第37卷第3期化工設計通訊201年6月 Chemical Engineering Design Communications·81空分液氧泵變頻器抗干擾改造顆景賽(新能鳳凰滕州能源有限公司,山東滕州277527)摘要:針對液氧泵變頻器運行時存在的問題,對液氧泵變頻器進行抗干擾改造。改造后液氧泵變頻器運行更加穩(wěn)定可靠,滿足工藝安全穩(wěn)定運行要求關鍵詞:空分;液氧泵;變頻器;干擾;穩(wěn)定運行中圖分類號:TH45文獻標志碼:B文章編號:1003-6490(2011)030081-03Anti-Interference Modification of Liquid Oxygen Pump Frequency Inverterin Air Separation UnitsYAN Jing-luan(Xineng Phoenix Tengzhou Energy Corporation, Tengzhou Shandong 277527, China)Abstract: For the problems in liquid oxygen pump frequency inverter operation, modify frequencyinverter anti-interference. The inverter is more stable and reliable after modification, technologicalrequirements of safe and stable operation are metKey words: air separation: liquid oxygen pump frequency inverter; interference; stable operation75%~105%。其中,液氧泵是空分裝置的關鍵0引言設備,其特點是低溫、高壓,在正常工作條件下新能鳳凰滕州能源有限公司采用自有知識產(chǎn)的操作溫度約-183℃,壓縮狀態(tài)下的最高輸出權的粉煤加壓氣化國產(chǎn)化技術和華東理工大學管壓力高達16.5MPa,被壓縮介質(zhì)具有易燃易爆殼外冷絕熱復合式固定床催化反應甲醇合成技術,,的危險性,液氧泵的安全穩(wěn)定運行直接關系到企建設的年產(chǎn)720kt甲醇裝置,配有兩套大型空分業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。裝置。第一套裝置的公稱制氧能力為40000m3/h負荷調(diào)節(jié)范圍為75%~105%。第二套裝置的公1存在的問題稱制氧能力為43000m3/h,負荷調(diào)節(jié)范圍為第一套空分兩臺液氧泵電機額定功率295kW收稿日期:2011-03-14作者簡介:顏景鑾(1971一),男,山東臁州人,助理工程師,現(xiàn)在新能風凰滕州能源有限公司,主要從事化工電氣設備的技術管理工作水煤氣帶灰嚴重,經(jīng)過二至三個月的運行之后,變換催化劑受到損害。堵塞了中變廢鍋U型管,使氣路變得狹窄,造成變換前阻力增大,系統(tǒng)被迫停車或計劃停車,7結(jié)語清理疏通中變廢鍋U型管,這種情況在我公司經(jīng)過將近三個生產(chǎn)周期的運行證明,我公司共計出現(xiàn)三次。所幸的是,由于U型管的作用,所選擇的QCS04鈷鉬系耐硫催化劑,在控制變灰分雜質(zhì)被帶入催化劑床層的較少,沒有對催化換出口CO含量方面彈性較大,不僅滿足了甲醇劑造成影響合成催化劑不同時期對CO含量的要求,而且截值得借鑒的是,如果氣化出口水煤氣帶灰或至目前,甲醇變換催化劑活性依然保持較好。甲炭黑較多時,要引起高度重視,這時要及時對氣醇變換催化劑選擇鈷鉬系催化劑是行之有效的,化的工況進行調(diào)整,減少帶灰量,從而避免耐硫達到了預期效果。化工設計通訊37卷額定電流512A,額定轉(zhuǎn)速2985r/min,額定電備的電路挨得很近且平行時,通過電磁感應以及壓AC380V,產(chǎn)地 Germany;啟動方式為變頻靜電感應,周圍設備的電線和信號線會感應干擾器控制,所采用的兩臺變頻器為ABB品牌,型電勢,導致儀表模擬信號的電位產(chǎn)生較大波動。號為ACS800-07P0400-3+P901+R712(3)干擾信號以電磁波方式向空中幅射,而2009年10月,空分空冷系統(tǒng)進入調(diào)試階輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射,使輻段,21日空分液氧泵裝置預冷完成。在液氧泵射疊加,反過來變頻器外部的輻射也會干擾變頻啟動時,膨脹機油泵(因電機綜?！安黄胶狻北Ｆ鞯恼９ぷ鳌Ｗo動作)跳閘,造成空分膨脹機停車。而在液氧(4)變頻器離DCS機柜間太近,直線距離泵送電調(diào)試之前,膨脹機油泵已運行很長時間,不到4m,導致變頻器二次傳輸信號波動較大。運行過程中沒有出現(xiàn)“不平衡”保護動作跳車現(xiàn)根據(jù)工藝要求,空分液氧泵的啟動、停止,通過象。因此,初步判定是液氧泵變頻器干擾造成的調(diào)整轉(zhuǎn)速來加減負荷,都直接在DCS控制室操誤動。為了進一步確認和驗證,將油泵電機的電作,液氧泵的運行、停止、故障信號,以及通過機綜合保護器設定值重新調(diào)整,解除“不平衡”DC4~20mA傳輸?shù)霓D(zhuǎn)速、電流顯示,都直接保護,要求工藝再次試車。啟動液氧泵時,膨脹從變頻器送到中控室,變頻器高頻開關信號的電機油泵運行正常,當液氧泵負荷逐漸加至40%磁輻射對以上級別低屏蔽纜(原信號電纜為多芯左右時,分子篩阻力偏值、進口膨脹機振動值等總屏蔽儀表電纜),特別是對屏蔽線未接地不可空分系統(tǒng)內(nèi)多臺儀表的多個工藝信號受到嚴重干靠的弱電控制信號會造成影響,DCS中控室的擾,最終因膨脹機振動值超標跳車導致空分系統(tǒng)液氧泵電流與轉(zhuǎn)速顯示不但與變頻器裝置就地面停車。隨后,另外一臺液氧泵投入運行增加負荷板的顯示偏差大,而且上下波動時也出現(xiàn)了同樣現(xiàn)象,導致整個空分的試車工作(5)大多數(shù)變頻器輸出電壓與電流的波形都無法進行,同時驗證了液氧泵變頻器的運行嚴重采用SPWM調(diào)制方式,其輸出電壓為占空比按干擾了空分系統(tǒng)許多電氣、儀表信號的傳輸與穩(wěn)正弦規(guī)律分布的系列矩形波;由于電動機定子繞定運行組的電感性質(zhì),定子的電流十分接近于正弦波。變頻器和電機的距離越長,電纜的對地電容就越2原因分析大,回路中的電容電流也就越大,造成更大的諧根據(jù)幾次跳車的故障現(xiàn)象和排查的結(jié)果,我波分量,成為干擾源向外傳播和發(fā)射,嚴重影響們進行了綜合分析,認為有以下幾個方面布線范圍內(nèi)涉及的所有設備信號的正確控制與傳(1)空分變電所內(nèi)的電氣設備,液氧泵的容輸以及穩(wěn)定運行。量相對很大,由于變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是3現(xiàn)場狀況非線性負載,大容量變頻器所產(chǎn)生的諧波對空分配電系統(tǒng)電網(wǎng)產(chǎn)生了干擾。能使輸入電源電壓產(chǎn)空分變電所地處空分廠房東側(cè),共三層,生高次諧波,導致供電電源畸變,若沒有治理防層為電纜夾層,二層為配電室,三層是儀表范措施,會對電網(wǎng)上的其他設備產(chǎn)生很強的干DCS機柜間。兩臺ACS800系列400kW液氧泵擾,通過配電網(wǎng)絡傳導給系統(tǒng)其他設備,使處于變頻器柜安裝在二層空分變電所配電室內(nèi),配電同一供電電源的保護靈敏設備出現(xiàn)誤動作。膨脹室距離液氧泵電機現(xiàn)場238m,液氧泵的動力電機油泵電源和液氧泵變頻器輸入電源同在空分變纜與空分三合一壓縮機輔機以及膨脹機輔機、冷電所AC400V母線段上,因此出現(xiàn)了在液氧泵凍水泵、冷卻水泵、冷凍機等設備的電纜采用綜變頻器啟動運行時,膨脹機油泵低壓綜保“不平合橋架分層敷設,從膨脹機廠房繞行至液氧泵現(xiàn)衡”保護動作的現(xiàn)象。場,型號為2(YJV220.6/1-3×240+1×120)(2)電氣、儀表電纜的同橋架平行敷設,盡電纜敷設長度300m以上。所有空分的儀控電纜管分層放置,還是很容易受到干擾。變頻器輸出與電氣設備電纜同橋架平行敷設。液氧泵變頻器電壓、電流的高次諧波,將以各種方式把自己的柜至三層DCS機柜間的儀控電纜為屏蔽電纜能量傳播岀去,該輸人電路或輸出電路與其他設兩端分別接地。液氧泵變頻器任意一臺啟動運行第3期顏景鑾:空分液氧泵變頻器抗干擾改造83·時,都對儀控裝置產(chǎn)生干擾,造成DCS控制室電纜與其他電纜長距離平行走線,這樣就大大減與變頻器本體顯示器上顯示的液氧泵轉(zhuǎn)速不一少了變頻器電源側(cè)的電磁干擾致,偏差10%左右。(3)合理布線。無論在變頻器的控制柜內(nèi)部改造方案還是外部,與變頻器有關的模擬量信號線與主回路線實現(xiàn)分離布線,不得不進行平行布線的,需工藝系統(tǒng)開車運行后,空分裝置的運行模式用屏蔽板隔開,避免感應影響將為兩臺液氧泵同時運行,一臺根據(jù)生產(chǎn)需求負4)屏蔽措施。變頻器到DCS控制室的所荷運行,另一臺低負荷熱備運行,一旦一臺泵出有控制線全部采用分、總屏蔽且雙線相絞,使干現(xiàn)問題,另一臺將能直接調(diào)速、增加負荷至生產(chǎn)擾難侵入屏敲電纜,并且開關量挖制信號與模擬系統(tǒng)需求,從而保障整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。信號不走一根屏蔽電纜。信號線的屏蔽層由兩側(cè)所以,液氧泵變頻器裝置的無干擾穩(wěn)定、可靠運接地改為只在DCS一側(cè)接地,另一端浮空。嚴行至關重要。首先,對液氧泵的電氣主(控制)回格保證變頻器的接地端子與地線接觸良好,接地路、儀控以及液氧泵變頻器本體、選型配置、屏導線采用截面不小于4mm2的多股軟銅接地線,蔽與隔離等情況全面排查。其次,考察附近國泰變頻器的接地與動力設備的接地點分開,不共用化工有限公司、兗礦魯南化肥廠、兗礦國宏化工“地”。有限公司等同類型化工企業(yè)空分液氧泵的電氣配(5)隔離措施。除將變頻器配電柜內(nèi)主、控置、設備容量、電纜走向、電纜長度、屏蔽措施回路實現(xiàn)屏蔽板隔離外,變頻器到DCS控制室及其運行使用狀況等,雖然液氧泵的電氣配置、的信號線全部在儀表機柜側(cè)加裝信號隔離柵,阻設備容量、電纜走向、電纜長度、屏蔽揹施有不斷干擾信號的傳播途徑。同之處,但均使用ACS800系列變頻器拖動。個別企業(yè)空分裝置液氧泵變頻器啟動運行時,對儀5改造效果控信號有干擾,引起空分系統(tǒng)波動,但能及時調(diào)通過以上措施,達到了空分液氧泵項目的既整過來,不致于造成系統(tǒng)跳車;控制室DCS與定目標,液氧泵變頻器任一臺任何時候任何狀態(tài)變頻器本體顯示面板上顯示的轉(zhuǎn)速偏差在下啟動運行都不對空分裝置產(chǎn)生干擾。DCS控制室與變頻器本體顯示器上顯示的轉(zhuǎn)速偏差達到為了徹底排除液氧泵變頻器運行時對周圍設國內(nèi)外同類型企業(yè)最好水平,轉(zhuǎn)速偏差不超過備以及空分儀控裝置產(chǎn)生的干擾,在對變頻器的1%,從而使空分系統(tǒng)的試車工作順利完成,產(chǎn)干擾問題有了深入認識、掌握其干擾來源的基礎出合格氧氣?？辗盅b置經(jīng)過一年多的運行和生產(chǎn)上,査清本液氧泵變頻器冋路途徑和可能生效的系統(tǒng)100%負荷考核,液氧泵變頻器運行穩(wěn)定,各種傳播方式。針對性地進行改造,方案如下?？辗窒到y(tǒng)再也沒有受到干擾信號的影響(1)縮短變頻器與電機之間的距離。根據(jù)多類型變頻器廠家使用安裝說明書的規(guī)定,要求所6結(jié)語有變頻器距所控制的電機距離不得超過60我們已將此項技術應用到公司內(nèi)其他利用變在液氧泵現(xiàn)場設立液氧泵變頻器室,將液氧泵變頻器控制的大型機泵中去,將不同變頻器(包含頻器連同控制柜一起從空分變電所配電室整體運ABB、斯耐德、富士、西門子、普傳、艾默生等至現(xiàn)場新建的變頻器室內(nèi),使變頻器與電機之間型號)冋路啟動運行中的干擾問題徹底解決。同的距離不足15m,通過距離的限制,使主回路時,我們在審核二期空分項目及公司后續(xù)電控系輸出近乎無干擾。統(tǒng)變頻器回路配置問題上,及時提出將變頻器安(2)改變動力電纜敷設途徑。從變頻器到電裝在設備現(xiàn)場、單獨合理布線、做好屏蔽隔離以機的距離為15m左右,動力電纜大部分用穿線及正確接地的合理化建議,要求所有變頻器距所管屏蔽,變頻器電源動力電纜獨立于其他電纜走控制的電機距離不得超過60m,保證了我公司線,由原來的繞行改為直接敷設,動力電纜長度二期建設項目中變頻器干擾隱患不再出現(xiàn),以及由300m以上縮短至235m。避免了變頻器回路今后整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。