第37卷第3期化工設(shè)計(jì)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(duì)液氧泵變頻器運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題,對(duì)液氧泵變頻器進(jìn)行抗干擾改造。改造后液氧泵變頻器運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠,滿(mǎn)足工藝安全穩(wěn)定運(yùn)行要求關(guān)鍵詞:空分;液氧泵;變頻器;干擾;穩(wěn)定運(yùn)行中圖分類(lèi)號(hào):TH45文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):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(guān)鍵0引言設(shè)備,其特點(diǎn)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(shí)產(chǎn)的操作溫度約-183℃,壓縮狀態(tài)下的最高輸出權(quán)的粉煤加壓氣化國(guó)產(chǎn)化技術(shù)和華東理工大學(xué)管壓力高達(dá)16.5MPa,被壓縮介質(zhì)具有易燃易爆殼外冷絕熱復(fù)合式固定床催化反應(yīng)甲醇合成技術(shù),,的危險(xiǎn)性,液氧泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到企建設(shè)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(jì)效益。裝置。第一套裝置的公稱(chēng)制氧能力為40000m3/h負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為75%~105%。第二套裝置的公1存在的問(wèn)題稱(chēng)制氧能力為43000m3/h,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為第一套空分兩臺(tái)液氧泵電機(jī)額定功率295kW收稿日期:2011-03-14作者簡(jiǎn)介:顏景鑾(1971一),男,山東臁州人,助理工程師,現(xiàn)在新能風(fēng)凰滕州能源有限公司,主要從事化工電氣設(shè)備的技術(shù)管理工作水煤氣帶灰嚴(yán)重,經(jīng)過(guò)二至三個(gè)月的運(yùn)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(chē)或計(jì)劃停車(chē),7結(jié)語(yǔ)清理疏通中變廢鍋U型管,這種情況在我公司經(jīng)過(guò)將近三個(gè)生產(chǎn)周期的運(yùn)行證明,我公司共計(jì)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(méi)有對(duì)催化換出口CO含量方面彈性較大,不僅滿(mǎn)足了甲醇劑造成影響合成催化劑不同時(shí)期對(duì)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(shí),要引起高度重視,這時(shí)要及時(shí)對(duì)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(jìn)行調(diào)整,減少帶灰量,從而避免耐硫達(dá)到了預(yù)期效果?；ぴO(shè)計(jì)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(shí),通過(guò)電磁感應(yīng)以及壓AC380V,產(chǎn)地 Germany;啟動(dòng)方式為變頻靜電感應(yīng),周?chē)O(shè)備的電線和信號(hào)線會(huì)感應(yīng)干擾器控制,所采用的兩臺(tái)變頻器為ABB品牌,型電勢(shì),導(dǎo)致儀表模擬信號(hào)的電位產(chǎn)生較大波動(dòng)。號(hào)為ACS800-07P0400-3+P901+R712(3)干擾信號(hào)以電磁波方式向空中幅射,而2009年10月,空分空冷系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)試階輻射場(chǎng)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(yù)冷完成。在液氧泵射疊加,反過(guò)來(lái)變頻器外部的輻射也會(huì)干擾變頻啟動(dòng)時(shí),膨脹機(jī)油泵(因電機(jī)綜?！安黄胶狻北Ｆ鞯恼９ぷ?。護(hù)動(dòng)作)跳閘,造成空分膨脹機(jī)停車(chē)。而在液氧(4)變頻器離DCS機(jī)柜間太近,直線距離泵送電調(diào)試之前,膨脹機(jī)油泵已運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間,不到4m,導(dǎo)致變頻器二次傳輸信號(hào)波動(dòng)較大。運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)“不平衡”保護(hù)動(dòng)作跳車(chē)現(xiàn)根據(jù)工藝要求,空分液氧泵的啟動(dòng)、停止,通過(guò)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(lái)加減負(fù)荷,都直接在DCS控制室操誤動(dòng)。為了進(jìn)一步確認(rèn)和驗(yàn)證,將油泵電機(jī)的電作,液氧泵的運(yùn)行、停止、故障信號(hào),以及通過(guò)機(jī)綜合保護(hù)器設(shè)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(hù),要求工藝再次試車(chē)。啟動(dòng)液氧泵時(shí),膨脹從變頻器送到中控室,變頻器高頻開(kāi)關(guān)信號(hào)的電機(jī)油泵運(yùn)行正常,當(dāng)液氧泵負(fù)荷逐漸加至40%磁輻射對(duì)以上級(jí)別低屏蔽纜(原信號(hào)電纜為多芯左右時(shí),分子篩阻力偏值、進(jìn)口膨脹機(jī)振動(dòng)值等總屏蔽儀表電纜),特別是對(duì)屏蔽線未接地不可空分系統(tǒng)內(nèi)多臺(tái)儀表的多個(gè)工藝信號(hào)受到嚴(yán)重干靠的弱電控制信號(hào)會(huì)造成影響,DCS中控室的擾,最終因膨脹機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)跳車(chē)導(dǎo)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(chē)。隨后,另外一臺(tái)液氧泵投入運(yùn)行增加負(fù)荷板的顯示偏差大,而且上下波動(dòng)時(shí)也出現(xiàn)了同樣現(xiàn)象,導(dǎo)致整個(gè)空分的試車(chē)工作(5)大多數(shù)變頻器輸出電壓與電流的波形都無(wú)法進(jìn)行,同時(shí)驗(yàn)證了液氧泵變頻器的運(yùn)行嚴(yán)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(hào)的傳輸與穩(wěn)正弦規(guī)律分布的系列矩形波;由于電動(dòng)機(jī)定子繞定運(yùn)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(jī)的距離越長(zhǎng),電纜的對(duì)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(chē)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(yán)重影響們進(jìn)行了綜合分析,認(rèn)為有以下幾個(gè)方面布線范圍內(nèi)涉及的所有設(shè)備信號(hào)的正確控制與傳(1)空分變電所內(nèi)的電氣設(shè)備,液氧泵的容輸以及穩(wěn)定運(yùn)行。量相對(duì)很大,由于變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是3現(xiàn)場(chǎng)狀況非線性負(fù)載,大容量變頻器所產(chǎn)生的諧波對(duì)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(dǎo)致供電電源畸變,若沒(méi)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(huì)對(duì)電網(wǎng)上的其他設(shè)備產(chǎn)生很強(qiáng)的干DCS機(jī)柜間。兩臺(tái)ACS800系列400kW液氧泵擾,通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)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(hù)靈敏設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作。膨脹室距離液氧泵電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)238m,液氧泵的動(dòng)力電機(jī)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(jī)輔機(jī)以及膨脹機(jī)輔機(jī)、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(jī)等設(shè)備的電纜采用綜變頻器啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),膨脹機(jī)油泵低壓綜?！安黄胶蠘蚣芊謱臃笤O(shè),從膨脹機(jī)廠房繞行至液氧泵現(xiàn)衡”保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象。場(chǎng),型號(hào)為2(YJV220.6/1-3×240+1×120)(2)電氣、儀表電纜的同橋架平行敷設(shè),盡電纜敷設(shè)長(zhǎng)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(shè)備電纜同橋架平行敷設(shè)。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(jī)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(shè)兩端分別接地。液氧泵變頻器任意一臺(tái)啟動(dòng)運(yùn)行第3期顏景鑾:空分液氧泵變頻器抗干擾改造83·時(shí),都對(duì)儀控裝置產(chǎn)生干擾,造成DCS控制室電纜與其他電纜長(zhǎng)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(wú)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(guān)的模擬量信號(hào)線與主回路線實(shí)現(xiàn)分離布線,不得不進(jìn)行平行布線的,需工藝系統(tǒng)開(kāi)車(chē)運(yùn)行后,空分裝置的運(yùn)行模式用屏蔽板隔開(kāi),避免感應(yīng)影響將為兩臺(tái)液氧泵同時(shí)運(yùn)行,一臺(tái)根據(jù)生產(chǎn)需求負(fù)4)屏蔽措施。變頻器到DCS控制室的所荷運(yùn)行,另一臺(tái)低負(fù)荷熱備運(yùn)行,一旦一臺(tái)泵出有控制線全部采用分、總屏蔽且雙線相絞,使干現(xiàn)問(wèn)題,另一臺(tái)將能直接調(diào)速、增加負(fù)荷至生產(chǎn)擾難侵入屏敲電纜,并且開(kāi)關(guān)量挖制信號(hào)與模擬系統(tǒng)需求,從而保障整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。信號(hào)不走一根屏蔽電纜。信號(hào)線的屏蔽層由兩側(cè)所以,液氧泵變頻器裝置的無(wú)干擾穩(wěn)定、可靠運(yùn)接地改為只在DCS一側(cè)接地,另一端浮空。嚴(yán)行至關(guān)重要。首先,對(duì)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(dǎo)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(guó)泰變頻器的接地與動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開(kāi),不共用化工有限公司、兗礦魯南化肥廠、兗礦國(guó)宏化工“地”。有限公司等同類(lèi)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(shè)備容量、電纜走向、電纜長(zhǎng)度、屏蔽措施回路實(shí)現(xiàn)屏蔽板隔離外,變頻器到DCS控制室及其運(yùn)行使用狀況等,雖然液氧泵的電氣配置、的信號(hào)線全部在儀表機(jī)柜側(cè)加裝信號(hào)隔離柵,阻設(shè)備容量、電纜走向、電纜長(zhǎng)度、屏蔽揹施有不斷干擾信號(hào)的傳播途徑。同之處,但均使用ACS800系列變頻器拖動(dòng)。個(gè)別企業(yè)空分裝置液氧泵變頻器啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),對(duì)儀5改造效果控信號(hào)有干擾,引起空分系統(tǒng)波動(dòng),但能及時(shí)調(diào)通過(guò)以上措施,達(dá)到了空分液氧泵項(xiàng)目的既整過(guò)來(lái),不致于造成系統(tǒng)跳車(chē);控制室DCS與定目標(biāo),液氧泵變頻器任一臺(tái)任何時(shí)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(dòng)運(yùn)行都不對(duì)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(dá)到為了徹底排除液氧泵變頻器運(yùn)行時(shí)對(duì)周?chē)O(shè)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型企業(yè)最好水平,轉(zhuǎn)速偏差不超過(guò)備以及空分儀控裝置產(chǎn)生的干擾,在對(duì)變頻器的1%,從而使空分系統(tǒng)的試車(chē)工作順利完成,產(chǎn)干擾問(wèn)題有了深入認(rèn)識(shí)、掌握其干擾來(lái)源的基礎(chǔ)出合格氧氣?？辗盅b置經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)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(fù)荷考核,液氧泵變頻器運(yùn)行穩(wěn)定,各種傳播方式。針對(duì)性地進(jìn)行改造,方案如下?？辗窒到y(tǒng)再也沒(méi)有受到干擾信號(hào)的影響(1)縮短變頻器與電機(jī)之間的距離。根據(jù)多類(lèi)型變頻器廠家使用安裝說(shuō)明書(shū)的規(guī)定,要求所6結(jié)語(yǔ)有變頻器距所控制的電機(jī)距離不得超過(guò)60我們已將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到公司內(nèi)其他利用變?cè)谝貉醣矛F(xiàn)場(chǎng)設(shè)立液氧泵變頻器室,將液氧泵變頻器控制的大型機(jī)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(yùn)ABB、斯耐德、富士、西門(mén)子、普傳、艾默生等至現(xiàn)場(chǎng)新建的變頻器室內(nèi),使變頻器與電機(jī)之間型號(hào))冋路啟動(dòng)運(yùn)行中的干擾問(wèn)題徹底解決。同的距離不足15m,通過(guò)距離的限制,使主回路時(shí),我們?cè)趯徍硕诳辗猪?xiàng)目及公司后續(xù)電控系輸出近乎無(wú)干擾。統(tǒng)變頻器回路配置問(wèn)題上,及時(shí)提出將變頻器安(2)改變動(dòng)力電纜敷設(shè)途徑。從變頻器到電裝在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)、單獨(dú)合理布線、做好屏蔽隔離以機(jī)的距離為15m左右,動(dòng)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(dòng)力電纜獨(dú)立于其他電纜走控制的電機(jī)距離不得超過(guò)60m,保證了我公司線,由原來(lái)的繞行改為直接敷設(shè),動(dòng)力電纜長(zhǎng)度二期建設(shè)項(xiàng)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(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。