整流系統設備配置及運行優化

龍茂

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

【供電與整流】

整流系統設備配置及運行優化

龍茂*

(重慶市映天輝氯堿化工有限公司，重慶 401221)

整流;配置;優化

介紹重慶市映天輝氯堿化工有限公司18萬t/a離子膜法燒堿整流系統電氣設備配置情況，以及后期改進情況。

整流系統是離子膜法燒堿生產裝置的龍頭，它提供強大且連續的直流電流，并且由于耗電量大，因此要求電源效率較高。經過幾十年的經驗累積和技術改造，整流系統從最初的水銀整流演變到晶閘管整流，整流技術逐漸發展成熟[1]。

1 整流系統配置簡介

重慶市映天輝氯堿化工有限公司(以下簡稱“重慶映天輝”)是以燒堿為主的化工企業， 2009年9月20日，10萬t/a離子膜法燒堿項目通電試車并一次性開車成功；2015年7月5日,18萬t/a離子膜法燒堿填平補齊項目成功投運。

目前，重慶映天輝擁有整流變壓器3臺，整流柜6臺，全數字觸發控制系統6臺，極化電源6臺，純水冷卻器6臺，油水冷卻器3臺以及配套的測量控制保護裝置。

1.1 整流變壓器

27級等差電壓有載調壓，有載調壓開關控制方式采用自動、遠程及就地手動控制，能自動升降調變擋位，自動將控制角控制在5～15°。有載開關加裝BCD碼位，由微機采集后顯示擋位，可由整流后臺微機顯示并調節擋位，并提供PLC通訊接口及協議和綜合自動化系統連接。

1.2 整流柜

選用KHSJ-20 kA/478 V整流柜；單機組12脈波整流，采用三相橋同相逆并聯接線。

1.3 全數字觸發控制系統

柜內設置機組穩流控制系統，由電流調節及脈沖觸發回路對該機組的兩組整流橋進行控制，每組回路主要由電源單元、調節觸發單元、脈沖功放單元等3部分組成，由它產生晶閘管整流裝置所需的12路觸發脈沖，用數字調節觸發板在PLC監控下調節每一回路的觸發單元，產生高精度和高對稱度的觸發脈沖。全數字觸發控制系統有很強的保護和適應現場環境的能力，且具有雙通道熱冗余、無擾動切換、不停機更換控制通道、失電同步保護、交直流電流反饋熱冗余、有載開關自動升/降擋、故障自診斷等特點。

1.4 極化電源

每個電解槽對應配置1套獨立的極化電源。離子膜電解槽裝設極化電源的技術已經普遍應用，其目的是保護電解槽，當電解槽突然或短時停電時，極化電源向電解槽提供一定的直流電，阻止反向電流，保護電解槽陰極鍍層不脫落，提高電解槽的電流效率及使用壽命。極化電源其實就是1個小容量的硅整流系統，把低壓三相電源變換成直流電壓輸送給電解槽，以提供應急供電。

1.5 純水冷卻器

純水冷卻裝置采用雙泵組合設計，兩泵互為備用，自動切換。在工作時，如果一臺泵發生故障，另一臺泵自動啟動。

1.6 油水冷卻器

每臺整流變壓器配有1臺油水冷卻器，每臺油水冷卻器有3個獨立的冷卻單元。在工作時，可以根據整流變壓器的溫度控制幾臺冷卻單元的運行。

2 運行優化

2.1 推行5S管理

在生產過程中，操作人員不僅要有過硬的生產操作技術，還須完善管理技能。經過長期的實踐，重慶映天輝在整流崗位率先制定并實施了5S管理制度(見表1)。通過5S活動，重慶映天輝的生產生活更加規范，員工的精神面貌煥然一新。

2.2 無功補償[2]

在交流電路中，電壓與電流之間相位差的余弦叫做功率因數，用符號cosφ表示。功率因數的主要作用是反映在交流用電設備工作過程中消耗的有功功率和無功功率。當有功功率一定時，如減少無功功率，就能夠提高功率因數。無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網損耗增加，故須對其進行就近或就地補償。并聯電容器可以補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率等于感性無功功率時,電網就只傳輸有功功率。根據國家規定[3],高壓用戶的功率因數應該達到0.9以上,低壓用戶的功率因數應該達到0.85以上。舉1個簡單的例子：重慶映天輝的主變負荷在7 000 kW時，無功功率在3 000 kvar，根據功率因數公式cosφ=有功功率/視在功率，可以得出此時的功率因數cosφ=0.92。為了提高功率因數，重慶映天輝增加了3組無功補償裝置，分別為600、1 200、1 200 kvar，總共為3 000 kvar。無功補償借助無功補償設備來提供必要的無功功率以提高系統的功率因數，降低能耗。

如果此時將3組無功補償裝置(3 000 kvar)全部投入運行，根據功率因數公式cosφ=有功功率/視在功率，可以得出此時的功率因數cosφ=1。所以，為了改善供電品質,提高功率因數,減少電力損失,延長設備壽命,滿足電力系統對無功補償的檢測要求,消除功率因數過低而產生的罰款，無功補償裝置在電力系統中處于不可缺少的非常重要的位置。

2.3 冷卻水

冷卻塔是用來涼水的構筑物。按照最初的設計，整流系統內的純水冷卻裝置、油水冷卻裝置都是采用重慶映天輝統一的生產系統冷卻循環水。而重慶映天輝循環水系統有如下 3個特點：①壓力高，為0.5 MPa；②溫度偏高，為32 ℃；③回水壓力較高，為0.12 MPa。為了滿足要求，循環水的壓力不能高于純水的壓力0.2 MPa或者油水冷卻器中的油壓0.08 MPa(這樣做是為了防止冷卻系統的內部器件損傷而導致冷卻水混入純水或者油中，從而直接影響設備的正常運行)。由于生產系統的冷卻水設置了回水壓力，如果進口壓力過低就會導致冷卻水流通不暢，帶不走熱量而達不到冷卻效果。夏天，由于環境溫度高(40 ℃以上)，硅元件的溫度總在40 ℃左右徘徊，重慶映天輝整流系統裝置硅元件的最大溫升是45℃。即使在整流柜外加設大功率的風機做物理降溫，效果也不理想。而且，這些風機對現場也或多或少地形成了一定的安全隱患。所以冷卻水系統的改造迫在眉睫。經過調研，重慶映天輝決定對整流系統單獨設立冷卻系統——填料式冷卻塔。

填料式冷卻塔是利用吹進去的風將由上灑下來的水形成對流把熱源排走，將需要降溫的循環水均勻分布到填料上，通過電動機驅動安裝在塔頂上的軸流風機將周圍環境的空氣抽吸至塔內。塔內冷空氣與熱水在填料表面進行傳熱，把熱量帶走，即一部分水在對流蒸發中帶走相應的熱量。單獨設立冷卻系統后，水溫明顯下降，而整流系統硅元件溫度高的問題也得到了解決，即使在環境溫度高(40 ℃以上)的情況下，硅元件的溫度也基本控制在35 ℃左右，相比之前的溫度降低了5 ℃。

填料式冷卻塔也有如下3點不足：①風機須長期不斷地運行，增加了電能的消耗。②由于水的蒸發及飄失，須不斷地往水池內補水，達不到資源節約的目的。③填料對空氣的阻力大，水與空氣的接觸面積小，噪聲大。隨著對節能降耗要求的不斷提高，重慶映天輝對新型冷卻裝置越來越渴望：不需要電力，以循環水系統中存在的水流壓力為動力帶動風機旋轉，降溫效果好且溫降穩定，噪聲低，便于維護。

3 結語

整流裝置在運行中出現故障，將直接影響生產，給企業造成經濟損失。重慶映天輝在以后的生產過程中，還須對整流系統不斷地改善和提升。

[1] 陶希平.模擬電子技術基礎[M].北京：化學工業出版社，2001：20-22

[2] 周志敏，紀愛華.開關電源功率因數校正電路設計與應用實例[M].北京：化學工業出版社，2012：3-9.

[3] 水利電力部.國家物價局功率因數調整電費辦法[N/OL].(1983-12-02)[2011-01-31].http://wenku.baidu.com/link?url=24yQ1lhpvfU2uZ08_WlXn6T8OwaNenjMC5E07D2nCf1fqDfkCNojoTYwh1QtKd51OaIW3TWW55b5A5epohaXCo3eoLvdrMwNj3CO6QaNG8O.

[編輯：費紅麗]

Discussion on device configurations of rectifying system and operation optimizations

LONGMao

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

rectification; configuration; optimization

The configuration of electrical devices of rectifying system for 180-kt/a ion-exchange membrane caustic soda facility of Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd. was introduced as well as further improvements.

2017-02-07

TM46

B

1008-133X(2017)03-0007-03

*[作者簡介] 龍茂(1986—)，男，高級技工，2009年畢業于重慶化工職工大學生產過程自動化專業，就職于重慶市映天輝氯堿化工有限公司機電儀車間整流崗位，一直從事整流電氣設備操作與維護工作。