空分液氧泵变频器抗干扰改造

第37卷第3期化工设计通讯201年6月 Chemical Engineering Design Communications·81空分液氧泵变频器抗干扰改造颗景賽(新能凤凰滕州能源有限公司,山东滕州277527)摘要:针对液氧泵变频器运行时存在的问题,对液氧泵变频器进行抗干扰改造。改造后液氧泵变频器运行更加稳定可靠,满足工艺安全稳定运行要求关键词:空分;液氧泵;变频器;干扰;稳定运行中图分类号:TH45文献标志码:B文章编号: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,液氧泵是空分装置的关键0引言设备,其特点是低温、高压,在正常工作条件下新能凤凰滕州能源有限公司采用自有知识产的操作温度约-183℃,压缩状态下的最高输出权的粉煤加压气化国产化技术和华东理工大学管压力高达16.5MPa,被压缩介质具有易燃易爆壳外冷绝热复合式固定床催化反应甲醇合成技术,,的危险性,液氧泵的安全稳定运行直接关系到企建设的年产720kt甲醇装置,配有两套大型空分业的安全生产和经济效益。装置。第一套装置的公称制氧能力为40000m3/h负荷调节范围为75%~105%。第二套装置的公1存在的问题称制氧能力为43000m3/h,负荷调节范围为第一套空分两台液氧泵电机额定功率295kW收稿日期:2011-03-14作者简介:颜景銮(1971一),男,山东臁州人,助理工程师,现在新能风凰滕州能源有限公司,主要从事化工电气设备的技术管理工作水煤气带灰严重,经过二至三个月的运行之后,变换催化剂受到损害。堵塞了中变废锅U型管,使气路变得狭窄,造成变换前阻力增大,系统被迫停车或计划停车,7结语清理疏通中变废锅U型管,这种情况在我公司经过将近三个生产周期的运行证明,我公司共计出现三次。所幸的是,由于U型管的作用,所选择的QCS04钴钼系耐硫催化剂,在控制变灰分杂质被带入催化剂床层的较少,没有对催化换出口CO含量方面弹性较大,不仅满足了甲醇剂造成影响合成催化剂不同时期对CO含量的要求,而且截值得借鉴的是,如果气化出口水煤气带灰或至目前,甲醇变换催化剂活性依然保持较好。甲炭黑较多时,要引起高度重视,这时要及时对气醇变换催化剂选择钴钼系催化剂是行之有效的,化的工况进行调整,减少带灰量,从而避免耐硫达到了预期效果。化工设计通讯37卷额定电流512A,额定转速2985r/min,额定电备的电路挨得很近且平行时,通过电磁感应以及压AC380V,产地 Germany;启动方式为变频静电感应,周围设备的电线和信号线会感应干扰器控制,所采用的两台变频器为ABB品牌,型电势,导致仪表模拟信号的电位产生较大波动。号为ACS800-07P0400-3+P901+R712(3)干扰信号以电磁波方式向空中幅射,而2009年10月,空分空冷系统进入调试阶辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射,使辐段,21日空分液氧泵装置预冷完成。在液氧泵射叠加,反过来变频器外部的辐射也会干扰变频启动时,膨胀机油泵(因电机综保“不平衡”保器的正常工作。护动作)跳闸,造成空分膨胀机停车。而在液氧(4)变频器离DCS机柜间太近,直线距离泵送电调试之前,膨胀机油泵已运行很长时间,不到4m,导致变频器二次传输信号波动较大。运行过程中没有出现“不平衡”保护动作跳车现根据工艺要求,空分液氧泵的启动、停止,通过象。因此,初步判定是液氧泵变频器干扰造成的调整转速来加减负荷,都直接在DCS控制室操误动。为了进一步确认和验证,将油泵电机的电作,液氧泵的运行、停止、故障信号,以及通过机综合保护器设定值重新调整,解除“不平衡”DC4~20mA传输的转速、电流显示,都直接保护,要求工艺再次试车。启动液氧泵时,膨胀从变频器送到中控室,变频器高频开关信号的电机油泵运行正常,当液氧泵负荷逐渐加至40%磁辐射对以上级别低屏蔽缆(原信号电缆为多芯左右时,分子筛阻力偏值、进口膨胀机振动值等总屏蔽仪表电缆),特别是对屏蔽线未接地不可空分系统内多台仪表的多个工艺信号受到严重干靠的弱电控制信号会造成影响,DCS中控室的扰,最终因膨胀机振动值超标跳车导致空分系统液氧泵电流与转速显示不但与变频器装置就地面停车。随后,另外一台液氧泵投入运行增加负荷板的显示偏差大,而且上下波动时也出现了同样现象,导致整个空分的试车工作(5)大多数变频器输出电压与电流的波形都无法进行,同时验证了液氧泵变频器的运行严重采用SPWM调制方式,其输出电压为占空比按干扰了空分系统许多电气、仪表信号的传输与稳正弦规律分布的系列矩形波;由于电动机定子绕定运行组的电感性质,定子的电流十分接近于正弦波。变频器和电机的距离越长,电缆的对地电容就越2原因分析大,回路中的电容电流也就越大,造成更大的谐根据几次跳车的故障现象和排查的结果,我波分量,成为干扰源向外传播和发射,严重影响们进行了综合分析,认为有以下几个方面布线范围内涉及的所有设备信号的正确控制与传(1)空分变电所内的电气设备,液氧泵的容输以及稳定运行。量相对很大,由于变频器的整流桥对电网来说是3现场状况非线性负载,大容量变频器所产生的谐波对空分配电系统电网产生了干扰。能使输入电源电压产空分变电所地处空分厂房东侧,共三层,生高次谐波,导致供电电源畸变,若没有治理防层为电缆夹层,二层为配电室,三层是仪表范措施,会对电网上的其他设备产生很强的干DCS机柜间。两台ACS800系列400kW液氧泵扰,通过配电网络传导给系统其他设备,使处于变频器柜安装在二层空分变电所配电室内,配电同一供电电源的保护灵敏设备出现误动作。膨胀室距离液氧泵电机现场238m,液氧泵的动力电机油泵电源和液氧泵变频器输入电源同在空分变缆与空分三合一压缩机辅机以及膨胀机辅机、冷电所AC400V母线段上,因此出现了在液氧泵冻水泵、冷却水泵、冷冻机等设备的电缆采用综变频器启动运行时,膨胀机油泵低压综保“不平合桥架分层敷设,从膨胀机厂房绕行至液氧泵现衡”保护动作的现象。场,型号为2(YJV220.6/1-3×240+1×120)(2)电气、仪表电缆的同桥架平行敷设,尽电缆敷设长度300m以上。所有空分的仪控电缆管分层放置,还是很容易受到干扰。变频器输出与电气设备电缆同桥架平行敷设。液氧泵变频器电压、电流的高次谐波,将以各种方式把自己的柜至三层DCS机柜间的仪控电缆为屏蔽电缆能量传播岀去,该输人电路或输出电路与其他设两端分别接地。液氧泵变频器任意一台启动运行第3期颜景銮:空分液氧泵变频器抗干扰改造83·时,都对仪控装置产生干扰,造成DCS控制室电缆与其他电缆长距离平行走线,这样就大大减与变频器本体显示器上显示的液氧泵转速不一少了变频器电源侧的电磁干扰致,偏差10%左右。(3)合理布线。无论在变频器的控制柜内部改造方案还是外部,与变频器有关的模拟量信号线与主回路线实现分离布线,不得不进行平行布线的,需工艺系统开车运行后,空分装置的运行模式用屏蔽板隔开,避免感应影响将为两台液氧泵同时运行,一台根据生产需求负4)屏蔽措施。变频器到DCS控制室的所荷运行,另一台低负荷热备运行,一旦一台泵出有控制线全部采用分、总屏蔽且双线相绞,使干现问题,另一台将能直接调速、增加负荷至生产扰难侵入屏敲电缆,并且开关量挖制信号与模拟系统需求,从而保障整个生产系统的稳定运行。信号不走一根屏蔽电缆。信号线的屏蔽层由两侧所以,液氧泵变频器装置的无干扰稳定、可靠运接地改为只在DCS一侧接地,另一端浮空。严行至关重要。首先,对液氧泵的电气主(控制)回格保证变频器的接地端子与地线接触良好,接地路、仪控以及液氧泵变频器本体、选型配置、屏导线采用截面不小于4mm2的多股软铜接地线,蔽与隔离等情况全面排查。其次,考察附近国泰变频器的接地与动力设备的接地点分开,不共用化工有限公司、兖矿鲁南化肥厂、兖矿国宏化工“地”。有限公司等同类型化工企业空分液氧泵的电气配(5)隔离措施。除将变频器配电柜内主、控置、设备容量、电缆走向、电缆长度、屏蔽措施回路实现屏蔽板隔离外,变频器到DCS控制室及其运行使用状况等,虽然液氧泵的电气配置、的信号线全部在仪表机柜侧加装信号隔离栅,阻设备容量、电缆走向、电缆长度、屏蔽揹施有不断干扰信号的传播途径。同之处,但均使用ACS800系列变频器拖动。个别企业空分装置液氧泵变频器启动运行时,对仪5改造效果控信号有干扰,引起空分系统波动,但能及时调通过以上措施,达到了空分液氧泵项目的既整过来,不致于造成系统跳车;控制室DCS与定目标,液氧泵变频器任一台任何时候任何状态变频器本体显示面板上显示的转速偏差在下启动运行都不对空分装置产生干扰。DCS控制室与变频器本体显示器上显示的转速偏差达到为了彻底排除液氧泵变频器运行时对周围设国内外同类型企业最好水平,转速偏差不超过备以及空分仪控装置产生的干扰,在对变频器的1%,从而使空分系统的试车工作顺利完成,产干扰问题有了深入认识、掌握其干扰来源的基础出合格氧气。空分装置经过一年多的运行和生产上,査清本液氧泵变频器冋路途径和可能生效的系统100%负荷考核,液氧泵变频器运行稳定,各种传播方式。针对性地进行改造,方案如下。空分系统再也没有受到干扰信号的影响(1)缩短变频器与电机之间的距离。根据多类型变频器厂家使用安装说明书的规定,要求所6结语有变频器距所控制的电机距离不得超过60我们已将此项技术应用到公司内其他利用变在液氧泵现场设立液氧泵变頻器室,将液氧泵变频器控制的大型机泵中去,将不同变频器(包含频器连同控制柜一起从空分变电所配电室整体运ABB、斯耐德、富士、西门子、普传、艾默生等至现场新建的变频器室内,使变频器与电机之间型号)冋路启动运行中的干扰问题彻底解决。同的距离不足15m,通过距离的限制,使主回路时,我们在审核二期空分项目及公司后续电控系输出近乎无干扰。统变频器回路配置问题上,及时提出将变频器安(2)改变动力电缆敷设途径。从变频器到电装在设备现场、单独合理布线、做好屏蔽隔离以机的距离为15m左右,动力电缆大部分用穿线及正确接地的合理化建议,要求所有变频器距所管屏蔽,变频器电源动力电缆独立于其他电缆走控制的电机距离不得超过60m,保证了我公司线,由原来的绕行改为直接敷设,动力电缆长度二期建设项目中变频器干扰隐患不再出现,以及由300m以上缩短至235m。避免了变频器回路今后整个生产系统的稳定运行。