史文匯(寧波市鎮(zhèn)海泰達化工有限公司，浙江 寧波 315207)

1 研究目的、意義和必要性

某苯酐裝置是以鄰二甲苯和空氣為原料，采用巴斯夫催化劑，生產負荷達到95 g/Nm3空氣，正常生產過程中需要提供87 000～88 000 Nm3/h空氣經過濾后，由空氣鼓風機壓縮至50 kPa進入主反應器，空氣鼓風機用蒸汽透平機驅動，機組功率2 500 kW，該設備屬于本裝置關鍵設備，其穩(wěn)定運行是裝置平穩(wěn)的基礎，然而本裝置上級電網由于其他用電客戶設備可靠性不足導致電網晃電頻發(fā)，2016年有3次晃電，2017年有8次晃電，造成透平機組聯鎖停車，造成裝置緊急停工，造成重大經濟損失。

通過多次晃電停工分析，如果大機組鼓風機不跳車，裝置還可以在晃電后及時投料避免全面停工。

2 鼓風機機組晃電跳車原因

2.1 油泵自啟動備泵

油泵自啟動當潤滑油油壓PIA351低于0.2 MPa或控制油壓力PAS005低于0.6 MPa，備用泵將會自動開啟。電氣還有一路自啟動，主泵接觸器脫開，備泵自啟動。

2.2 油站聯鎖設置

控制油壓力開關PAS009低于0.15 MPa時機組聯鎖跳車，潤滑油有三個壓力開關PAS325ABC，三取二低于0.1 MPa時機組聯鎖跳車。

由于上級電網不穩(wěn)定和夏季雷雨天氣影響造成電網電壓波動，晃電現象時常發(fā)生，備用油泵在自啟動時不能在短時間內恢復油壓，導致潤滑油或控制油壓低于停機值觸發(fā)聯鎖停車事故，造成極大的經濟損失，通過多次分析發(fā)現油壓低備泵聯鎖自啟動和電氣聯鎖自啟動不能夠對機組油壓穩(wěn)定做出保證，需要增強機組對電網晃電的抵御能力，從最大限度上降低因非計劃而發(fā)生停工事故[1]。

3 改造思路

3.1 油路改造增加油路的蓄能器

如何保證油壓不低于聯鎖值是我們防晃電主要目標。

(1)穩(wěn)定控制油壓力。首先查找流程，主油管去控制油有一個DN50止回閥，如果此閥故障，會導致油泵停止期間高壓控制油(0.8 MPa)流回低壓油系統，此時油系統殘余壓力因潤滑油流量大且壓力低導致控制油壓力低于0.15 MPa聯鎖值，為此確認此止回閥關系到該機組在抗晃電因素之一，利用停工期間對此閥進行更換，檢查發(fā)現此單向閥關閉期間存在一定量的泄漏，消除了此隱患增強了大機組抗晃電能力。

(2)利用蓄能器減緩管路油壓變化。在潤滑油管路上沒有蓄能器，考慮增加低壓蓄能器來穩(wěn)定低壓潤滑油油壓。本文將潤滑油低壓蓄能器的計算來說明選合適的蓄能器的容積。

①系統參數

提供的設計參數如下：

潤滑油牌號：ISO VG32；

工作油溫：≤45 ℃；

設計溫度(氣測/油測)：100 ℃/100 ℃；

設計壓力(氣測/油測)：1.0 MPa/1.0 MPa；

油泵流量：380 L/min=6.33 L/s；

工作時油泵最高壓力：0.30 MPa；

切換時油泵最低壓力：0.10 MPa；

油壓測點標高：0 m；

蓄能器安裝標高：0 m；

蓄能器向系統供油時間：5 s。

②容積計算

蓄能器作輔助動力源的計算如下：

式中：V0為所需蓄能器的容積(L)；P0為蓄能器預充氮氣壓力，按0.90P1＞P0＞0.25P2，預充氣： 0.090＞P0＞0.075，取P0=0.08 MPa；ΔV為蓄能器的有效工作容積=6.33 L/s×5 s=31.65 L；P1為系統最低壓力=0.10 MPa；P2為系統最高壓力=0.30 MPa。

計算結果：按油泵出口的流量6.33 L/s，經計算，系統在5 s內維持系統的蓄能器總容積為：68.26 L。

③參數計算分析

分析示意圖如圖1所示。

圖1 分析示意圖

④配置方案

按油泵出口的流量6.33 L/s，經計算，系統在5 s內維持系統的蓄能器總容積為：68.26 L。選用Φ299/40 L蓄能器單臺排放量為15 L/s，2臺40 L蓄能器總排放量為30 L/s，可以滿足6.33 L/s的要求，又能滿足系統在5 s內需要補充的液體總容量，雙排式超低壓大排量的不銹鋼蓄能器組件完全能夠滿足要求。裝置利用2018年停工大修期間增加了2×40 L低壓潤滑油蓄能器，來穩(wěn)定晃電期間潤滑油油壓避免了因潤滑油壓力開關PAS325ABC壓力低觸發(fā)聯鎖信號導致機組聯鎖停車。

3.2 潤滑油泵抗晃電電氣方案

電氣部分的改造思路是使用防晃電交流接觸器替換普通交流接觸器，交流接觸器在低壓電動機控制系統中的應用非常廣泛，占了相當大的比例。由于電磁式交流接觸器的工作原理特點，當電網出現晃電時，會造成交流接觸器工作線圈短時斷電或電壓過低，導致靠電流維持吸合的動、靜鐵芯吸力小于釋放彈簧的彈力，使接觸器釋放產生跳閘停機的重要原因[2]。

針對電網欠壓或失壓現象，選用某公司生產永磁式防晃電接觸器和增加時間繼電器，對改防晃電接觸器進行試驗，數據為釋放接觸器電壓區(qū)間42～124 V，釋放時間3 s左右。當不低于42 V時，3 s內電壓恢復正常，設備可繼續(xù)維持運轉。

3.3 增加潤滑油壓聯鎖延時

通過汽輪機聯鎖邏輯圖上可以看到：控制油壓力開關PAS009低于0.15 MPa時機組聯鎖跳車，潤滑油有三個壓力開關PAS325ABC，三取二低于0.1 MPa時機組聯鎖跳車，經過討論認為上面的聯鎖主要保護機組潤滑需要，但是從抗晃電來看躲過聯鎖停車不合理，所以在2018年大修期間對聯鎖停機增加2 s延時?；坞姇r備用油泵啟動油壓恢復需要時間，當2 s內油壓恢復到停機報警值以上，主風機潤滑油壓開關PAS325ABC和控制油壓開關PAS009聯鎖不啟動，機組能繼續(xù)穩(wěn)定運行；當2 s內油壓不能恢復到停車報警值以上，機組油壓繼續(xù)報警，聯鎖啟動，機組停車。主風機組潤滑油系統設置有高位油箱，2 s不會影響機組軸承潤滑和安全運行。

4 改造效果

在2018年大修期間技術改造后，成功避免了多起晃電事故的發(fā)生，大幅降低了苯酐裝置非計劃停工的事故的可能性。

(1)實施更換止回閥和增加蓄能器，主風機開車前蓄能器延時試驗，控制油油壓從0.8 MPa降至0.3 MPa共需5 s，降至聯鎖停車值0.15 MPa共需6 s(改造前油壓下降快的原因是止回閥故障，導致高壓控制油到低壓潤滑油系統)。潤滑油從0.3 MPa下降至0.1 MPa聯鎖共需3 s(改造前潤滑油油壓下降至聯鎖時則約需1 s)。

(2)自從實施防晃電永磁交流接觸器和增加時間繼電器是起到雙重保護改造及蓄能器方案后，從2018年4月檢修結束至2018年底共出現晃電3次晃電的沖擊，但主風機油泵仍然保持安全運行，機組的運行沒有受到任何影響，在很大程度上降低了停機和非計劃停工的風險。2018年10月17日12時33分20秒，由于外電網10 kV晃電事故，共導致15臺高低壓設備電機跳停，機組高低壓油晃電時沒有達到聯鎖停機值。由此可見，此時通過采用合適防晃電接觸器電氣改造和增加蓄能器，能夠有效避免油泵切換時油壓瞬間低于聯鎖值可能會帶來的停車風險。

5 結語

某公司苯酐裝置主風機組采取了上述一系列改造措施后，取得了良好的效果。2018年4月大修至2020年底共經受14次晃電，潤滑油系統全部經受考驗沒有因油系統觸發(fā)聯鎖停鼓風機組造成非計劃停工，也給工藝創(chuàng)造條件晃電后立即將其他機泵重啟后立即投料生產，目前該苯酐置連續(xù)運行880 d，創(chuàng)了苯酐裝置連續(xù)運行時間國內最高紀錄，也證明鼓風機組防晃電非常成功。