氣化高壓煤漿泵機組抗晃電技術(shù)改造

李 言

(兗礦國泰化工有限公司 山東 滕州 277527)

0 前言

兗礦國泰化工有限公司是具有多項自主知識產(chǎn)權(quán)的煤化工企業(yè)，使用的是國家“863”項目，由兗礦集團(tuán)和華東理工業(yè)大學(xué)共同開發(fā)的多噴嘴對置式新型水煤漿加壓氣化爐，日處理1150噸煤。現(xiàn)工藝燒嘴壽命已達(dá)到150天，拱頂磚壽命突破9000小時，裝置的運行周期不斷延長。

1 運行中存在的問題

氣化原料煤經(jīng)過稱量給料機精確計量后與水及添加劑進(jìn)入磨機，制成質(zhì)量百分比濃度≥58%的煤漿，經(jīng)過篩分后，合格的煤漿貯存在煤漿槽內(nèi)，經(jīng)高壓煤漿泵加壓與空分來的氧氣（純度≥99.6%），通過在同一水平面對置的4個工藝燒嘴混合后進(jìn)入氣化爐，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行部分氧化反應(yīng)生成合成氣。

高壓煤漿泵是水煤漿氣化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，在以往的運行過程中，當(dāng)發(fā)生“晃電”時，高壓煤漿泵易發(fā)生變頻器保護(hù)跳閘或潤滑油泵等輔機接觸器失壓，從而造成高壓煤漿泵跳車。由于每次“晃電”造成高壓煤漿泵跳車，給公司造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此如何使高壓煤漿泵在“晃電”時仍能正常工作成為解決問題的關(guān)鍵。高壓煤漿泵的控制原理圖如圖1所示。

高壓煤漿泵使用ABB變頻器；變頻器是由整流器和逆變器兩部分組成。當(dāng)逆變器件為IGBT時，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續(xù)工作一個短時間td（對于td有兩種規(guī)定方法，一種具體的規(guī)定時間，如15ms；另一種規(guī)定為主電路的直流電壓下降到原值的85%所需的時間)，若失壓或停電時間to＜td，變頻器將平穩(wěn)過度運行；若失壓或停電時間 to＞td，變頻器自我保護(hù)停止運行。而通常“晃電”時間都比較長，在幾秒鐘以上，因而當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生晃電，變頻器自我保護(hù)，使得高壓煤漿泵跳車。

圖1 高壓煤漿泵控制原理圖

2 改造方案

為了能消除電力運行缺陷，提出對高壓煤漿泵變頻器以及輔機潤滑油泵主接觸器進(jìn)行改造，以確保在電壓波動時降低高壓煤漿泵跳車故障次數(shù)，從而提出對以下兩部分進(jìn)行改造:

一是對高壓煤漿泵輔機潤滑油泵的主接觸器進(jìn)行更換，將原交流接觸器換為FS-18型抗晃電型交流接觸器。防止晃電時高壓煤漿泵輔機潤滑油泵的接觸器主觸頭脫扣，造成高壓煤漿泵跳車。

二是對高壓煤漿泵變頻器中間直流回路進(jìn)行改造，將高壓煤漿泵變頻器中間直流回路引出，接至直流支撐裝置的靜態(tài)開關(guān)輸出的直流電源上。在電源電壓波動時，蓄電池能為變頻器提供穩(wěn)定的電源，從而保證高壓煤漿泵在發(fā)生晃電時不跳車。

（1）FS系列抗晃電交流接觸器是采用雙組線圈，在正常電源狀態(tài)下，其控制模塊處于儲能狀態(tài)，接觸器與常規(guī)交流接觸器一樣。而當(dāng)發(fā)生“晃電”時，接觸器電壓低于的維持電壓時，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。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，控制模塊又轉(zhuǎn)入儲能狀態(tài)。其主要是為了保證主接觸器主觸頭延時釋放，確保“晃電”間接觸器不脫扣。其線圈工作電壓允許波動+15%～-20%，時間分為時間固定型和時間可調(diào)型， 時間固定型為 0.5s、1s、1.5s、2s、3s；時間可調(diào)型，0.2～1.4s可以調(diào)節(jié)。 其工作電氣原理圖，如下圖2所示。

圖2 FS系列抗晃電交流接觸器原理圖

（2）改造中使用的直流支撐裝置主要由蓄電池、整流充電器CD1、靜態(tài)開關(guān)SW、直流接觸器MF1、執(zhí)行單元等組成。蓄電池采用免維護(hù)全密封鉛酸電池。將高壓煤漿泵變頻器主電路中間直流回路p（+）、n（-）引出，接至直流支撐設(shè)備的靜態(tài)開關(guān)SW1輸出上，當(dāng)發(fā)生“晃電”，交流電源低于變頻器低壓保護(hù)值時（即交流368V，直流516V）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和由電池組供電的瞬時轉(zhuǎn)換。保證變頻器輸出不變，高壓煤漿泵變頻器欠電壓保護(hù)不動作，從而大幅度減少電網(wǎng)電壓波動對高壓煤漿泵產(chǎn)生的影響。而電網(wǎng)供電恢復(fù)正常值后，靜態(tài)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。直流支撐原理如圖3所示:

圖3 高壓煤漿泵變頻器直流支撐裝置原理圖

3 安裝、通電試驗

3.1 拆下原輔機接觸器，安裝FS系列抗晃電接觸器，按原理圖修改控制線路

根據(jù) “高壓煤漿泵電控原理圖”、“直流支撐裝置原理圖”及“直流電池柜原理圖”敷設(shè)、壓接電纜，并進(jìn)行接線。同時安裝直流支撐裝置、電控盤和直流蓄電池屏，緊固所有連接螺絲。

3.2 接通電源，使高壓煤漿泵輔機潤滑油泵正常運行，瞬間斷電電源，潤滑油泵能保證連續(xù)運行

在變頻器正常工作的情況下，瞬間切斷三相交流輸入電源，同時檢查直流支撐裝置動作情況，系統(tǒng)直流回路p（+）、n（-）有輸出，變頻器及電機不間斷運行。變頻器交流輸出正常，電機運行正常。

4 改造效果

自2009年1月～9月，由于電網(wǎng)晃電共造成公司A#高壓煤漿泵5次跳車事故。自2009年10月對A#高壓煤漿泵進(jìn)行抗晃電改造后，氣化A#高壓煤漿泵2010年1月～11月共發(fā)生5次電網(wǎng)晃電，統(tǒng)計結(jié)果表明:直流支撐裝置和抗晃電接觸器，在這5起電網(wǎng)晃電時，均發(fā)揮了作用，A#高壓煤漿泵不間斷運行，保證了A#高壓煤漿泵的穩(wěn)定運行。目前我公司也已完成B#、C#高壓煤漿泵進(jìn)行了抗晃電改造。

通過對高壓煤漿泵的改造，氣化爐高壓煤漿泵在外電網(wǎng)短時波動運行可靠，從而使設(shè)備穩(wěn)定性﹑安全性﹑連續(xù)性和可靠性大大加強。另外，我們將改造的方案繼續(xù)優(yōu)化并進(jìn)一步擴(kuò)展到我廠其他重要設(shè)備電氣回路上去，從而保障了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。