空分液氧泵变频器抗晃电技术改造

第02期空分液氧泵变频器抗晃电技术改造案例分析空分液氧泵变频器抗晃电技术改造郑玉勇刘撅(兖矿鲁南化肥厂;山东滕州277527)摘要:空分液氧泵是空分系统的关键设备液氧泵采用变频调速控制工作方式。针对液氧泵变频器运行中存在的问题对液氧泵变频器进行抗“晃电"改造;重点介绍液氧变频器直流电源支揲系统DC-BANK的工作原理、性能特点,工作模式、控制逻辑说明DC-BANK主要设备选择、安装、调试等方面的内容。改造后液氧变频器运行更加稳定可靠满足工艺要求关键字:液氧泵;变频器;晃电;改造中图分类号:TQ01651文献标识码:A文章编码:1672-8114(2010)02-0055-06常工作。我们这次改造方案就是结合变频器的工1目前存在的问题作原理,利用瞬时直流供电原理,确保在电网瞬时随着电力电子技术的发展,变频器以其调速低电压时,变频器还能正常工作。精确、使用简单、保护功能齐全等优点逐步代替传根据化工厂的实际情况,采用直流支撑系统统的调速控制装置而得到广泛应用。但由于国内DC-BANK,在变频器直流侧加不间断直流电源提某些工厂的电网电压不稳定,导致变频器在使用高变频器的低电压跨越能力,来解决目前化工厂中产生了新的问题——变频器低电压跳闸。电网面临的问题。采用此技术可确保厂用电交流电源低电压通常都是短暂的,对传动系统的控制系统瞬时低电压时,变频器还能正常工作。影响较小,而对变频器则会产生低电压保护跳闸,导致主电机停止运行,影响工艺系统生产。特别是2改造过程化工厂内部控制空分系统液氧泵主电机的变频器2.1技术路线创新研究低电压跳闸,对化工厂影响尤为严重。变频器是由整流器和逆变器两部分组成。通在化工厂控制空分系统液氧泵主电机的变过对变频器的研究,变频器低电压指其中间直流频器,当遇到厂用电电压瞬时低于变频器的低电回路低电压(即逆变器输入电压过低)。一般的变频压保护整定值(根据变频器的型号不同该值也不器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。变频同)时,变频器的低电压保护会动作,并同时会给器的逆变器件为IGB时,在失压或停电后,将允空分主控制室监控系统发出停止信号,这样会导许变频器继续工作一个短时间td,若失压或停电致空分工艺系统直接停车减量。给化工厂带来很时间totd,变频器自我保护停止运行。一般问题,只有很好的解决该问题才能保证化工厂安td都在15~25ms,只要电源“晃电”较为强烈,to都全、可靠、高效的正常运行。在几秒钟以上,变频器自我保护停止运行,使电动解决该问题的关键就是如何使变频器在瞬机停止运行。时低电压(该电压值的大小取决于厂用电和液氧从电压跌落到变频器恢复正常运行,时间至泵主电机母线的低电压的保护整定值)时还能正少几十秒钟,此过程中变频器低电压保护发出跳闸信号,,重影响工艺系统的正常运行。针对该问作者蔺介郑玉明男,1974年4月出生,毕业于山东理工大学电题我们米用直流支撑系统DC-BANK,DC-BANK气自动化专业,双学士学位。现供职于山东滕州兖矿鲁南化肥厂通过整流装置、蓄电池组和各直流回路,对各变频通讯联系人器的直流母线供电,并通过P传感器、开关量数化工中间体Chemical intermediate2010年第02期据采集等输入可编程控制器PLC,PLC编程控制具备短路、接地故障和过载等保护特性。充电器具各直流回路的开合、静态开关的导通等,当电网发有稳压、限流功能。生晃电甚至停电时,保障变频器连续、稳定、安全2323DC-BANK系统相关参数可以记录、储运行一定的时间,从而大幅度减少电网电压波动存和显示对变频器产生的影响,进而保障整个机组安全度采用方便检修维护的模块化结构,并联使过晃电期。用。系统各回路完全独立,检修某回路变频器2.2确定空分液氧泵变频器抗“晃电”改造方案vvVF及其控制保护电路等,不影响其他回路工采用变频器直流电源支撑系统DC-BANK改作。系统相关部件采用IGBT逆变功率器件和微处造空分系统液氧泵变频器主电路中间直流回路,理器控制。将液氧泵变频器主电路中间直流回路P(+)、N2.3.2.4静态开关采用在线跟踪和电压自动监控(-)引出,接至直流支撑系统DC-BANK的静态开保证主电源电压波动和失电时,系统瞬时切关SW1输出的直流电源直流接触器MFI上,在电换到电池供电,变频器的输出频率没有变化。源电压波动即“晃电”时,依靠蓄电池BAT为一甲233DC-BANK系统的工作模式泵变频器提供稳定的电源,保证变频器输出不变直流支撑系统DC-BANK有三种工作模式液氧泵主电机转速保持不改变或液氧泵变频器欠2.33.1正常工作模式电压保护功能不动作,液氧泵主机不跳车。空分系由厂用电通过具有双变换及软起动功能的统液氧泵变频器直流电源支撑系统电气原理图。wVF驱动电动机,充电器对电池浮充电。2.3直流支撑系统DC-BANK工作原理及性能特2.3.3.2断电工作模式静态开关SW开通,蓄电池直流电通过2.3.1直流支撑DC-BANK系统工作原理VVVF驱动电动机;厂用电恢复,系统自动恢复正当电网供电正常时,静态开关SW1处于关常工作。转换过程不断电断状态,切断电池组BAT与变频器的通路,直流2.33.3检修工作模式支撑系统装置通过整流设备对蓄电池组进行浮充每个回路相对独立,n台PLC分路独立管理电,装置储能;当交流电源低于变频器低压保护值n台wvVF,并对直流系统监控时(即交流368V,直流516V)时,监控系统触发静在工作现场通常都是电机群,只需设计一套态开关SW1瞬间导通,可以做到变频器由交流供系统就可以解决问题。3台电机的工作模式如图电和由电池组供电的瞬时转换。变频器,由ACDC(2)所示。整流器、DC/AC逆变器等组成;直流支撑系统多台电机工作模式:M1,M2,M3同时设计于DC-BANK:由电池组BAT、充电器CD1、静态开关同一控制系统中为低压电机群的工作模式。sW1、控制器PLC等组成;M:电动机。检修模式:WVF1检修,VvVF2和VF3处232Dc-BANK系统性能特点于工作模式,直流静态开关SW和直流熔断器等232.1结构合理可靠隔离。用DC-BANK系统直接向变频器wvVF提供2.4DC-BANK系统控制逻辑说明直流电源。和传统的不间断电源UPS相比,减少2.4.1变频器启动、停止控制逻辑了ACDC、DCAC两次变换,硬件费用减少,可靠根据变频器的原理,变频器在交流供电或直性提高。常规不间断电源UPS整流充电器与变频流供电正常情况下在接受到启动接点指令后,即器处于串联状态,既要对电池充电,还须向逆变器可投入运行。在变频器正常运行后有一反映变频提供额定直流功率,而DC-BANK充电器处于并器运行状态的接点信号闭合。变频器运行调速指联状态,平时只对电池浮充电,成本低,可靠性高。令由DCS或PLC送来的4-20mA模拟信号实2322DC-BANK系统不影响原来设备的全部现。工作状态242直流支撑系统与变频器的逻辑配合电动机享有WVF的软启动、调速等功能,并(1)直流支撑系统的组成:a.直流电源b.第02期空分液氧泵变频器抗晃电技术改造vwF1受器厂用电A3w变倾器静态开关图(2)3台电机的工作模式回路保护开关c.回路静态开关d.回路直流接路的空气开关QF合闸,这时该回路在热备份状触器e.控制PLCf.母线电压监测继电器。态2)该系统的PLC控制逻辑d.变频器电源失电,PLC及静态开关都测a.控制PLC输入逻辑条件有:变频器运行到变频器失电信息,PIC测到了母线电压<状态接点信号,母线电压监测信号。要求加变频器350AC信号而发出静态开关合闸指令,静态开保护动作信号,一甲泵变频器运行的工作状态信关测到变频器直流母线电压<460VAC而快速导号通。变频器电源迅速由厂用电交流母线供电转入b.控制PLC输出逻辑条件有:变频器运行直流支撑系统蓄电池组供电。变频器保持连续不正常且未给出保护动作信号时,直流接触器合上,间断运行。直流支撑系统处于热备用状态,否则直流接触器e.变频器电源供电恢复时其直流环节的电断开,直流支撑系统处于冷备用。变频器、运行正压应立刻上升;母线电压恢复使得PLC重新得到常时,母线电压小于350VAC(可调节)且未给出保电压正常信号而撤出静态开关闭锁指令。当变频护动作信号时,PLC向静态开关送出24VDC控制器直流母线电压大于直流支撑系统母线电压,并电压静态开关导通;母线电压恢复且未给出保护且PC撒出闭锁指令后静态开关立即关闭。电机动作信号时,PC撒出静态开关闭锁指令。在这一过程中仍然保持不间断运行。在充电器作c.母线电压正常条件下直流支撑系统投入用下对放过电的电池组补充电过程:变频器电源端送入正常电压,变频器受电,f.母线电压连续在85%上下波动。母线电内部CPU准备运行;控制设备,DCS或PLC或压一旦小于AC350V(>85%)直流支撑系统即自动控制继电器送来启动运行指令。电机按模拟控制投入,由蓄电池直接向变频器的直流母线供电。母4-20mA电流决定变频器拖动电机的运行转速;线恢复正常值后PLC延时2s才撤出静态开关闭等到系统正常运行后变频器状态接点闭合。直流锁信号支撑系统控制PLC接受到变频器运行状态指令g.根据用户工艺条件,在蓄电池供电数秒后,向直流接触器MF发出合闸指令,如果该回钟后PC自行切断直流接触器,具体延时多长时化工中间纬Chemical Int2010年第02期厂用电AC380VDC一BANK系统QF断路器PT电压互感器外部启动变频器GD光电继电器VVVF变频器运行状态信号530V DC可编程控制器HQF1PLC变频器直流母线图(3)DC-BANK与变频器控制逻辑简图间可在调试时确定。2.7DC-BANK系统主要设备选择26DC-BANK系统安全性1)蓄电池:蓄电池采用免维护阀控式全密封1)DC-BANK系统与变频器组成的电机不铅酸电池;蓄电池的使用寿命为7-12年。停电系统具有十分高的系统安全性。DC-BANK2)整流器:整流器的功率逆变管采用进口快与变频器是分布式结构,变频器应用DC-BANK速IGBT,其余元件采用进口工业等级器件,生产后完全不影响原有的使用方式及性能,在厂用电工艺严格完整,保证机器的可靠性和稳定性。输出正常时DC-BANK仅作为后备电源。这时候的电压和电流均可连续调节。具有强大的保护功能DC-BANK退出,投人不会对原变频器产生任何(输入过流、过压、欠压保护;输出短路,过流,过压影响。保护;整机过热保护)。2)DC-BANK与变频器之间有十分可靠的3)静态开关:静态开关采用大功率器件组成隔离保护设计,当一台变频器出现故障,不会影响直流电子开关。当电网供电正常时,开关处于关断其它变频器正常运行状态,切断电池组与变频器的通路,防止电池组在3)在检测维修时,每回路DC-BANK均可单浮充电或均充电时,因端电压高于交流进线经整独与母线分离,以便于维修。流后输出的直流电压引起频繁放电;当交流电源4)DC-BANK上有备保护变频器市电晃电、失电、低于变频器低压保护值时(以变频器的品牌而定)充电压实时纪录,运行工程师可在事后在HMⅠ上监控系统触发直流电子开关瞬间导通,可以做到查询纪录精度在秒。变频器由交流供电和由电池组供电的瞬时转换。第02期空分液氧泵变频器抗晃电技术改造静态开关工作条件:截止条件,变频器没有制电缆,并进行接线。全面整理标示,初步专业验运行或变频器运行且市电正常;导通条件,变频器收。运行且市电晃电或停电(备自投切换时)。2.10DC-BANK系统调试4)、智能控制、监控系统:根据需要用一台或在电机规定的负荷下做2次断电试验,间隔多台西门子S7-200可编程控制器PIC和HM(触24小时,支持时间均应为5秒钟(暂定)。在变频器摸屏)组成带有人机操作界面的监控系统,其功能工作正常的情况下,切断三相交流输入电源,系统为:充电模块输出电压设定,充电电流限值设定,自动切换成直流供电,保证受保护的变频器及电本系统的起停操作,运行参数显示,变频器工作状机不间断运行在电厂要求的时间内。其中,变频器态显示,故障报警存储以及按需要和上位机通讯显示的频率保持恒定,没有任何变化。然后送上三实现四遥功能。相交流电源,受保护的变频器及电机继续运行于监控系统由系统控制器、切换控制器、电池交流电源工作状态,充电器给蓄电池充电,完成检测器及分路检测器等主要部件组成,各部件均次电源失电切换过程。触摸屏显示并记录停电及有单片机进行控制,监控系统是通过RS485进行恢复供电的时刻数字化连接以完成系统的通信与控制。各部件主要功能如下:1)系统控制器:实现人机交流、系统3经济效益和社会效益参数显示、系统指示、系统设置、历史事件的存储化工厂发生一次液氧泵变频器跳闸事件,会及远程通信等功能。2)切换控制器:负责系统各造成很大的经济损失和危险。少则几拾万,多则上路电压及市电的监测以实现系统安全可靠快速的百万,这样对化工厂的正常稳定运行产生很大的切换。3)电池检测器:负责电池自动化管理和及影响。采用DC-BANK系统后彻底消除因供电系监测。4)分路检测器:负责输出各分路的负载状统故障引起的液氧泵电机变频器低电压跳闸事况(正常、开路、短路、未装等)的检测故,保障液氧泵电机安全稳定的运行,挽回了大量5)、安全保护:此系统都是安装在配电柜内由于电网晃电造成的经济损失,更重要的是投资的。配电柜符合IP20要求,由能承受一定机械应成本相对较低。根据调查表明,在供电系统稳定性力、电气应力及热应力材料构成。和可靠性要求非常高的企业(例如:石油、化工,钢28现有设备和改造条件铁,化纤)中,关键设备中的电动机(如泵类),运行改造前提供的设备和现场条件:1)110KW液中常常由于电气供电系统发生故障变频器低电压氧泵2×3台,总计:电动机总数:2×3台;电动跳闸而突然停机,引起连续生产中断、堵料、设备机总功率2×(3×110KW);2)变频器均为富士变温度急剧升高、工作压力失控、有毒气体外泄、主频器(型号为: FRNI1C011S-4\,110KW)提供的设备损坏,甚至造成整个工艺系统非计划停车现有条件:厂用电2×3路AC380V/350A,DC-BANK系统可以很好解决这些问题,保障电机3P+N+PE电源;被保护变频器的状态干节点给连续、安全、稳定的运行,能为企业挽回巨大的经DC-BANK;被保护变频器电源状态的PT取信号济损失。因此DC-BANK系统在化工企业具有非电源;被保护变频器二次接线图。常广阔的推广应用前景。全面外观检查直流支撑装置DC-BANK配电柜、直流蓄电池屏及直流蓄电池;拆检开关、接触4结语器等重要元器件;紧固盘内所有接线端子;办理好2006年5月,我厂投资近百万元对气化3台作业证、安全措施;联系工艺停车,具备施工条件,高压煤浆泵进行抗“晃电”改造,改造后,保障了气办理好停电作业票,开挖电缆沟,预埋好配电柜基化3台高压煤浆泵变频器在电网异常时的稳定可础槽钢。安装直流支撑装置、电控盘和直流蓄电池靠运行。具统计2006年6月至2008年9月我厂屏,紧固所有连接螺丝,按照“高压煤浆泵变频器6KV电网共发生6次“晃电”现象,6KV电网每次直流电源支撑装置电气原理图”敷设直流屏、直流发生“晃电”时,气化3台高压煤浆泵变频器均没支撑装置、变频器、配电开关之间的所有动力和控有因低电压跳闸。经过近2年多运行,气化3台高化工中间体Chemical Intermediate2010年第02期压煤浆泵变频器直流支撑系统DC-BANK系统运进一步扩展到我厂空分系统液氧泵变频器等的重行稳定,故障次数少,所以直流支撑系统要设备上去,从而保障了整个尿素工艺系统的稳DC-BANK是针对变频器的理想电源系统,该电源定运行。2008年4月,投资近150万元对空分系统系统特别适用于连续生产的化工行业,产品均运9台液氧泵、9台液氩泵和9台液氮泵变频器进行行稳定,发挥了正常的“晃电”保护。抗“晃电”改造。如果空分系统液氩液氧泵变频器经过近2年多的使用,在变频器直流支撑系跳车,就会造成空分系统减量,甚至停车。空分系统DC-BANK的运行和维护方面积累了大量的经统液氧变频器跳车一次将会造成直接经济损失近验。2008年尿素系统液氧泵变频器进行技术创30万元,因此只要减少5次液氧泵变频器在电网新,将气化3台高压煤浆泵变频器抗“晃电”成果异常时不跳车,就可收回全部投资朗盛专区Nipacide PTAP生产线,该收购自2010年1月1日起生效。活性成分产品-对叔戊基苯酚(PTAP)贺德满说道:"今年,我们将把重点放在亚成为朗盛材料保护品业务部苯酚活性成分产品线洲,这一地区已经走出了经济危机的阴霾。的有效补充。"收购PTAP业务巩固了我们作为消朗盛公司将向新加坡贸工部的授权代理方裕毒剂市场苯酚活性成分产品领先供应商的地位,廊集团租用约20万平方米的土地兴建厂房。邻近材料保护品业务部负责人 Torsten Derr博士评论的隶属于壳牌公司的石化炼油厂将向朗盛的橡胶道。双方同意不透露交易的财务数据。工厂提供重要原材料异丁烯,这是双方长期协议朗盛将以 Preventor?PTAP为商标销售该活的一部分。性成分产品。PTAP可单独使用,也可以结合材料朗盛公司对该橡胶工厂现有的生产流程开保护品业务部的邻苯基苯酚( Preventor?0 extra)展了全面评估,并将进行彻底的重新设计。整个生以及氯苯酚( Preventor?BP)使用,用于生产医院、产过程利用了朗盛历史悠久的橡胶专业知识,将家庭、工业及兽医用消毒剂。具备业界最高水平。届时,该橡胶工厂不但能够更材料保护品业务部隶属于高性能化学品业加节约能源和资源,还将有益于环境保护。务板块,该业务板块2008财政年度总销售额为丁基橡胶是一种具有高气密性的合成橡胶,19.3亿欧元。由异丁烯和异戊二烯合成。丁基橡胶最大的应用领域是轮胎内衬和内胆的制造。轮胎业使用卤化70余年水处理业务经验丁基橡胶制造小汽车、卡车、公共汽车和飞机轮胎的内衬,常规丁基橡胶用于制造小汽车、卡车、自朗盛是水处理高端产品的一站式供应商,凭行车和运动用球的内胆,特殊应用包括防护服和借优质 Lewatit离子交换树脂、吸附剂和功能性聚药品塞盖。此外,丁基橡胶还可用于生产口香糖,合物,在市场已拥有70余年经验和专业知识。这是一个极其有趣的"小众市场在朗盛贝特弗尔德生产基地,朗盛子公司朗盛丁基橡胶业务部隶属于高性能聚合物 iaB lonenaustauscher有限公司拥有80多名员工,业务板块,年销售额超过5亿欧元。209年前9生产高性能离子交换树脂,已逾10年。在这家世个月,朗盛高性能聚合物业务板块销售额高达界最大最尖端的单分散技术生产设施基地,朗盛16.63亿欧元。出产的高科技树脂被用于水处理、发电、微电子、以及饮用水和食品加工等应用领域。这些小小的朗盛收购对叔戊基苯酚(PTAP)生产线树脂产品应用非常广泛,如洗碗机用水的脱钙或海水淡化,以及净水器中饮用水脱碳或去除重金勒沃库森/上海,2010年01月18日—德属等。朗盛亦在贝特弗尔德和勒沃库森两个生产国特殊化学品集团朗盛公司收购科莱恩公司的基地生产 Lewatit离子交换树脂。