空分裝置電氣回路存在問題及改造

劉 欣，田現(xiàn)德，王 超，徐 霞，梁 軍，亓效亮

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東萊蕪 271104）

1 概述

空分系統(tǒng)電氣設(shè)備是制氧生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，單體設(shè)備會(huì)影響甚至導(dǎo)致空分系統(tǒng)停車。某廠新建60000 m3/h空分裝置配套的電氣系統(tǒng)，由于設(shè)計(jì)、設(shè)備配置等未能與實(shí)際較好地結(jié)合，其冷凍機(jī)控制、UPS電源、直流屏等方面均存在缺陷，不能滿足電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行要求，影響到空分系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)分析研判，提出了具體的整改措施并予以實(shí)施。

2 問題分析及改造方案

2.1 冷凍機(jī)控制電源改造

2.1.1 存在問題及分析

冷凍機(jī)主電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器冷卻風(fēng)扇電源直接接在冷凍機(jī)主電動(dòng)機(jī)控制電源回路中，若風(fēng)扇出現(xiàn)短路燒損造成冷凍機(jī)控制回路熔斷器熔斷，將直接造成冷凍機(jī)二次回路失電，造成冷凍機(jī)主電動(dòng)機(jī)故障停機(jī)，直接影響60000 m3/h制氧機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成60000 m3/h制氧機(jī)系統(tǒng)停機(jī)。

冷凍機(jī)主電動(dòng)機(jī)電氣原理圖如圖1所示。由圖1可看出，冷卻風(fēng)扇電機(jī)M1、M2電源直接引自冷凍機(jī)主動(dòng)電機(jī)控制回路電源。

2.1.2 改造方案

優(yōu)化改進(jìn)冷動(dòng)機(jī)主電機(jī)控制回路電源，將風(fēng)扇電源回路與冷動(dòng)機(jī)主電機(jī)控制回路分開，即將冷凍機(jī)風(fēng)扇電源改引自冷凍機(jī)主電源開關(guān)QF下面L3線路，并通過新增開關(guān)QF1接至風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，從而使風(fēng)扇電源與冷凍機(jī)主電動(dòng)機(jī)控制回路電源分開，互不影響。改進(jìn)后的冷凍機(jī)主電機(jī)電氣原理圖及風(fēng)扇電源接線圖如圖2所示。

2.2 UPS電源改造

2.2.1 存在問題及分析

60000 m3/h制氧機(jī)電控系統(tǒng)UPS電源是主供機(jī)組的控制保護(hù)電源，供電設(shè)備包括空壓機(jī)勵(lì)磁控制電源、空壓機(jī)LCI控制電源；增壓機(jī)、1#、2#中壓氮、低壓氮固態(tài)軟啟控制電源；空壓機(jī)、增壓機(jī)、1#、2#中壓氮、低壓氮油泵電氣回路控制電源；開關(guān)量輸出柜、緊急停車柜、開關(guān)量輸入/模擬量輸入柜控制電源；模擬屏、后臺(tái)機(jī)、中控屏電源等。60000 m3/h制氧機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，UPS供電的空壓機(jī)勵(lì)磁控制電源、LCI高壓變頻等均需安全可靠供電，因此該UPS必須確保安全穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)60000 m3/h制氧機(jī)停運(yùn)后，后備液氧泵、液氮泵、液氬泵等均需穩(wěn)定運(yùn)行，因此開關(guān)量輸出柜、緊急停車柜、開關(guān)量輸入/模擬量輸入柜等的供電電源必須安全可靠，也必須確保UPS運(yùn)行安全穩(wěn)定。UPS一旦停電，將直接造成制氧機(jī)停機(jī)。

圖1 冷凍機(jī)主電動(dòng)機(jī)控制回路圖

圖2 改進(jìn)后的冷凍機(jī)主動(dòng)電機(jī)控制回路圖

60000 m3/h制氧配電UPS電源為常規(guī)UPS，由小型主機(jī)柜、小型電池柜（含電池組）、小型配電柜組成，安裝在配電值班室。該UPS在設(shè)計(jì)、設(shè)備配置等存在多處缺陷。

（1）電控系統(tǒng)僅設(shè)計(jì)1套UPS電源，無后備UPS電源，可靠性差，不能滿足空壓機(jī)勵(lì)磁等重要設(shè)備安全可靠供電，UPS一旦停電，將造成60000 m3/h制氧機(jī)系統(tǒng)停機(jī)，且后備氧氮?dú)宓纫后w泵都將無法運(yùn)行。

（2）主機(jī)柜風(fēng)機(jī)損壞，由于UPS電源不允許停運(yùn)，導(dǎo)致主機(jī)溫度過高，直接影響UPS電源的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）電池組是隱形故障點(diǎn)，投運(yùn)4年，已到壽命；且由于該UPS電源長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，電池組長(zhǎng)期充電不充分，加速了電池?fù)p壞。

（4）安裝于配電值班室內(nèi)，且靠窗安裝處于太陽直射位置，散熱通風(fēng)差，環(huán)境溫度偏高，不利于UPS的運(yùn)行。

2.2.2 改造方案

采用雙機(jī)冗余電力專用UPS電源方式，即原UPS電源仍然保留，同時(shí)在直流電源室另增加一面（套）電力專用UPS電源屏，兩套電力UPS電源組成雙機(jī)冗余電力UPS電源系統(tǒng)，正常運(yùn)行時(shí)以直流電源室新增電力專用UPS為主，值班室 UPS作為備用。

2.3 直流系統(tǒng)改造

2.3.1 存在問題及分析

60000 m3/h制氧機(jī)配電系統(tǒng)僅配置1套直流系統(tǒng)，由于60000 m3/h制氧機(jī)正常停運(yùn)后仍需要運(yùn)行液體氧、氮、氬泵，進(jìn)行液體蒸發(fā)外供，因此該直流系統(tǒng)正常情況下不允許停運(yùn)，出現(xiàn)故障時(shí)無法進(jìn)行處理，而且大容量電池組（600 Ah）回路采用熔斷器（500 A）分?jǐn)?，插入或取出不安全也不方便，電池組不能及時(shí)維護(hù)或更換，影響直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3.2 改造方案

（1）增加一臺(tái)電池開關(guān)。

為提高電池組維護(hù)的便捷性及安全性，增加專用電池隔離開關(guān)，GM系列2P-500A一臺(tái)。

（2）增加一臺(tái)SD-BC220/30應(yīng)急充電機(jī)（便攜式）。

用于主充電機(jī)故障的情況下，替代主設(shè)備供電，為直流系統(tǒng)蓄電池的應(yīng)急維修充電及初充電，可直接掛接直流母線上。

SD-BC220/30應(yīng)急充電機(jī)采用三相無中線輸入、無源功率因數(shù)校正、峰值電流控制技術(shù)，充電機(jī)具有獨(dú)立可設(shè)的均充電壓及浮充電壓，數(shù)字電壓及電流指示，采用恒壓限流充電方式，充電電流在0～30 A范圍內(nèi)任意可調(diào)。

（3）制作一個(gè)小型電源箱。

為便于維護(hù)及操作，制作一個(gè)小型電源箱，將上述電池隔離開關(guān)、應(yīng)急充電機(jī)置于箱體中。

電源箱配置明細(xì)如下：

1臺(tái)應(yīng)急充電機(jī)：型號(hào)SD-BC220/30。

1臺(tái)電池隔離開關(guān)：型號(hào)GM-2P，500 A。

1套箱內(nèi)支架及橫梁。

3 結(jié)語

改造后，冷凍機(jī)控制回路電源與風(fēng)扇電源分開，使冷凍機(jī)控制回路與風(fēng)扇電源互不影響，避免了風(fēng)扇燒損短路等造成冷凍機(jī)控制回路失電、冷凍機(jī)停機(jī)故障；UPS電源采用雙UPS冗余供電方式，以新增電力專用UPS為主運(yùn)行，一用一備，一臺(tái)故障時(shí)自動(dòng)無擾動(dòng)切換，增強(qiáng)了空壓機(jī)勵(lì)磁等重要設(shè)備的供電可靠性；直流系統(tǒng)增加專用電池隔離開關(guān)，增加一臺(tái)SD-BC220/30應(yīng)急充電機(jī)，在主充電機(jī)故障時(shí)，替代主設(shè)備供電，為直流系統(tǒng)蓄電池的應(yīng)急維修充電及初充電，避免了直流系統(tǒng)失電故障導(dǎo)致的生產(chǎn)停運(yùn)，大大提升了直流系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性。