（2）經綜合考慮，UPS放置于儀表柜室，房間內拆除暖氣、水管，窗子安裝窗簾，減少夏天強光直射導致的溫度升高，配備空調防止房間溫度過高造成UPS運行不穩定。

3 運行效果

安裝調試完成后，模擬市電失電和人為造成市電失電，UPS均能正確工作，達到了預期的目標。

給氯氣透平機機組輔助油泵增設UPS應急電源，在目前同行業中使用的較少，雖然增設UPS增加了不少的費用，但對于機組運行過程中市電電壓突變起到了良好的保護效果。

UPS program development and implementation of turbine

QU Xiang-yi,ZHANG Shu-qin
(Shandong Haike Shengli Electric industry Co.,Ltd.,Dongying 257091,China)

For safety and stability of turbine operation,power UPS devices were added to use for turbine vice pumps and instrument cabinet at voltage fluctuations and short-term power failure,played a good protection to ensure the stability of production.

chlor-alkali production;turbine;power UPS;protection

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0030-02

2010-08-18