1 概述
兗礦魯南化肥廠是連續(xù)生產(chǎn)的化工企業(yè)，高壓煤漿泵是水煤漿加壓氣化系統(tǒng)的關鍵設備。高壓煤漿泵使用富士變頻器FRN110G11-4CX 進行變頻調(diào)速，電氣原理圖如圖1 中A 所示，變頻器具有過壓、欠壓和瞬間停電保護。對變頻器來說，有一個正常的工作電壓范圍，當供電電網(wǎng)的電壓由于某種原因瞬間“晃電”跌落時，變頻器直流母線電壓也相應的瞬間跌落，欠電壓保護功能動作，使得變頻器處于報警停機狀態(tài)（欠電壓LU）。一般，只要電網(wǎng)瞬間電壓跌落周期>0.02 s，對于變頻器來說，直流電壓下降過多，當?shù)陀贒C 400 V，持續(xù)時間為0.015 s時，變頻器欠電壓保護功能動作跳閘，使高壓煤漿泵停車，從而導致氣化爐停爐，氣化工藝系統(tǒng)減量，嚴重制約氣化工藝系統(tǒng)的安全、長周期、穩(wěn)定運行。
另外，在變頻調(diào)速電氣系統(tǒng)中，當電網(wǎng)電壓波動———“晃電”，電網(wǎng)電壓降至交流接觸器額定工作電壓的70%以下時，高壓煤漿泵輔機潤滑油泵電機電氣主回路交流接觸器釋放，當潤滑油泵電機的潤滑油油壓降至0.15 MPa 以下時，工藝聯(lián)鎖保護也會引起高壓煤漿主機變頻器停止工作。
2 改造方案
只要解決在電網(wǎng)電壓波動———“晃電”時，使高壓煤漿泵變頻器保護不動作和高壓煤漿泵輔機潤滑油泵電機電氣主回路交流接觸器不釋放，就可以確保高壓煤漿泵主機不“跳車”，就能消除電氣系統(tǒng)的運行缺陷，降低高壓煤漿泵主機跳車次數(shù)，從而確保氣化水煤漿工藝系統(tǒng)的安全、長周期、穩(wěn)定運行。因此分兩部分對電氣系統(tǒng)進行了改造，具體改造內(nèi)容如下。
2.1 變頻器抗“晃電”改造
采用上海雋睿自動化技術有限公司專業(yè)研制，生產(chǎn)的電動機不間斷電源MUPS（Motoer Un原interrupter Supply）系統(tǒng)DC-BANK，改造了高壓煤漿泵變頻器主電路的中間直流回路。具體是將高壓煤漿泵變頻器主電路中的直流回路P（+）、N（-）引出，接至直流支撐裝置的直流輸出的接觸器MF1 上，在電網(wǎng)“晃電”時，依靠蓄電池QFB1 為高壓煤漿變頻器提供穩(wěn)定的電源，保證變頻器輸出不變，使高壓煤漿泵電機轉(zhuǎn)速不波動或高壓煤漿變頻器欠電壓保護功能不動作，達到高壓煤漿泵主機不跳車的目的。高壓煤漿泵變頻器直流電源支撐裝置電氣原理圖如圖1所示。
MUPS 系統(tǒng)是基于VVVF（變頻器）及DCBANK（直流支撐系統(tǒng)）的組織構架。一套DCBANK系統(tǒng)可支持多臺乃至上百臺電動機在晃電/停電時不間斷工作，因此MUPS 是針對電動機群設計的理想電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)特別適用于連續(xù)生產(chǎn)的化工行業(yè)，產(chǎn)品運行穩(wěn)定，發(fā)揮了正常的斷電保護功能。直流電源支撐裝置主要由蓄電池、整流充電器CD1、靜態(tài)開關SW1、直流接觸器MF1、執(zhí)行單元等組成。靜態(tài)開關采用大功率器件組成直流電子開關，采用在線跟蹤和電壓自動監(jiān)控，保證主電源電壓波動和失電時，系統(tǒng)瞬時切換到電池供電，變頻器的輸出頻率沒有變化。執(zhí)行單元由斷路器和接觸器冗余組成，控制關系為斷路器鎖定接觸器，能準確地執(zhí)行直流電源子系統(tǒng)的投入/撤出轉(zhuǎn)換。
當電網(wǎng)供電正常時，開關SW1處于關斷狀態(tài)，切斷電池組與變頻器的通路，直流支撐裝置通過整流設備對蓄電池進行浮充電，裝置儲能；當支撐回路交流電源低于變頻器低壓保護值時，監(jiān)控系統(tǒng)觸發(fā)靜態(tài)開關SW1瞬間導通，可以做到變頻器由交流供電到由電池組供電的瞬時轉(zhuǎn)換。

2.2 潤滑油泵交流接觸器抗“晃電”改造
更換高壓煤漿泵輔機潤滑油泵電機電氣主回路交流接觸器，將原CJ20系列交流接觸器更換為FS 系列抗晃電交流接觸器，根據(jù)工藝要求，將高壓煤漿泵輔機潤滑油泵電機電氣主回路FS 系列抗晃電交流接觸器不脫扣時間設為1.0 s，保證該接觸器在電網(wǎng)電壓波動時不釋放。如果電網(wǎng)電壓波動持續(xù)的時間超過1.0 s，F(xiàn)S 系列抗晃電交流接觸器脫扣，原起動、停止按鈕保持原有的狀態(tài)不變。
FS 系列抗晃電交流接觸器主要用于供遠距離接通和分斷電路之用，以保護由于雷擊、短路故障等原因引起的電網(wǎng)“晃電”。FS 系列抗晃電交流接觸器是一個雙線圈結(jié)構，電源正常狀態(tài)下，控制模塊處于儲能狀態(tài)，接觸器的啟動和停止與常規(guī)交流接觸器一樣。當發(fā)生“晃電”現(xiàn)象電網(wǎng)電壓降到交流接觸器線圈的吸合電壓75% 以下時，控制模塊開始工作，以儲能釋放的形式保持接觸器繼續(xù)吸合，接觸器主觸頭保持不脫扣（不脫扣時間有0.5 s、1.0 s、1.5 s、2.0 s、3.0 s）。當電源電壓恢復后，控制模塊又轉(zhuǎn)入儲能狀態(tài)。FS 系列抗晃電交流接觸器電氣原理圖如圖2 所示。

3 改造效果
改造前，高壓煤漿泵2006 年運行中主要異常狀況統(tǒng)計如表1所列。
改造后高壓煤漿泵2007 年運行中主要異常狀況統(tǒng)計如表2所列。
統(tǒng)計結(jié)果表明高壓煤漿泵采用變頻器直流電源支撐裝置和更換為FS 系列抗晃電交流接觸器后，在系統(tǒng)電壓波動時，沒有引起高壓煤漿泵主機跳車，起到了保護作用，保證了高壓煤漿泵的穩(wěn)定運行，達到了預期的目的。
4 結(jié)語
2006 年5 月，投資近70 萬元對3 臺氣化高壓煤漿泵進行了抗“晃電”改造，經(jīng)過改造，保障了氣化高壓煤漿泵在電網(wǎng)異常時的可靠運行。如果氣化3 臺時，任何1 臺高壓煤漿泵跳車，都將導致氣化爐停爐，使氣化工藝系統(tǒng)減量，從而影響后續(xù)甲醇系統(tǒng)和尿素系統(tǒng)減量，將會造成直接經(jīng)濟損失近40萬元，因此只要減少兩次高壓煤漿泵在電網(wǎng)異常時跳車事故，就可收回全部投資。現(xiàn)在，我們將本成果進一步擴展到我廠“28 000 m3新空分”汽輪機驅(qū)動空壓機稀油站潤滑油泵電機等的重要設備上，以確保整個化工生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

作者簡介：

    張慶忠（1973-），男，畢業(yè)于山東科技大學機械電子系機電一體化專業(yè)，電氣工程師，現(xiàn)工作于兗礦魯南化肥廠電氣分廠，主要從事化工電氣設備的技術管理工作。

參考文獻：