一例風(fēng)機(jī)限時(shí)起動(dòng)閉鎖控制應(yīng)用案例

石 鴻 王玉峰 白 晶 吳正國

（中石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833600）

一例風(fēng)機(jī)限時(shí)起動(dòng)閉鎖控制應(yīng)用案例

石 鴻 王玉峰 白 晶 吳正國

（中石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠，新疆 獨(dú)山子 833600）

本文通過一起風(fēng)機(jī)頻繁起動(dòng)燒毀電動(dòng)機(jī)的故障案例，說明設(shè)定起動(dòng)閉鎖限時(shí)很有必要。通過Micom P241繼電保護(hù)裝置邏輯編程，成功實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)限時(shí)起動(dòng)閉鎖功能，解決了一大生產(chǎn)和設(shè)備難題，取得了良好的效果。

風(fēng)機(jī)；起動(dòng)閉鎖；繼電保護(hù)裝置；鎖存；邏輯

眾所周知，電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)將導(dǎo)致絕緣材料劣化、縮短使用壽命。在正常情況下，電動(dòng)機(jī)在冷狀態(tài)下允許起動(dòng)2～3次，電動(dòng)機(jī)每次起動(dòng)間隔時(shí)間不得小于5min；在熱狀態(tài)下允許起動(dòng)一次。在事故處理時(shí)，可以多起動(dòng)一次。并注意電動(dòng)機(jī)溫度，降至環(huán)境溫度時(shí)再起動(dòng)。220kW電動(dòng)機(jī)允許在冷狀態(tài)下連續(xù)起動(dòng)兩次。但是對于風(fēng)機(jī)在起動(dòng)過程中，起動(dòng)電流大，在冷狀態(tài)下起動(dòng)一次，應(yīng)在30～60min后起動(dòng)第二次。

1 事故經(jīng)過

2012年1月8日3 時(shí)，電力監(jiān)控后臺(tái)突然收到故障報(bào)警信息，值班人員檢查發(fā)現(xiàn)A風(fēng)機(jī)“零序過電壓I段動(dòng)作”，“過流Ⅱ段動(dòng)作跳A B C三相”，配電室檢查發(fā)現(xiàn)A風(fēng)機(jī)開關(guān)柜跳閘燈亮，綜合保護(hù)繼電器Micom P241報(bào)過電流Ⅱ段動(dòng)作。停電后測量絕緣電阻，三相對地均為0MΩ，現(xiàn)場檢查A風(fēng)機(jī)室內(nèi)有焦臭味，打開接線蓋，拆除電纜測量繞組絕緣電阻三相對地為零，風(fēng)機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)鼠籠斷條，定子繞組燒毀。同年10月15日22時(shí)，該風(fēng)機(jī)再次發(fā)生轉(zhuǎn)子掃膛接地故障。

2 原因分析

1）該風(fēng)機(jī)額定功率為 900kW，額定電流為102.8A，事故發(fā)生時(shí)C相電壓最低為2464V，三相電流顯著增大，C相電流最高達(dá)4113.6A，穩(wěn)定接地電壓為300V左右，遠(yuǎn)大于繼電器過流Ⅱ段設(shè)定值，判斷為 C相接地短路，故障實(shí)時(shí)錄波如圖1所示。該類型風(fēng)機(jī)共有三臺(tái)，調(diào)閱另兩臺(tái)綜合保護(hù)繼電器P241實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，起動(dòng)電流為968.9A，已達(dá)9.4倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)規(guī)范和風(fēng)機(jī)起動(dòng)電流限制要求。

圖1 P241綜合保護(hù)繼電器故障錄波圖

2）經(jīng)核實(shí)，工藝操作不規(guī)范，經(jīng)常遠(yuǎn)程操控頻繁起動(dòng)該風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)起動(dòng)后不能滿足穩(wěn)定運(yùn)行條件，儀控故障聯(lián)鎖發(fā)出跳車命令，風(fēng)機(jī)跳閘后DCS系統(tǒng)再次循環(huán)起動(dòng)。經(jīng)查證，該風(fēng)機(jī)最高起動(dòng)頻次達(dá)到26次/h之多，頻繁起動(dòng)使得該風(fēng)機(jī)定子繞組長期過熱變形，絕緣老化最終導(dǎo)致風(fēng)機(jī)燒毀，所以限制起動(dòng)次數(shù)勢在必行。

3 解決措施

1）該風(fēng)機(jī)不適合于頻繁起動(dòng)，需重新選型更換。原風(fēng)機(jī)經(jīng)常過負(fù)荷，額定功率增大為1120kW，更換為低損耗高效率異步電動(dòng)機(jī)。

2）為防止工藝頻繁起動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶來設(shè)備危害，起動(dòng)回路中需增設(shè)起動(dòng)閉鎖和起動(dòng)限次功能。

MICOM P241繼電保護(hù)裝置具有保護(hù)、測量、控制和監(jiān)視功能，可為電動(dòng)機(jī)提供短路、過載、堵轉(zhuǎn)、負(fù)序、接地、低電壓等全面的保護(hù)，在工礦企業(yè)中應(yīng)用廣泛。在風(fēng)機(jī)控制設(shè)計(jì)圖中，P241繼電保護(hù)裝置原本帶起動(dòng)閉鎖和起動(dòng)限次功能，但只有在斷路器分閘時(shí)才生效，設(shè)計(jì)之初為防止斷路器輔助觸點(diǎn)工作不可靠，故在邏輯中將斷路器狀態(tài)監(jiān)測強(qiáng)制至“1”，如圖2所示。此時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)閉鎖、起動(dòng)間隔、熱起和冷起限次限時(shí)功能均失效，不能有效避免工藝頻繁起停風(fēng)機(jī)。

圖2 P241繼電保護(hù)裝置原斷路器狀態(tài)監(jiān)測邏輯圖

該風(fēng)機(jī)起動(dòng)控制回路如圖3所示。

該風(fēng)機(jī)有三種起動(dòng)方式：現(xiàn)場合閘、DCS起動(dòng)、聯(lián)鎖起動(dòng)。K86為電氣故障閉鎖繼電器，DL為斷路器輔助接點(diǎn)，HQ為合閘繼電器，R6為P241輸出繼電器6，該風(fēng)機(jī)通過R6來實(shí)現(xiàn)起動(dòng)限時(shí)限次閉鎖功能。

由于風(fēng)機(jī)帶載起動(dòng)電流大，風(fēng)機(jī)發(fā)熱，間隔60min后重新起動(dòng)風(fēng)機(jī)此時(shí)風(fēng)機(jī)已冷卻，符合起動(dòng)條件。經(jīng)與工藝協(xié)商確定每小時(shí)限制起動(dòng)風(fēng)機(jī)一次。技術(shù)人員在現(xiàn)場調(diào)研后，確定在不改變原邏輯的基礎(chǔ)上通過增設(shè)鎖存器實(shí)現(xiàn)限時(shí)起動(dòng)功能。

P241繼電保護(hù)裝置內(nèi)部不帶鎖存器，沒有虛擬鎖存變量，但可以借助指示燈或輸出繼電器實(shí)現(xiàn)鎖存功能。進(jìn)行反復(fù)研究和探討，不斷改進(jìn)完善，最終通過 P241繼電保護(hù)裝置有限的控制功能實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)限時(shí)起動(dòng)閉鎖功能。重新優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)起動(dòng)閉鎖邏輯框圖如圖4所示。

圖4 P241繼電保護(hù)裝置限時(shí)起動(dòng)閉鎖邏輯圖

執(zhí)行送電操作后斷路器在工作位，處于熱備用分閘狀態(tài)。合上控制電源開關(guān)，P241繼電保護(hù)裝置初次上電，LED3指示燈滅，延時(shí) 0.5s后據(jù)閉鎖條件開放起動(dòng)閉鎖輸出繼電器 6，此時(shí)可以隨時(shí)開起風(fēng)機(jī)。不論工藝正常停機(jī)或設(shè)備故障，一旦斷路器分閘，通過 LED3燈起動(dòng)鎖存，提前閉鎖初次上電邏輯回路，閉鎖起動(dòng)指示燈LED4亮，表明此時(shí)不能起動(dòng)風(fēng)機(jī)，工藝人員必須等待60min后，輸出繼電器6開放，LED4燈滅，屆時(shí)方可重新起動(dòng)風(fēng)機(jī)。

需要提醒的是，斷路器分閘后LED3燈以后恒亮。由于P241繼電保護(hù)裝置帶鎖存記憶功能，常規(guī)斷電方式不能對其進(jìn)行復(fù)歸。若需緊急重啟風(fēng)機(jī)，須在“查看記錄”菜單下按“復(fù)位指示”鍵復(fù)歸指示燈和各輸出繼電器。

歷時(shí)一年多來，該風(fēng)機(jī)一直運(yùn)行平穩(wěn)，再未出現(xiàn)類似設(shè)備故障使用效果良好。本次修訂適用于起動(dòng)時(shí)間較長的設(shè)備（如風(fēng)機(jī)等），類似設(shè)備均可借鑒。

4 結(jié)論

解決此類問題方法很多，充分發(fā)掘和利用現(xiàn)有資源，簡化技術(shù)改造方案，將會(huì)大大減輕工作量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)。本案也為電氣控制和技術(shù)人員提供了一種新思路和新方法，值得大力推廣。

[1] MICOM P241技術(shù)手冊.

[2] 石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程.