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        離子膜燒堿整流系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用情況總結(jié)

        2015-06-15 02:44:50劉文輝陰其亮
        中國氯堿 2015年11期
        關(guān)鍵詞:故障系統(tǒng)

        劉文輝,陰其亮

        (茌平信發(fā)華興化工有限公司,山東 聊城252125)

        山東茌平信發(fā)華興化工有限公司30 萬t/a 離子膜燒堿裝置采用旭化成膜極距離子膜電解槽。配備的整流設(shè)備有5 臺GIS 型氣體絕緣封閉式開關(guān)、5 臺110 kV 直降式整流變壓器、10 臺可控硅整流柜、10 臺雙通道計(jì)算機(jī)整流控制柜、10 臺極化電源、10 臺純水冷卻裝置、2 臺上位機(jī)等組成,自2013 年12 月投產(chǎn)以來,運(yùn)行平穩(wěn)。

        1 高壓供電系統(tǒng)

        110 kV 高壓供電系統(tǒng)采用GIS 高壓組合電氣ZF10-126L/FES 型氣體絕緣金屬封閉式開關(guān),運(yùn)行方式采用雙母分段運(yùn)行, 由110 kV II 段母線給#1—5 整流變供電。

        整流變壓器共有5 臺,型號為ZHSSPT-28000/110,額定電壓110 kV、額定容量為28 000 kVA,采用27 級等差電壓有載調(diào)壓,冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷,出線為雙側(cè)中下部出線。5 臺整流變壓器網(wǎng)側(cè)互差7.5°的電角度,組成單機(jī)組6 脈波,1 套整流系統(tǒng)2 機(jī)組構(gòu)成等效12 相整流,5 套整流系統(tǒng)構(gòu)成等效60 相整流,從而有效抑制了47 次以下的諧波,改善了系統(tǒng)電源質(zhì)量。

        2 整流柜

        整流柜共有10 臺,型號為KHS-16.5 kA/680 V,后下進(jìn)線、直流側(cè)上出線。每臺整流柜有2 組三相全控橋整流電路構(gòu)成同相逆并聯(lián)聯(lián)結(jié)。其原理是將相位相同、極性相反的整流聯(lián)結(jié)自二次繞組到整流之間盡可能靠近裝配,從而使通過二者的電流在任何瞬間都大小相等,方向相反,各自產(chǎn)生的交變磁場在兩逆并導(dǎo)體之外相互抵消,從根本上解決大電流產(chǎn)生強(qiáng)交變磁場引起的局部發(fā)熱,電抗壓降增大及并聯(lián)元件之間電流不均衡等大電流整流設(shè)備存在的特殊問題,有利于提高機(jī)組效率和功率因數(shù)。

        脈沖分配板將6 路脈沖隔離、耦合、送到每個(gè)整流元件控制極和陰極上。每個(gè)整流臂由4 個(gè)晶閘管整流元件并聯(lián),與晶閘管元件串聯(lián)的快熔用作短路保護(hù),當(dāng)元件擊穿時(shí),快熔過流熔斷,防止直流側(cè)短路。1 只快熔熔斷時(shí),有相應(yīng)臂元件損壞的故障報(bào)警,整流裝置仍能正常工作,同一橋臂的2 只快熔熔斷時(shí),多快熔熔斷報(bào)警,并封鎖脈沖。與整流橋臂并聯(lián)的電阻用于吸收晶閘管的換相過電壓。電容C1-C6,壓敏電阻RV1-RV6在網(wǎng)側(cè)作星形連接,可吸收交流操作過電壓。臂過熱保護(hù),每個(gè)橋臂溫度超過65 ℃時(shí)報(bào)警。整流柜冷卻回水溫度達(dá)到45 ℃時(shí),水溫過高報(bào)警。當(dāng)整流柜進(jìn)水壓力低于0.08 MPa 或斷水時(shí),水壓異常報(bào)警,如果在設(shè)定的延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒能消除故障,封鎖觸發(fā)脈沖。當(dāng)整流柜輸出電流超過1.1 IdN 時(shí),過載保護(hù)動作,過載報(bào)警,當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路或電流輸出超過1.3 IdN 時(shí),則封鎖觸發(fā)脈沖,使直流輸出降到零,確保設(shè)備安全。

        3 雙通道計(jì)算機(jī)整流控制柜

        雙通道計(jì)算機(jī)控制柜共有10 臺,由雙通道控制系統(tǒng)、PLC 監(jiān)控系統(tǒng)、人機(jī)界面及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊接口組成。通過2 路現(xiàn)場通訊總線同時(shí)與2 臺上位機(jī)通訊對對整流器及輔助系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控操作。

        雙通道控制系統(tǒng)雙通道熱冗余技術(shù),出發(fā)控制器全數(shù)字控制,抗干擾能力強(qiáng),穩(wěn)定性好。智能識別和濾除同步信號中的干擾,在同步信號波形畸變或強(qiáng)毛刺干擾情況下,也能可靠工作。具有同步和鎖定功能。在任一相同步信號丟失時(shí),根據(jù)三相同步的線性相關(guān)性,用程序模擬產(chǎn)生的同步信號,使觸發(fā)脈沖不受影響,在所有同步信號都丟失時(shí),鎖相環(huán)自動鎖定觸發(fā)脈沖1 s 以上,對于放置電網(wǎng)瞬間調(diào)電引起的擾動十分有效。2 個(gè)通道無擾動切換,可以不停機(jī)檢修、更換控制通道,設(shè)定運(yùn)行參數(shù)。并具有電流反饋消失保護(hù)、回零保護(hù)、故障自診斷、電流線性軟啟動功能。

        數(shù)字觸發(fā)控制器移相范圍為0~150°,觸發(fā)脈沖輸出為雙窄脈沖。同步信號取自整流變壓器閥側(cè)。自動穩(wěn)流精度優(yōu)于0.3%,當(dāng)系統(tǒng)工作在自動穩(wěn)流方式時(shí),CPU 對電流給定信號和反饋信號相比較,將其偏差作PI 調(diào)節(jié)運(yùn)算。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載大小發(fā)生變化,經(jīng)調(diào)節(jié)運(yùn)算輸出一個(gè)相應(yīng)的移相控制量UK 給觸發(fā)器。使觸發(fā)器輸出脈沖的相位a 角相應(yīng)的改變,從而達(dá)到調(diào)整直流輸出電流,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動穩(wěn)流的目的。穩(wěn)流過程簡述為:

        CPU 對移相控制角與設(shè)定值比較, 超出范圍(a>20°,a<5°)就輸出整流變壓器升/降檔信號。雙通道熱備用控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測工作通道和備用通道是否工作正常。熱備用控制器出線故障時(shí),數(shù)字觸發(fā)控制器仍能正常工作,可以通過后備給定旋鈕進(jìn)行給定操作。

        監(jiān)控系統(tǒng)選用組態(tài)王6.53 作為主控單元,對整流器及輔助系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)、故障進(jìn)行檢測和操作。人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示控制角、電流給定值、整變溫度、純水溫度、純水水壓、整變內(nèi)附CT 變換后的直流電流;顯示手動開環(huán)/直流穩(wěn)流/交流穩(wěn)流工作方式、A/B 通道工作狀態(tài)、有載開關(guān)檔位、每只快熔的工作狀態(tài)和每只橋臂溫度繼電器的狀態(tài)、純水冷卻器水泵、整變油冷卻器、直流隔離開關(guān)的狀態(tài);實(shí)時(shí)故障報(bào)警顯示和歷史故障記錄。通過觸摸屏可以進(jìn)行電流給定。手動開環(huán)/自動穩(wěn)流切換、A 通道/B 通道切換操作和所有系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行在線修改,達(dá)到“即改即用”的效果,更換備用通道后,可直接將工作通道的參數(shù)拷貝到備用通道。

        雙通道計(jì)算機(jī)整流控制柜保護(hù)特性:a.發(fā)生單只快熔熔斷、冷卻水溫高、水壓異常等故障時(shí),故障報(bào)警,并響鈴警告;b.發(fā)生電源缺相、過流、操作過電壓,整流臂過熱、多快熔熔斷、緊急停車、水壓異常(超過60 s)等故障時(shí),故障報(bào)警,鳴笛警告,封鎖脈沖,使直流輸出降到零;c.開機(jī)時(shí),監(jiān)測到相序錯(cuò)誤或缺相,封鎖脈沖,并在人機(jī)界面觸摸屏(HMI)顯示故障信息。

        4 整流裝置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

        整流裝置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由通訊網(wǎng)絡(luò)和2 臺上位機(jī)組成,構(gòu)成分布式監(jiān)視控制系統(tǒng),負(fù)責(zé)對整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和管理,顯示各種畫面、表格、報(bào)警信息和管理信息等;提供遙控?fù)u調(diào)等操作界面,具有以下功能。

        (1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。對整流器及輔機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、對整流及輔機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢測。

        (2)操作控制。升/降直流電流;手動開環(huán)/穩(wěn)流工作方式切換;A/B 通道切換;有載調(diào)壓開關(guān)升/降檔。

        (3)人機(jī)界面。系統(tǒng)電氣主接線圖顯示,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面顯示,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線顯示,各種參數(shù)在線設(shè)定和修改。

        (4)報(bào)表和歷史數(shù)據(jù)。運(yùn)行日報(bào)、運(yùn)行月報(bào)、歷史數(shù)據(jù)顯示和保存。

        (5)運(yùn)行記錄。設(shè)備投停記錄、操作記錄、保護(hù)定值修改記錄;保護(hù)信息:保護(hù)定制顯示及修改、保護(hù)動作信息及時(shí)間記錄。

        5 純水冷卻裝置

        純水冷卻裝置共有10 臺,型號為LSS-125B,每臺整流柜用1 臺純水裝置。純水冷卻裝置采用雙泵組合設(shè)計(jì),二泵互為工作和備用,自動換向閥門單路輸出,且能不停機(jī)對故障泵進(jìn)行檢修。

        電氣控制部分具有動力切換控制功能,具有水溫、水壓、水質(zhì)、流量、液位等數(shù)值顯示裝置和報(bào)警系統(tǒng)。工作泵萬一發(fā)生故障,另一臺水泵自動啟動工作。換向閥自動換向并發(fā)出信號。電源電壓波動水泵跳停,在電源恢復(fù)后,水泵能自動啟動,防止因電壓閃絡(luò)水泵停運(yùn),造成整流柜封鎖觸發(fā)脈沖事故。

        換熱器組為單獨(dú)的不銹鋼板式換熱器,采用不銹鋼雙人字型波紋板式逆流結(jié)構(gòu),膠墊采用丁睛橡膠一次模具成型,具有很高的密封性、耐用性。2 臺換熱器組并聯(lián)安裝,互為工作和備用??刹煌C(jī)對其中一臺進(jìn)行清洗或檢修。

        由于該公司的離子膜使用的純水水質(zhì)完全滿足整流裝置的使用要求, 且供水管道距離整流室較近, 由純水工序通過不銹鋼管道直接引致純水高位箱,供純水冷卻裝置使用,可以節(jié)約離子交換器的投資。

        6 運(yùn)行情況

        30 萬t/a 離子膜燒堿整流裝置投產(chǎn)后,運(yùn)行的直流電流為14.85 kA,直流電壓約為550 V,變流效率高于97%,穩(wěn)流精度優(yōu)于0.2%,運(yùn)行效果良好,所有數(shù)據(jù)均滿足裝置設(shè)計(jì)要求。整流裝置數(shù)字控制技術(shù)的使用,其技術(shù)性能對裝置的平穩(wěn)可靠運(yùn)行起了決定性的作用,大大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性,使得離子膜燒堿裝置能耗降低,提高了整流供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增強(qiáng)了產(chǎn)品競爭力。

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