整流裝置節(jié)能降耗及故障處理

田 穎，韓 琳，郭立蘇

（四平昊華化工有限公司，吉林 四平136001）

晶閘管整流裝置以其穩(wěn)流精度好、整流效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。整流裝置在整個(gè)離子膜燒堿生產(chǎn)工藝中起著舉足輕重的作用。為了保證高效、安全、可靠的供電，必須采用成熟可靠的控制技術(shù)，整流裝置給電解槽平穩(wěn)可靠供電是實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的關(guān)鍵之一。

四平昊華化工有限公司20 萬(wàn)t/a 離子膜燒堿項(xiàng)目2008 年10 月投產(chǎn)以來(lái)，整流設(shè)備方面出了許多問(wèn)題，都已得到及時(shí)有效的解決，現(xiàn)將整流裝置安全運(yùn)行及故障原因進(jìn)行分析，并提出了解決措施與大家共同探討。

1 整流工藝參數(shù)

公司20 萬(wàn)t/a 離子膜燒堿項(xiàng)目可控硅整流裝置采用的是九江整流器廠生產(chǎn)的8 套KHS-2×7.5 kA/565 V 整流機(jī)組，其接線方式為三相橋式同相逆并聯(lián)，單柜12 脈波，兩套機(jī)組組成等效48 脈波，晶閘管的冷卻方式為純水冷卻。

整流機(jī)組的技術(shù)參數(shù)保護(hù)選擇為整流柜二次保護(hù)設(shè)有換向過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、橋臂過(guò)熱、水壓低、水溫高等保護(hù)功能。

整流控制柜的技術(shù)特點(diǎn)：整流控制柜主要功能由機(jī)組穩(wěn)流控制系統(tǒng)JM810 數(shù)控器和機(jī)組PLC 觸摸屏控制系統(tǒng)兩部組成。每套整流機(jī)組配置1 臺(tái)就地控制柜與整流柜一起安裝在變壓器室。每臺(tái)控制柜上安裝1 臺(tái)PLC 觸摸屏實(shí)施就地監(jiān)控，采集整流裝置輔機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)PLC 觸摸屏上傳至后臺(tái)計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。

JM810 數(shù)控器是一種具有全數(shù)字晶閘管穩(wěn)流調(diào)節(jié)控制的系統(tǒng)化功能模塊[1]。 內(nèi)設(shè)脈沖觸發(fā)功能、LCD 顯示、能實(shí)現(xiàn)可編程輯功能、自動(dòng)化參數(shù)測(cè)量、故障智能分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，集數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化于一身。由它完成晶閘管整流控制的全部調(diào)節(jié)和控制保護(hù)功能，并允許構(gòu)建完全的數(shù)化雙通道熱備用系統(tǒng)，發(fā)生故障0 秒鐘自動(dòng)切換。

整流變壓器機(jī)組： 廣西柳州特種變壓器ZHSFPT-16000∕66，額定容量16 000 kVA。

直流傳感器： 武漢市新華儀表電器廠生產(chǎn)的HLZ-B，10 kA。

直流大電流刀開(kāi)關(guān)：西安恒力電器設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的HD16Ⅱ型-25 kA。

2 整理裝置運(yùn)行情況

該公司20 萬(wàn)t/a離子膜整流裝置高壓部分采用66 kV 兩路進(jìn)線，分別為整流甲線和整流乙線，整流甲線帶1#、2#整流變壓器，整流乙線帶3#、4#整流變壓器，中間設(shè)有聯(lián)絡(luò)，當(dāng)整流甲線出現(xiàn)故障需要檢修，聯(lián)系昊華變電站合7250 斷路器，再將整流所聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合上整流乙線可以帶全部負(fù)荷，同樣整流乙線也可以帶全部負(fù)荷。

整流裝置采用“一拖二”方式運(yùn)行（1 臺(tái)變壓器帶2 臺(tái)整流柜）2 臺(tái)整流柜共用一套純水冷卻器。裝置投入運(yùn)行至今總體運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了工藝要求，性能穩(wěn)定。特別是穩(wěn)流方面，可控硅整流通過(guò)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)粗調(diào)的同時(shí)， 還可以進(jìn)行可控硅的細(xì)調(diào)，穩(wěn)流效果非常好，達(dá)到了穩(wěn)流精度的要求。操作員精心控制導(dǎo)通角，使功率因數(shù)達(dá)到0.92 以上，變流效率高于97%，所有數(shù)據(jù)均滿足裝置設(shè)計(jì)要求。

3 節(jié)能降耗措施

3.1 根據(jù)峰、谷、平電價(jià)時(shí)間合理運(yùn)行整流變壓器油風(fēng)冷卻器

2011 年該公司開(kāi)展節(jié)能降耗壓費(fèi)活動(dòng)，各工段根據(jù)自己的實(shí)際情況制定出有效的節(jié)能措施和方案，考慮整流設(shè)備的特點(diǎn)只能從輔助設(shè)備上節(jié)能降耗[2]，主要的輔助設(shè)備就是油風(fēng)冷卻器，4 臺(tái)整流變各用1 套油風(fēng)冷卻器，每套冷卻器分別由3 組風(fēng)機(jī)和油泵組成，單機(jī)組冷卻功率6 kW。公司執(zhí)行的電價(jià)為平值0.480 1 元/kW·h、峰值0.720 2 元/kW·h、谷值0.240 1 元/kW·h，為了有效地節(jié)約電能，整流工段制定了冷卻器節(jié)能具體實(shí)施方法，并規(guī)定了峰、平谷值電價(jià)時(shí)間，即7：30—11：30、17：00—21：00 為峰值電價(jià)時(shí)間；5：00—7：30、11：30—17：00、21：00—22：00 為平值電價(jià)時(shí)間；22：00—5：00 為谷值電價(jià)時(shí)間。

例如：1#整流變壓器帶A 槽、B 槽的運(yùn)行電流均為12 kA，電壓500 V 左右，1#整流變壓器溫度控制在55 ℃以內(nèi)。

22：00—5：00 谷值將1#整流變壓器3 組風(fēng)機(jī)全開(kāi)，整變溫度降到最低大約35 ℃左右。

5：00—7：30 平值變壓開(kāi)2 組風(fēng)機(jī)，整變溫度大約上升到40 ℃左右。

7：30—11：30 峰值變壓開(kāi)1 組風(fēng)機(jī)到11：30 整變溫度會(huì)上升到55 ℃左右。

11：30—17：00 平值根據(jù)整變溫度可以開(kāi)2 組風(fēng)機(jī)，也可以開(kāi)3 組將整變溫度降到40 ℃左右。

17：00—21：00 峰值開(kāi)1 組分機(jī)就可以。

21：00—22：00 平值開(kāi)2 組分機(jī)就能滿足運(yùn)行要求。

通過(guò)不斷的摸索合理開(kāi)啟油風(fēng)冷卻器風(fēng)機(jī)，同時(shí)配合峰、平、谷電價(jià)時(shí)間，每臺(tái)整流變壓器每天可以少運(yùn)行1 組風(fēng)機(jī)約10 h，每天節(jié)電60 kW·h，每年節(jié)電約21 900 kW·h，4 套裝置共節(jié)電約87 600 kW·h，按平值電價(jià)計(jì)算，此項(xiàng)措施每年可節(jié)約大概42 056.76 元電費(fèi)。

3.2 整流變壓器油風(fēng)冷卻器維護(hù)節(jié)電

在2012 年入夏天氣炎熱時(shí)，4 臺(tái)整流變壓器溫度持續(xù)較高，中午時(shí)，每臺(tái)變壓器油風(fēng)冷卻器3 組冷卻風(fēng)機(jī)全開(kāi)也不能使變壓器的溫度降低，如果以這種狀況渡夏，變壓器安全運(yùn)行無(wú)法保證。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)查看油風(fēng)冷卻器運(yùn)行電流、油路系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)風(fēng)量各相關(guān)參數(shù)，未發(fā)現(xiàn)異常，最后注意到油風(fēng)冷卻器散熱片的片與片縫隙中有很多灰塵和污垢，起初組織員工用刷子清理散熱片，清理結(jié)束后變壓器的溫度有所改善但是不明顯。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，散熱片里的灰塵一部分不能完全清理干凈，反而進(jìn)入到縫隙里面了。

經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，決定用高壓水槍清洗試試，首先關(guān)閉風(fēng)機(jī)、油泵電源，接線盒做好防水措施，員工佩戴好勞動(dòng)保護(hù)（絕緣靴、絕緣手套、安全帽），在保證安全距離的條件下沖洗散熱片，沖洗的過(guò)程中能看到灰塵和污垢從散熱片的底部不斷流出， 沖洗到污水變成清水后污垢基本清洗干凈， 此時(shí)散熱片煥然一新， 通過(guò)這種方法清洗變壓器的溫度明顯降低， 中午的時(shí)候每臺(tái)變壓器開(kāi)2 組風(fēng)機(jī)就能滿足運(yùn)行要求， 這樣每臺(tái)變壓器就能減少一組冷卻風(fēng)機(jī)，一組冷卻風(fēng)機(jī)的功率8.5 kW，共4 組34 kW，此項(xiàng)措施可年節(jié)電約297 840 kW·h。

以上2 項(xiàng)節(jié)能降耗措施的執(zhí)行已取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4 運(yùn)行中出現(xiàn)的故障及分析處理

4.1 JM810 數(shù)控器記憶存儲(chǔ)的處理

2009 年6 月16 日由于工藝原因造成A、B 槽跳閘，這2 臺(tái)電解槽都是由1＃變壓器供電，跳閘前A、B 槽的電流均為11.0 kA，電壓491 V 左右。工藝恢復(fù)正常后報(bào)警信號(hào)解除要求送電，按照操作順序：

（1）將變壓器有載調(diào)壓調(diào)到26 檔；（2）送極化電流100 A；（3）A 槽合A 柜脈沖、和B 柜脈沖；（4）電流調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)一次50 A。

A 槽電流平穩(wěn)送到6.0 kA，此時(shí)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)檔位在22 檔。工藝要求B 槽送電，當(dāng)極化電流送完，將B 槽脈沖合上后，電流直接沖到4.0 kA，導(dǎo)通角上限120 ℃。B 槽的電流不能調(diào)節(jié)，為避免電解槽造成損傷，要求將電流降到零，但此時(shí)B 槽電流不能操作。針對(duì)這一問(wèn)題選了2 個(gè)方案，（1）在B 槽操作界面上調(diào)節(jié)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)，如果導(dǎo)通角變化就可以調(diào)節(jié)電流；（2）如果第一方案不行按下跳閘按鈕跳高壓A、B 槽同時(shí)跳閘，這樣也可能對(duì)A 槽有損傷。經(jīng)研究選用第一個(gè)方案，將B 槽的電流降到零，工藝處理后正常送電。通過(guò)分析得出的結(jié)論是如遇突然跳閘，必須將數(shù)控器的電源關(guān)閉重啟，避免記憶存儲(chǔ)的事件再次發(fā)生。

4.2 雷雨天氣打雷造成過(guò)流PLC 死機(jī)，單槽跳閘

2012 年7 月6 日晚18：50 左右雷雨交加，接到值班長(zhǎng)電話說(shuō)F 槽跳閘，極化電流未能投入工作?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)查詢跳閘記錄和電流曲線獲得以下數(shù)據(jù)。

（1）跳閘前電流為10 kA 跳閘時(shí)整流電腦顯示電流為6 kA，電壓206 V，工藝顯示電流電壓為零，極化未能投入工作；

（2）查看綜保電腦，3＃變壓器3 分支，3 分支交流電流為零；

（3）檢查F 槽數(shù)控器，數(shù)控器顯示A（5、89 kA），B（5、89 kA）導(dǎo)通角118.9；

（4）檢查F 槽極化柜仍是熱備狀態(tài)，未能正常投入工作。

（5）初步判斷是由于打雷造成F 槽數(shù)控器和PLC 死機(jī)，F(xiàn) 直流電流過(guò)流。

處理方法：將F 槽數(shù)控器電源關(guān)閉重啟，極化自動(dòng)投入工作。如果不能投入，打到近投、手動(dòng)投極化電流。檢查設(shè)備一切正常后，把數(shù)控器主備調(diào)好重啟后準(zhǔn)備送電，雷雨天氣導(dǎo)通角控制到下限100°左右盡可能減少類似事件發(fā)生。

4.3 故障三：由于動(dòng)力電波動(dòng)造成純水水泵停運(yùn)，系統(tǒng)全部跳閘

2012 年8 月16 日上午9：30 左右，控制室的照明燈突然閃斷一下，接著整流裝置發(fā)出報(bào)警，經(jīng)檢查8 臺(tái)電解槽全部跳閘。極化電流自動(dòng)投入工作，在整流后臺(tái)電腦上顯示4 臺(tái)純水水泵停止工作，整流器自動(dòng)封鎖脈沖，工藝故障封鎖脈沖同一時(shí)間報(bào)警。調(diào)度通知是動(dòng)力電波動(dòng)造成跳閘。處理方法：將水泵啟動(dòng)，數(shù)控器重啟，有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)調(diào)到26 檔準(zhǔn)備送電。但是由于這次跳閘發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，如果動(dòng)力電是瞬間波動(dòng)，其他設(shè)備沒(méi)有停止工作，只有水泵停止工作了，值班員到現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)水泵需要20 min 以上，這樣就會(huì)造成系統(tǒng)跳閘，技術(shù)人員將純水水泵加裝了延時(shí)自啟功能，避免了以后類似情況的發(fā)生，大大提高了整流系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

5 結(jié)論

氯堿整流自動(dòng)化控制是一個(gè)不斷完善和不斷發(fā)展的系統(tǒng)，關(guān)系到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，希望設(shè)備廠家針對(duì)不同的客戶需求，不斷研發(fā)出安全可靠的控制系統(tǒng)。

[1]劉海斌，唐洪發(fā).大功率晶閘管整流裝置在電解行業(yè)的優(yōu)勢(shì).2011全國(guó)電解整流技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集，2011.4－7.

[2]池 寧.整流所節(jié)能降耗措施.2011全國(guó)電解整流技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集.2011.100－101.

[3]單海山.淺談我公司電解槽整流的運(yùn)行情況及總結(jié).2011全國(guó)電解整流技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集.2011.135－136.