催化裝置主風(fēng)機組油泵抗晃電改造

葛金衛(wèi) 王 艷 陸 海

作者通聯(lián)：中國石化集團巴陵石化公司烯烴事業(yè)部 湖南岳陽市云溪區(qū) 414014

E-mail：gejw2010@163.com

一、存在的問題

岳陽某石化公司烯烴事業(yè)部催化裝置主風(fēng)機組提供主風(fēng)至下游反應(yīng)崗位進行待生劑燒焦，同時回收煙氣能量，在煉廠中屬于關(guān)鍵特護設(shè)備。主風(fēng)機組潤滑油站兩臺潤滑油泵均采用電機驅(qū)動，機組正常供油時，潤滑油泵實行一開一備。潤滑油泵出口油壓一般控制在0.7MPa 左右，總管油壓控制在0.26MPa，油壓低至0.18MPa 時，備用泵自啟動，油壓低于0.12MPa 時，機組自動停機。主風(fēng)機組油泵設(shè)置有電氣聯(lián)鎖啟動、油壓低備泵聯(lián)鎖自啟動和油壓低低聯(lián)鎖停機3 種方式。岳陽地區(qū)是雷雨多發(fā)區(qū)，夏季電網(wǎng)經(jīng)常因雷擊或外電波動網(wǎng)等原因出現(xiàn)短時故障，電壓有較大波動，易出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，如廠區(qū)內(nèi)電機短時欠壓或失電。催化裝置1998年投產(chǎn)以來，已經(jīng)發(fā)生多起因電網(wǎng)晃電，機組油泵備泵自啟動過程中油壓不能瞬間升起，出現(xiàn)潤滑油壓低低導(dǎo)致機組聯(lián)鎖停車的事故，經(jīng)濟損失巨大。事故分析表明電氣聯(lián)鎖啟動和油壓低備泵聯(lián)鎖自啟動不能有效保證機組油壓穩(wěn)定，需要提升機組油泵抵御電網(wǎng)晃電的能力，最大限度降低非計劃停工的事故。

二、主風(fēng)機組油泵抗晃電方案

為解決主風(fēng)機組油泵抗晃電問題，組織人員到洛陽石化、青島煉化及青島石化等兄弟單位調(diào)研，圍繞機組抗晃電設(shè)備一般有兩個方案。

（1）蒸汽透平驅(qū)動方案。在兩臺電機驅(qū)動潤滑油泵基礎(chǔ)上，增加1 臺蒸汽透平驅(qū)動的油泵，同時為保證整個潤滑油系統(tǒng)穩(wěn)定，在潤滑油總管安裝蓄能器。API614（美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定：作為給蒸汽透平、壓縮機及泵的潤滑系統(tǒng)、密封系統(tǒng)及調(diào)節(jié)油系統(tǒng)供油的油泵應(yīng)設(shè)主油泵和備用油泵，且主、備油泵應(yīng)使用不同的能源做動力。除另有規(guī)定外，主油泵應(yīng)由蒸汽透平驅(qū)動，備用泵由電機驅(qū)動。因此，采用蒸汽透平驅(qū)動，避開電網(wǎng)波動影響，是解決油泵晃電的一個有效措施。

（2）動力EPS 方案。在油泵供電線路上增設(shè)EPS 應(yīng)急動力不間斷電源裝置，當(dāng)市電晃電時，EPS 備用電源投入，市電由靜態(tài)開關(guān)切換至EPS 逆變器運行供電，保持機組油泵正常運行。

蒸汽透平驅(qū)動方案應(yīng)用成熟，符合API614 規(guī)定，但檢修難度較大，采購周期長（8～15個月），一次性投入費用較高，經(jīng)測算約需115萬元。動力型EPS 方案屬新技術(shù)，原理可靠，但電子元件易老化（催化裝置原有一套EPS 裝置，運行3年后故障頻出，主要是蓄電池漏液導(dǎo)致線路起火損壞），維護成本高，初步報價為226萬元。

上述兩種方案系統(tǒng)復(fù)雜，費用較高，實施時間較長。為此根據(jù)裝置實際情況，經(jīng)分析研究，采用增加潤滑油壓低低自保聯(lián)鎖延時、FS 抗晃電延時模塊及潤滑油總管增加蓄能器的綜合性抗晃電技術(shù)改造方案。

三、主風(fēng)機組油泵抗晃電改造

1.增加潤滑油壓低低自保聯(lián)鎖延時

2011年2月，在不停機情況下，對“ 機組潤滑油壓低低聯(lián)鎖停車增加1.2s 延時功能” 進行現(xiàn)場施工。主要施工內(nèi)容有：對ITCC 機組控制系統(tǒng)中“ 油壓低低”聯(lián)鎖信號“ 三取二”邏輯后，增加1.2s 延時邏輯?；坞姇r備用油泵啟動時油壓恢復(fù)需要時間，當(dāng)1.2s 內(nèi)油壓恢復(fù)到停車報警值以上，“ 主風(fēng)機潤滑油壓低低”自保聯(lián)鎖不啟動，機組能繼續(xù)穩(wěn)定運行；當(dāng)1.2s 內(nèi)油壓不能恢復(fù)到停車報警值以上，“ 主風(fēng)機潤滑油壓繼續(xù)低低”繼續(xù)報警，自保聯(lián)鎖將啟動，機組停車。主風(fēng)機組潤滑油系統(tǒng)設(shè)置有高位油箱，1.2s 不會影響機組軸承潤滑及安全運行。

2.增加FS 抗晃電延時模塊

2011年催化裝置大修期間，采用廣東邦浦電氣有限公司生產(chǎn)的FS-MD 延時模塊替代PMC550 低壓綜保實現(xiàn)油泵抗晃電。該方案核心內(nèi)容是電網(wǎng)晃電時通過延時模塊內(nèi)部電源保持交流接觸器不釋放，晃電結(jié)束后電機恢復(fù)正常運行。優(yōu)點是減少了0.11s 等待時間（晃電時運行泵交流接觸器釋放時間0.01s，電機再啟動時交流接觸器重新吸合時間0.1s，則共有0.11s 時間必須等待，加上電網(wǎng)晃電時間，電機轉(zhuǎn)速會下降過多，導(dǎo)致“ 油壓低低”停機，因此0.11s 對于機組油泵非常寶貴），為油壓恢復(fù)正常贏得了時間，降低了油壓低低停機概率。

3.增加蓄能器組

主要在潤滑油總管增加一組蓄能器，按照能夠滿足總管油壓由0.26MPa 下降到0.12MPa，不小于4s的要求進行設(shè)計（API標(biāo)準(zhǔn)為≥4s）[1]。

式中 V0——蓄能器總?cè)莘e，L

Vm——有效工作容積，L

P0——蓄能器充氣壓力，MPa

P1——停車聯(lián)鎖油壓（潤滑油壓低低），MPa

P2——總管正常油壓，MPa

以停車聯(lián)鎖值核算，即如果系統(tǒng)不存在泄漏，總管油壓由0.26MPa 下降到0.12MPa，機組停車時間為4s，則Vm=4Q，其中機組需要油量Q=23.5L/s（主風(fēng)機組設(shè)計數(shù)據(jù)），得出Vm=4×23.5=94L。該主風(fēng)機組P0=0.144MPa，P1=0.12MPa，P2=0.26MPa，將各值代入公式（1），得出V0=194.3L，考慮到一定安全裕量，在潤滑油系統(tǒng)增加4 臺63L 氣囊式蓄能器。

四、改造效果

上述技術(shù)措施實施后，提高了主風(fēng)機組潤滑油系統(tǒng)壓力穩(wěn)定性以及抗晃電能力，成功避免了多起晃電事故，大幅降低了催化裝置發(fā)生非計劃停工事故的可能性。

（1）實施自保延時改造后，烯烴事業(yè)部催化裝置受到三次電網(wǎng)晃電的沖擊，但主風(fēng)機組油泵保持安全運行，機組運行未受影響，停機和非計劃停工的風(fēng)險已大為降低。2011年4月3日14∶34∶18，因外電網(wǎng)110kV 晃電，導(dǎo)致烯烴事業(yè)部總降6kV 系統(tǒng)兩段同時晃電，一聯(lián)合共有8 臺低壓電機因電網(wǎng)晃電跳停。主風(fēng)機潤滑油壓力在晃電時最低達到0.189MPa，未達到聯(lián)鎖停機值。可見采用合適的自保聯(lián)鎖延時，能夠避免油泵切換時油壓瞬間低于自保值帶來的停車風(fēng)險。同年4月20日00∶48，電網(wǎng)110kV出線C 相接地短路，造成公司35kV 電網(wǎng)電壓波動，未對催化裝置產(chǎn)生影響。同年6月9日，催化裝置遇特大雷暴雨襲擊，部分機泵跳停，主風(fēng)機機組油泵保持安全運行，未受影響。

（2）改造后電氣、儀表、工藝三個專業(yè)聯(lián)合調(diào)試，停二次回路電源，模擬3s 內(nèi)電網(wǎng)晃電，運行泵再啟動，同時備用泵自啟動，油壓正常。

（3）2011年大修完成，主風(fēng)機組開車前蓄能器延時試驗反映，總管油壓從0.253MPa 降至0.192MPa 共需3s，降至停車值0.12MPa 共需4s （改造前試驗總管油壓從0.258MPa 降至0.081MPa 則約需1s）。

1 成大先等.機械設(shè)計手冊第5 版第5 卷.化學(xué)工業(yè)出版社.