煉油系統(tǒng)關(guān)鍵機(jī)組抗電網(wǎng)波動(dòng)技術(shù)選擇及應(yīng)用

一、電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)關(guān)鍵機(jī)組油泵電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的影響

煉油系統(tǒng)關(guān)鍵機(jī)組使用高壓電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，而機(jī)組潤滑油系統(tǒng)中的油泵電機(jī)是由交流接觸器控制其運(yùn)行的，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，由于電壓下降或中斷，線圈對(duì)鐵心的吸引力小于釋放彈簧的彈力使得接觸器釋放，導(dǎo)致該油泵電機(jī)跳閘，然而該油泵往往通過油壓低聯(lián)鎖參數(shù)將聯(lián)鎖高壓電機(jī)跳閘，致使該關(guān)鍵機(jī)組非計(jì)劃停車，造成不必要的損失，因此盡快提高關(guān)鍵機(jī)組油泵電機(jī)抗電網(wǎng)波動(dòng)能力是非常有必要的。

二、關(guān)鍵機(jī)組抗電網(wǎng)波動(dòng)存在的主要問題

根據(jù)煉油系統(tǒng)近幾年歷次電網(wǎng)波動(dòng)造成關(guān)鍵機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)的事故分析得出，關(guān)鍵機(jī)組的主油泵能否再啟動(dòng)、輔助油泵能否切換成功并不是保住油壓避免停主機(jī)的唯一要素，事實(shí)證明，即使關(guān)鍵機(jī)組主油泵再啟動(dòng)了或輔助油泵切換成功了，但該機(jī)組仍舊因?yàn)橛蛪旱投?lián)鎖停機(jī)，原因?yàn)殡娋W(wǎng)波動(dòng)后油泵再啟動(dòng)建立油壓的時(shí)間普遍長于機(jī)組油壓低聯(lián)鎖停機(jī)時(shí)間，由此可以看出，機(jī)組油壓系統(tǒng)對(duì)油泵電機(jī)抗電網(wǎng)波動(dòng)能力要求很高，目前在用的技術(shù)已無法滿足要求。為了保證在電網(wǎng)波動(dòng)情況下，關(guān)鍵機(jī)組油泵電機(jī)不受影響仍可以正常工作，電機(jī)轉(zhuǎn)速及輸出功率不受影響，公司經(jīng)過多方調(diào)研討論后決定考慮是否可以將電壓補(bǔ)償技術(shù)引進(jìn)應(yīng)用到關(guān)鍵機(jī)組油泵電機(jī)回路中去。

三、針對(duì)關(guān)鍵機(jī)組油泵電機(jī)的兩種電壓補(bǔ)償技術(shù)方案綜述

目前針對(duì)石化行業(yè)關(guān)鍵機(jī)組油泵電機(jī)電壓補(bǔ)償技術(shù)方案主要有以下兩種：

1.動(dòng)力UPS技術(shù)方案

動(dòng)力UPS與一般的UPS有些不同，動(dòng)力UPS是基于變頻器及直流支撐系統(tǒng)的組織架構(gòu)，方案的核心是采用DC-BANK對(duì)變頻器直流回路提供另一路直流電壓，其 IGBT逆變器就能不間斷地輸出三相正弦交流電壓，而且電壓為0-380V，頻率為0-50Hz連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)或變頻調(diào)速運(yùn)行。系統(tǒng)在直流母線端配有一組免維護(hù)蓄電池，可以在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)輸出的直流母線電壓保持不變。系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓正常時(shí)，自動(dòng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電控制，以保證其始終處于容量充足的狀態(tài)。

2.南京颶能EnLVRT技術(shù)方案

南京颶能公司低電壓穿越支撐裝置En-LVRT是以AC變頻+LOWDCBACKUP為基礎(chǔ)，在380V用電系統(tǒng)與異步電動(dòng)機(jī)之間增加一個(gè)帶直流輸入端子的變頻器，同時(shí)增加低壓 DCBACKUP，在變頻器直流輸入端子與低壓DC備份電源之間串聯(lián)一個(gè)DC/DC升壓變換器。

該裝置功能描述：當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時(shí)通過變頻器的交流輸入端向油泵電機(jī)供電，保持油泵電機(jī)為恒速運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)電網(wǎng)電壓故障時(shí)將利用超級(jí)電容和直流升壓變換器通過變頻器的直流輸入端口向油泵電機(jī)供電，直至3s以內(nèi)電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，但如果電網(wǎng)電壓故障持續(xù)時(shí)間超過3s，則允許變頻器保護(hù)停機(jī)。變頻器交流供電模式和直流供電模式的切換時(shí)間在0ms左右，為自動(dòng)切換動(dòng)作。

四、兩種電壓補(bǔ)償技術(shù)方案分析比較選擇

通過對(duì)以上這兩種電壓補(bǔ)償技術(shù)方案綜述的了解，發(fā)現(xiàn)它們類似之處在于均采用變頻器方式，由超級(jí)電容或蓄電池為變頻器直流母線供電，確保電網(wǎng)系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)，不間斷的提供輸出電源，但主要區(qū)別在于：動(dòng)力UPS的DC-BANK一般采用蓄電池作為直流儲(chǔ)能電源，而南京颶能En-LVRT則是以進(jìn)口超級(jí)電容作為儲(chǔ)能元件。

1.從以下幾個(gè)方面對(duì)超級(jí)電容與蓄電池進(jìn)行分析比較：

(1)技術(shù)方面：超級(jí)電容器大多是雙電層結(jié)構(gòu)，同電解電容器相比，這種超級(jí)電容器能量密度和功率密度都非常高。同蓄電池相比，超級(jí)電容器儲(chǔ)存電荷的能力高，并具有充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等技術(shù)特點(diǎn)。

(2)投資方面：超級(jí)電容器作為新技術(shù)產(chǎn)品，市場(chǎng)應(yīng)用10年左右，起初價(jià)格很貴，大約1～2美元／法拉，隨著超級(jí)電容器作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品大批量供應(yīng)市場(chǎng)，價(jià)格也大大降低，目前平均0.01～0.02美元／法拉。雖然總體上較蓄電池相比從初期投資上略高，但從長遠(yuǎn)角度來看，是值得的。

(3)壽命方面：超級(jí)電容充放電次數(shù)達(dá)100萬次，免維護(hù)，使用溫度范圍廣，-40度到70度；而蓄電池，充放電次數(shù)一般達(dá)不到1000次，還需要定期維護(hù)，檢測(cè)電池內(nèi)阻，低于-20度時(shí)很難釋放出電。

(4)體積方面：超級(jí)電容從占地面積上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電池組。

綜上所述，可以得出使用超級(jí)電容優(yōu)于使用蓄電池的結(jié)論，南京颶能En-LVRT技術(shù)方案具有較為明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)際情況考慮覺得它更適合些。所以為進(jìn)一步提高煉油系統(tǒng)關(guān)鍵機(jī)組抗電網(wǎng)波動(dòng)能力，公司決定利用二催化裝置檢修機(jī)會(huì)將它應(yīng)用到二催化氣壓機(jī)機(jī)組1#輔助油泵電機(jī)回路中去。

結(jié)語

應(yīng)用在二催化氣壓機(jī)1#輔助油泵電機(jī)回路中的南京颶能En-LVRT經(jīng)受住了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的考驗(yàn)，驗(yàn)證了其抗電網(wǎng)波動(dòng)能力確實(shí)達(dá)到了預(yù)期的效果。

另外，還要提醒一下本文探討說明的只是以蓄電池作為直流儲(chǔ)能電源的動(dòng)力UPS技術(shù)不適合在此處應(yīng)用，但是天津泰策公司生產(chǎn)的以進(jìn)口超級(jí)電容作為直流儲(chǔ)能電源的動(dòng)力UPS電壓補(bǔ)償裝置其實(shí)也是值得大家考慮應(yīng)用的，記住千萬不要選擇國產(chǎn)超級(jí)電容，因?yàn)樗跓捰拖到y(tǒng)第三空壓站空壓機(jī)的輔助油泵上曾有過應(yīng)用，根據(jù)其實(shí)際運(yùn)行情況來看，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)超級(jí)電容性能不穩(wěn)定，質(zhì)量不可靠，問題較多，目前已退出運(yùn)行。

而且，本文主要是從機(jī)組油泵電機(jī)的角度來分析考慮如何提高煉油系統(tǒng)關(guān)鍵機(jī)組抗電網(wǎng)波動(dòng)能力的，采用電壓補(bǔ)償裝置只是關(guān)鍵機(jī)組供電系統(tǒng)內(nèi)的一項(xiàng)抗電網(wǎng)波動(dòng)措施而已，為了更好地保證關(guān)鍵機(jī)組抗電網(wǎng)波動(dòng)能力，對(duì)于上級(jí)供電系統(tǒng)的抗電網(wǎng)波動(dòng)措施也是要同步跟進(jìn)的，所以我公司正積極準(zhǔn)備與北京供電公司溝通協(xié)調(diào)，在外輸電線路增上光纖縱差保護(hù)，特別是在經(jīng)常電網(wǎng)波動(dòng)的鳳凰亭系統(tǒng)中要采取光纖縱差與快切相結(jié)合的技術(shù)措施，以提高故障狀態(tài)下的快速切除、快速恢復(fù)能力。