宋濤

(安陽鋼鐵集團(tuán)公司，河南安陽 455000）

【關(guān)鍵字】氮壓機(jī)；控制柜；斷路器；合閘；延時

1 改造原因

某大型制氧機(jī)組是2001 年建設(shè)投產(chǎn)，由于設(shè)備運(yùn)行多年，設(shè)備存在的問題較多，特別是電氣控制部分的設(shè)備，其斷路器的機(jī)械性能和電氣性能的下降和保護(hù)裝置的老化，再加上高壓柜所帶機(jī)械連鎖也有些失靈的情況，造成真空斷路器在分合閘過程中多次出現(xiàn)拒動甚至是誤動等異常現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅整套制氧機(jī)組的安全運(yùn)行。所以有必要對系統(tǒng)高壓設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。首先改造的是一臺氮壓機(jī)，電機(jī)功率938 kW，額定電壓10 kV，采用中置式真空斷路器，啟動方式是直接啟動。

2 存在問題

根據(jù)公司生產(chǎn)要求，先對接線較少、停車后生產(chǎn)影響不大的某氮壓機(jī)進(jìn)行改造，同時也有足夠時間對改造中出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行處理。如果該氮改造成功，再繼續(xù)對重要程度更高、時間要求更緊的另外幾臺氮壓機(jī)、氧壓機(jī)、空壓機(jī)等其他主機(jī)進(jìn)行改造，確保改造的可靠性。在改造過程中，出現(xiàn)了種種問題，主要問題如下。

（1）新控制原理圖是充分利用原來的控制線來設(shè)計的，加上采用的繼電保護(hù)裝置型號不同，所以接線時只能參照老原理圖和新圖紙來對照進(jìn)行接線。但是由于原有接線中不少線號因灰塵和油漬腐蝕已經(jīng)模糊看不清，也有以前的一些小的改造而在控制圖里沒有體現(xiàn)，因此造成改造難度增大。

（2）新原理圖和老原理圖是由不同的設(shè)計人員設(shè)計的，即使參照了原來的原理圖，其中也有不少沖突的地方或功能不能完全實(shí)現(xiàn)的，也需要修改，這也加大了改造難度。

3 改造過程

原電氣原理圖如圖1所示。

新電氣原理圖如圖2所示。

圖1 原控制原理圖

圖2 新控制原理圖

從圖2 可見只有機(jī)旁進(jìn)口柜合閘回路，卻沒有機(jī)旁進(jìn)口柜分閘回路。這就需要找到機(jī)旁進(jìn)口柜分閘回路。由于控制系統(tǒng)有多個專業(yè)按功能管理，加上原接線拆除前保護(hù)措施不完善，結(jié)果錯把儀控DCS分閘作為了機(jī)旁進(jìn)口柜分閘回路，見圖3。

在機(jī)旁柜查線，發(fā)現(xiàn)從高壓柜到機(jī)旁進(jìn)口柜總共有三根電纜，其中一根低壓動力電纜，主要是作為氮壓機(jī)低壓電源；另兩根是控制電纜，給斷路器提供分合閘信號和斷路器送出的狀態(tài)信號。

圖3 原DCS分閘回路

經(jīng)過校線，確認(rèn)為合閘控制線，由于現(xiàn)場噪音太大，現(xiàn)場和就地人員溝通失誤，加上端子接觸不良等原因，被誤認(rèn)為是斷路器狀態(tài)點(diǎn)。由于機(jī)旁柜緊停開關(guān)串在紅綠兩根線間，被誤認(rèn)為DCS 分閘回路，然后把高壓柜找到的去DCS 的線接到了分閘回路。

線路接好后，高壓柜試驗(yàn)分合閘成功，模擬屏分閘成功?，F(xiàn)場做傳動試驗(yàn)時，斷路器剛合閘，控制屏發(fā)出啟動器故障信號，堵轉(zhuǎn)保護(hù)動作（因?yàn)殡姍C(jī)不動）。接著聯(lián)系儀表準(zhǔn)備正式開車來試驗(yàn)現(xiàn)場分合閘是否正常。

現(xiàn)場試車開始，電機(jī)正常啟動。當(dāng)下達(dá)停車指令后，發(fā)現(xiàn)機(jī)旁柜不能正常停車，緊停也不起作用，只好從高壓柜手動停車。停車后，各專業(yè)人員集合進(jìn)行故障分析。通過這次試車失敗，說明認(rèn)為分閘線根本就是分閘回路。機(jī)旁柜要實(shí)現(xiàn)分合閘，經(jīng)過分析應(yīng)該是通過柜內(nèi)控制板的數(shù)字量輸出端和數(shù)字量輸入端來控制。

對數(shù)字量輸出端和數(shù)字量輸入端的接線逐根查校，并畫出了接線走向圖，如圖4所示。

圖4 控制板對外接線圖

從圖4 可以看出，數(shù)字量輸出端只有到啟動繼電器的線，而沒有直接到高壓柜分合閘回路的線。同時在查線過程中發(fā)現(xiàn)緊停開關(guān)已經(jīng)損壞，有一對常閉接點(diǎn)不能分?jǐn)?，這將造成機(jī)旁柜不能可靠通過緊停開關(guān)來停車。這個緊停開關(guān)是由兩對常閉點(diǎn)組成，而找到的緊停開關(guān)備件都是由一組常開點(diǎn)和一組常閉點(diǎn)組成，不能直接使用。為了盡快實(shí)現(xiàn)試車，對緊停開關(guān)備件進(jìn)行了拆分組合，終于滿足了使用要求。

通過研究控制板接線圖發(fā)現(xiàn)，原來老圖紙機(jī)旁柜開停車都是通過一條認(rèn)為只是合閘回路來實(shí)現(xiàn)的。這套啟動原理與別的機(jī)組完全不一樣。而其他機(jī)組的開停車回路是分別通過3根線（分、合閘回路共用一根公共線）或4 根線（兩根合閘線、兩根分閘線）實(shí)現(xiàn)的。本套氮壓機(jī)原先的啟動過程是當(dāng)機(jī)旁柜控制面板發(fā)出啟動命令后，啟動繼電器得電吸合，繼電器的常開點(diǎn)閉合，合閘電源通過這個閉合的常開點(diǎn)，再經(jīng)過緊停的常閉點(diǎn)，送到高壓柜綜保裝置內(nèi)分合閘回路，使綜保內(nèi)的時間繼電器得電，這時候分閘回路中的時間繼電器的一個常閉點(diǎn)先分?jǐn)?，合閘回路中的時間繼電器的一個瞬時打開延時閉合的開點(diǎn)動作并開始計時，當(dāng)時間到后，這個開點(diǎn)閉合，接通合閘回路，電機(jī)開始啟動。要使電機(jī)停車，只需要機(jī)旁柜發(fā)出停車指令讓啟動繼電器失電或者拍緊停開關(guān)，這時候綜保內(nèi)部的時間繼電器失電，分閘回路的時間繼電器的分?jǐn)嗟某ｉ]點(diǎn)恢復(fù)成閉合狀態(tài)，使分閘回路接通，電機(jī)停車。

由于新圖紙中新綜保內(nèi)部邏輯不帶時間繼電器功能，加上外部電路也沒有設(shè)計時間繼電器，如果重新更換帶延時功能的綜保將會影響施工周期，因此我們決定在現(xiàn)有合閘回路添加時間繼電器來控制斷路器的分合。如圖5所示。

圖5 控制回路增加部分

經(jīng)過這樣改造后的分合閘回路和老原理圖中的分合閘回路功能相同。高壓柜到機(jī)旁柜的6根線再次經(jīng)過查校，確認(rèn)了合閘回路用線。新增時間繼電器的時間初步設(shè)定為1 s。

為了驗(yàn)證改造的正確性，決定正式啟動氮壓機(jī)。工藝人員現(xiàn)場發(fā)出啟動指令，但啟動還是失敗，機(jī)旁柜顯示屏仍舊打出啟動器故障。詢問氮壓機(jī)廠家，原來發(fā)出“啟動器故障”信號會有三個原因：（1）沒有電流反饋值；（2）沒有斷路器狀態(tài)反饋信號；（3）啟動時間超過1 s。但是開車前，已經(jīng)對電流反饋線和斷路器狀態(tài)反饋線進(jìn)行過測量試驗(yàn)都正常。對于第3 個原因，卻正好符合。因?yàn)闀r間繼電器延時啟動時間正好被設(shè)為1 s，加上斷路器的動作反應(yīng)延遲，啟動時間絕對超過1 s，因此啟動失敗“啟動器故障”信號被發(fā)出。找到失敗原因后，決定用傳動試驗(yàn)來驗(yàn)證一下。這次傳動試驗(yàn)，為了防止再次出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)保護(hù)（機(jī)旁柜通過檢測高壓柜電流反饋來識別是否堵轉(zhuǎn)），通過電流發(fā)生器直接輸入給控制柜反饋電流；時間繼電器延時設(shè)為了0.2 s。從現(xiàn)場發(fā)出啟動指令，斷路器合閘成功，現(xiàn)場停車也正常，傳動試驗(yàn)成功。正式啟動氮壓機(jī)檢驗(yàn)改造效果，啟動和停車非常成功。

試車雖然成功了，但是還是發(fā)現(xiàn)了一個隱患，那就是高壓柜試驗(yàn)合閘回路有問題。當(dāng)按下高壓柜試驗(yàn)合閘按鈕后，斷路器一合就跳閘。而改造前，試驗(yàn)分合閘是正常的。原來線路改造后，當(dāng)進(jìn)行高壓柜斷路器試驗(yàn)合閘時，時間繼電器是不動作的，它的常閉點(diǎn)也就不會分?jǐn)?，但是時間繼電器常閉接點(diǎn)后面接的斷路器本身的常開點(diǎn)會閉合，這樣斷路器的分閘回路會接通，引起斷路器跳閘。所以只有把時間繼電器拔掉才能進(jìn)行斷路器的試驗(yàn)分合閘。之后采用一個連接片來代替那個斷路器的常開點(diǎn)。當(dāng)進(jìn)行斷路器的試驗(yàn)合閘時，只需要去掉連接片，就可以正常合閘了。

4 結(jié)語

設(shè)備改造前，應(yīng)集合相關(guān)專業(yè)人員與設(shè)計人員一起對新圖紙進(jìn)行圖紙會審，優(yōu)化并完善設(shè)計圖紙；在對設(shè)備進(jìn)行改造時，如果還想利用原來的線路，在拆除原接線時，可以先拍照，然后對照原接線原理圖，一根一根接線進(jìn)行校線，在把原先的接線都甄別清楚以后，再進(jìn)行拆除舊線工作，并做好標(biāo)識；只有在各種傳動試驗(yàn)、保護(hù)試驗(yàn)都正常的情況下，才能對電機(jī)進(jìn)行帶負(fù)荷試運(yùn)行。從而防止出現(xiàn)突發(fā)事件造成設(shè)備損壞。