整流裝置節能降耗及故障處理

田 穎，韓 琳，郭立蘇

（四平昊華化工有限公司，吉林 四平136001）

晶閘管整流裝置以其穩流精度好、整流效率高、操作簡便等優點得到廣泛應用。整流裝置在整個離子膜燒堿生產工藝中起著舉足輕重的作用。為了保證高效、安全、可靠的供電，必須采用成熟可靠的控制技術，整流裝置給電解槽平穩可靠供電是實現安全經濟生產的關鍵之一。

四平昊華化工有限公司20 萬t/a 離子膜燒堿項目2008 年10 月投產以來，整流設備方面出了許多問題，都已得到及時有效的解決，現將整流裝置安全運行及故障原因進行分析，并提出了解決措施與大家共同探討。

1 整流工藝參數

公司20 萬t/a 離子膜燒堿項目可控硅整流裝置采用的是九江整流器廠生產的8 套KHS-2×7.5 kA/565 V 整流機組，其接線方式為三相橋式同相逆并聯，單柜12 脈波，兩套機組組成等效48 脈波，晶閘管的冷卻方式為純水冷卻。

整流機組的技術參數保護選擇為整流柜二次保護設有換向過電壓、操作過電壓、橋臂過熱、水壓低、水溫高等保護功能。

整流控制柜的技術特點：整流控制柜主要功能由機組穩流控制系統JM810 數控器和機組PLC 觸摸屏控制系統兩部組成。每套整流機組配置1 臺就地控制柜與整流柜一起安裝在變壓器室。每臺控制柜上安裝1 臺PLC 觸摸屏實施就地監控，采集整流裝置輔機系統的數據，通過PLC 觸摸屏上傳至后臺計算機，從而實現遠方控制。

JM810 數控器是一種具有全數字晶閘管穩流調節控制的系統化功能模塊[1]。 內設脈沖觸發功能、LCD 顯示、能實現可編程輯功能、自動化參數測量、故障智能分析及網絡通訊等功能，集數字化、智能化、系統化、網絡化于一身。由它完成晶閘管整流控制的全部調節和控制保護功能，并允許構建完全的數化雙通道熱備用系統，發生故障0 秒鐘自動切換。

整流變壓器機組： 廣西柳州特種變壓器ZHSFPT-16000∕66，額定容量16 000 kVA。

直流傳感器： 武漢市新華儀表電器廠生產的HLZ-B，10 kA。

直流大電流刀開關：西安恒力電器設備制造有限公司生產的HD16Ⅱ型-25 kA。

2 整理裝置運行情況

該公司20 萬t/a離子膜整流裝置高壓部分采用66 kV 兩路進線，分別為整流甲線和整流乙線，整流甲線帶1#、2#整流變壓器，整流乙線帶3#、4#整流變壓器，中間設有聯絡，當整流甲線出現故障需要檢修，聯系昊華變電站合7250 斷路器，再將整流所聯絡開關合上整流乙線可以帶全部負荷，同樣整流乙線也可以帶全部負荷。

整流裝置采用“一拖二”方式運行（1 臺變壓器帶2 臺整流柜）2 臺整流柜共用一套純水冷卻器。裝置投入運行至今總體運行狀況良好，各項指標均達到了工藝要求，性能穩定。特別是穩流方面，可控硅整流通過有載調壓開關粗調的同時， 還可以進行可控硅的細調，穩流效果非常好，達到了穩流精度的要求。操作員精心控制導通角，使功率因數達到0.92 以上，變流效率高于97%，所有數據均滿足裝置設計要求。

3 節能降耗措施

3.1 根據峰、谷、平電價時間合理運行整流變壓器油風冷卻器

2011 年該公司開展節能降耗壓費活動，各工段根據自己的實際情況制定出有效的節能措施和方案，考慮整流設備的特點只能從輔助設備上節能降耗[2]，主要的輔助設備就是油風冷卻器，4 臺整流變各用1 套油風冷卻器，每套冷卻器分別由3 組風機和油泵組成，單機組冷卻功率6 kW。公司執行的電價為平值0.480 1 元/kW·h、峰值0.720 2 元/kW·h、谷值0.240 1 元/kW·h，為了有效地節約電能，整流工段制定了冷卻器節能具體實施方法，并規定了峰、平谷值電價時間，即7：30—11：30、17：00—21：00 為峰值電價時間；5：00—7：30、11：30—17：00、21：00—22：00 為平值電價時間；22：00—5：00 為谷值電價時間。

例如：1#整流變壓器帶A 槽、B 槽的運行電流均為12 kA，電壓500 V 左右，1#整流變壓器溫度控制在55 ℃以內。

22：00—5：00 谷值將1#整流變壓器3 組風機全開，整變溫度降到最低大約35 ℃左右。

5：00—7：30 平值變壓開2 組風機，整變溫度大約上升到40 ℃左右。

7：30—11：30 峰值變壓開1 組風機到11：30 整變溫度會上升到55 ℃左右。

11：30—17：00 平值根據整變溫度可以開2 組風機，也可以開3 組將整變溫度降到40 ℃左右。

17：00—21：00 峰值開1 組分機就可以。

21：00—22：00 平值開2 組分機就能滿足運行要求。

通過不斷的摸索合理開啟油風冷卻器風機，同時配合峰、平、谷電價時間，每臺整流變壓器每天可以少運行1 組風機約10 h，每天節電60 kW·h，每年節電約21 900 kW·h，4 套裝置共節電約87 600 kW·h，按平值電價計算，此項措施每年可節約大概42 056.76 元電費。

3.2 整流變壓器油風冷卻器維護節電

在2012 年入夏天氣炎熱時，4 臺整流變壓器溫度持續較高，中午時，每臺變壓器油風冷卻器3 組冷卻風機全開也不能使變壓器的溫度降低，如果以這種狀況渡夏，變壓器安全運行無法保證。通過現場詳細查看油風冷卻器運行電流、油路系統、風機風量各相關參數，未發現異常，最后注意到油風冷卻器散熱片的片與片縫隙中有很多灰塵和污垢，起初組織員工用刷子清理散熱片，清理結束后變壓器的溫度有所改善但是不明顯。通過觀察發現，散熱片里的灰塵一部分不能完全清理干凈，反而進入到縫隙里面了。

經過反復研究，決定用高壓水槍清洗試試，首先關閉風機、油泵電源，接線盒做好防水措施，員工佩戴好勞動保護（絕緣靴、絕緣手套、安全帽），在保證安全距離的條件下沖洗散熱片，沖洗的過程中能看到灰塵和污垢從散熱片的底部不斷流出， 沖洗到污水變成清水后污垢基本清洗干凈， 此時散熱片煥然一新， 通過這種方法清洗變壓器的溫度明顯降低， 中午的時候每臺變壓器開2 組風機就能滿足運行要求， 這樣每臺變壓器就能減少一組冷卻風機，一組冷卻風機的功率8.5 kW，共4 組34 kW，此項措施可年節電約297 840 kW·h。

以上2 項節能降耗措施的執行已取得了一定的經濟效益。

4 運行中出現的故障及分析處理

4.1 JM810 數控器記憶存儲的處理

2009 年6 月16 日由于工藝原因造成A、B 槽跳閘，這2 臺電解槽都是由1＃變壓器供電，跳閘前A、B 槽的電流均為11.0 kA，電壓491 V 左右。工藝恢復正常后報警信號解除要求送電，按照操作順序：

（1）將變壓器有載調壓調到26 檔；（2）送極化電流100 A；（3）A 槽合A 柜脈沖、和B 柜脈沖；（4）電流調節細調一次50 A。

A 槽電流平穩送到6.0 kA，此時有載調壓開關檔位在22 檔。工藝要求B 槽送電，當極化電流送完，將B 槽脈沖合上后，電流直接沖到4.0 kA，導通角上限120 ℃。B 槽的電流不能調節，為避免電解槽造成損傷，要求將電流降到零，但此時B 槽電流不能操作。針對這一問題選了2 個方案，（1）在B 槽操作界面上調節有載調壓開關，如果導通角變化就可以調節電流；（2）如果第一方案不行按下跳閘按鈕跳高壓A、B 槽同時跳閘，這樣也可能對A 槽有損傷。經研究選用第一個方案，將B 槽的電流降到零，工藝處理后正常送電。通過分析得出的結論是如遇突然跳閘，必須將數控器的電源關閉重啟，避免記憶存儲的事件再次發生。

4.2 雷雨天氣打雷造成過流PLC 死機，單槽跳閘

2012 年7 月6 日晚18：50 左右雷雨交加，接到值班長電話說F 槽跳閘，極化電流未能投入工作。現場通過查詢跳閘記錄和電流曲線獲得以下數據。

（1）跳閘前電流為10 kA 跳閘時整流電腦顯示電流為6 kA，電壓206 V，工藝顯示電流電壓為零，極化未能投入工作；

（2）查看綜保電腦，3＃變壓器3 分支，3 分支交流電流為零；

（3）檢查F 槽數控器，數控器顯示A（5、89 kA），B（5、89 kA）導通角118.9；

（4）檢查F 槽極化柜仍是熱備狀態，未能正常投入工作。

（5）初步判斷是由于打雷造成F 槽數控器和PLC 死機，F 直流電流過流。

處理方法：將F 槽數控器電源關閉重啟，極化自動投入工作。如果不能投入，打到近投、手動投極化電流。檢查設備一切正常后，把數控器主備調好重啟后準備送電，雷雨天氣導通角控制到下限100°左右盡可能減少類似事件發生。

4.3 故障三：由于動力電波動造成純水水泵停運，系統全部跳閘

2012 年8 月16 日上午9：30 左右，控制室的照明燈突然閃斷一下，接著整流裝置發出報警，經檢查8 臺電解槽全部跳閘。極化電流自動投入工作，在整流后臺電腦上顯示4 臺純水水泵停止工作，整流器自動封鎖脈沖，工藝故障封鎖脈沖同一時間報警。調度通知是動力電波動造成跳閘。處理方法：將水泵啟動，數控器重啟，有載調壓開關調到26 檔準備送電。但是由于這次跳閘發現了一個問題，如果動力電是瞬間波動，其他設備沒有停止工作，只有水泵停止工作了，值班員到現場啟動水泵需要20 min 以上，這樣就會造成系統跳閘，技術人員將純水水泵加裝了延時自啟功能，避免了以后類似情況的發生，大大提高了整流系統的運行可靠性。

5 結論

氯堿整流自動化控制是一個不斷完善和不斷發展的系統，關系到生產的各個環節，希望設備廠家針對不同的客戶需求，不斷研發出安全可靠的控制系統。

[1]劉海斌，唐洪發.大功率晶閘管整流裝置在電解行業的優勢.2011全國電解整流技術應用研討會論文集，2011.4－7.

[2]池 寧.整流所節能降耗措施.2011全國電解整流技術應用研討會論文集.2011.100－101.

[3]單海山.淺談我公司電解槽整流的運行情況及總結.2011全國電解整流技術應用研討會論文集.2011.135－136.