海上平臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)升級(jí)改造

周正權(quán)

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300452）

1 引言

應(yīng)急發(fā)電機(jī)是海上石油平臺(tái)上必不可少的最重要設(shè)備之一，某平臺(tái)原應(yīng)急發(fā)電機(jī)勵(lì)磁屏已經(jīng)運(yùn)行15年之久，其中的PLC以及勵(lì)磁模塊早已停產(chǎn)，生產(chǎn)廠家已無(wú)備件可供，直接威脅到應(yīng)急發(fā)電機(jī)的緊急啟動(dòng)運(yùn)行，所以升級(jí)改造勵(lì)磁屏的工作勢(shì)在必行。

2 改造原則

為了保持系統(tǒng)的一致性，選用原廠家新型號(hào)的替代模塊，盡最大可能實(shí)現(xiàn)新老硬件無(wú)縫升級(jí)，保持原有接線方式基本不變。在保留原有設(shè)計(jì)功能基礎(chǔ)上，新模塊的性能更加先進(jìn)，特別是對(duì)勵(lì)磁模塊和調(diào)速模塊進(jìn)行由模擬到數(shù)字的換代升級(jí)，留有數(shù)字通信接口，以便于將來(lái)接入到DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，可大大提高了事故狀態(tài)下應(yīng)急電源的啟動(dòng)、切換速度，更進(jìn)一步提升了平臺(tái)供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

3 改造內(nèi)容

由于應(yīng)急發(fā)電機(jī)隨時(shí)可能啟動(dòng)，因此離線改造的時(shí)間需要盡量縮短，改造之前需要詳細(xì)策劃改造內(nèi)容及方案，具體準(zhǔn)備內(nèi)容有：

（1）圖紙更新及審核；

（2）改造所需配件、設(shè)備采購(gòu)；

序號(hào) 模塊名稱 原型號(hào) 新型號(hào)1 PLC邏輯控制 AB SLC500 AB SLC5000 2 電壓調(diào)節(jié)器 Basler SR/4 Basler DECS 250 3 自動(dòng)同期 Basler 25 4 無(wú)功/功率因數(shù)控制器 Basler VCP250 5 低頻率/過壓保護(hù) Basler UFVO 6 合閘閉鎖繼電器 Basler BE1-25 Basler ES-25 7 低電壓繼電器 Basler BE1-27G Basler ES-27 8 低頻率繼電器 Basler BE1-81U Basler ES-81 9調(diào)速器 Wood Ward 2301A Wood Ward 2301E

（3）新PLC編程、測(cè)試；DECS 250組態(tài)，模擬測(cè)試；新繼電器整定、測(cè)試。

4 升級(jí)改造

4.1 拆除舊模塊、安裝新模塊

4.1.1 原應(yīng)急發(fā)電機(jī)勵(lì)磁屏的隔離 為了確保改造過程中的安全施工、避免影響到運(yùn)行中的電氣設(shè)備，必須采取技術(shù)措施對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)勵(lì)磁盤進(jìn)行隔離。

4.1.2 拆除舊PLC，安裝新PLC 在拆除前，首先用萬(wàn)用表測(cè)量盤內(nèi)所有端子是否帶電，如果發(fā)現(xiàn)有端子帶電，對(duì)照原柜圖紙，隔離帶電的線頭并做記錄、包扎處理。

由于新舊PLC的安裝尺寸不一樣大，新舊模塊的位置有細(xì)微調(diào)整，一定要根據(jù)原有模塊接線的長(zhǎng)度來(lái)確定最終的PLC安裝位置，根據(jù)升級(jí)后的圖紙來(lái)重新接線，更新端子線頭標(biāo)識(shí)。

4.1.3 盤面開孔安裝Basler DECS 250模塊 根據(jù)Basler DECS 250框架尺寸在柜門上開孔，螺絲固定安裝。

4.1.4 VAR調(diào)壓電位器、SAR調(diào)速電位器分別更換為單刀雙擲點(diǎn)動(dòng)開關(guān) 由于模塊升級(jí)為數(shù)字式，根據(jù)技術(shù)要求，手動(dòng)調(diào)壓、調(diào)速改為PWM方式。原有的柜門上位置更換為施耐德的單刀雙擲點(diǎn)動(dòng)開關(guān)。

4.1.5 拆除SR/4、VFC 250、25、UFOV模塊

由于新的勵(lì)磁升級(jí)模塊DECS 250安裝在柜門上，原有的舊模塊上的線不夠長(zhǎng)，這就需要在原柜中安裝端子進(jìn)行過度，在安裝好過度端子后，將以上4個(gè)模塊上需要保留的的接線，通過過度端子轉(zhuǎn)接到DECS 250模塊上，在檢查接線無(wú)誤、無(wú)遺漏時(shí)，拆除原有的4個(gè)舊模塊。

4.1.6 負(fù)載分配模塊2301A更換為2301E 在拆除舊的2301A（9907-175）模塊后，新的2301E模塊安裝在原工位，并按照新圖紙接線。

4.1.7 BE1-27、25、81U繼電器更換為ES-27、25、81功能相同的新繼電器原工位安裝，新舊繼電器的端子定義也是相同的，直接比對(duì)接線即可。

至此，盤內(nèi)新舊模塊更換完畢，對(duì)照新圖紙，對(duì)盤內(nèi)的所有接線做最后的仔細(xì)的檢查，在確認(rèn)接線無(wú)誤后，進(jìn)行下一階段的靜態(tài)調(diào)試。

4.2 靜態(tài)調(diào)試

為了保障改造后系統(tǒng)完整性，先按照DECS 250勵(lì)磁模塊---2301E調(diào)速模塊---PLC的順序，分步進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，然后對(duì)勵(lì)磁柜整體聯(lián)合靜態(tài)測(cè)試。

（1）用模擬斷路器來(lái)模擬ODA EG-7011發(fā)電機(jī)斷路器，并用模擬斷路器上的24V電源作為勵(lì)磁盤中的24V電源；

（2）用繼電保護(hù)測(cè)試儀模擬發(fā)電機(jī)（或BUS）的三相電壓、三相電流；

（3）用13歐姆/500W的功率電阻模擬發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈；

（4）將示波器觀察調(diào)速信號(hào)PWM的波形；

（5）手動(dòng)同期試驗(yàn)測(cè)試，檢查同步表、同步指示燈、手動(dòng)同期合閘功能正常；

（6）自動(dòng)同期并網(wǎng)測(cè)試，檢查DECS-250輸出的到2301E的調(diào)差信號(hào)跟蹤正常，2301E輸出的調(diào)速信號(hào)跟蹤正常，自動(dòng)同期并網(wǎng)合閘功能正常；

（7）發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)測(cè)試，模擬ODA MCC母線失壓，檢查發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)正常發(fā)出；

（8）檢查遠(yuǎn)方緊急關(guān)停發(fā)電機(jī)信號(hào)動(dòng)作正常；

（9）AVR自動(dòng)調(diào)壓功能測(cè)試，改變發(fā)電機(jī)電壓，檢查勵(lì)磁電流輸出跟蹤正常；

（10）手動(dòng)調(diào)壓功能測(cè)試，檢查手動(dòng)調(diào)壓時(shí)，勵(lì)磁電流輸出跟蹤正常；

（11）手動(dòng)調(diào)頻功能測(cè)試，檢查手動(dòng)調(diào)頻時(shí)，調(diào)速信號(hào)輸出跟蹤正常；

（12）自動(dòng)調(diào)頻功能測(cè)試，檢查自動(dòng)調(diào)頻時(shí)，調(diào)速信號(hào)跟蹤正常；

（13）負(fù)載分配功能測(cè)試，改變發(fā)電機(jī)的電流，檢查調(diào)速信號(hào)跟蹤正常。

4.3 動(dòng)態(tài)調(diào)試

在完成靜態(tài)調(diào)試以后，就進(jìn)入關(guān)鍵的動(dòng)態(tài)調(diào)試環(huán)節(jié)。動(dòng)態(tài)調(diào)試前需仔細(xì)分析調(diào)試步驟、調(diào)試內(nèi)容，確保調(diào)試安全和升級(jí)改造后勵(lì)磁系統(tǒng)功能完整。動(dòng)態(tài)調(diào)試的基本步驟如下：

（1）在檢查確定具備動(dòng)態(tài)調(diào)試條件以后，先解除隔離措施，恢復(fù)接線，發(fā)電機(jī)PT電壓線先不接，EG-7011斷路器拉到試驗(yàn)位置，檢查勵(lì)磁盤中傳動(dòng)斷路器合、跳閘正常；

（2）在勵(lì)磁盤中斷開BUS PT三相電壓，模擬ODA MCC母線失壓，應(yīng)急發(fā)電機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)；

（3）應(yīng)急發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)后，檢查怠速、額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)正常，手動(dòng)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)速變化平穩(wěn)，檢查發(fā)電機(jī)本體與2301E顯示的轉(zhuǎn)速是否一致；

（4）就地啟、停發(fā)電機(jī)一次，檢查就地啟、停動(dòng)作正常；

（5）遠(yuǎn)方啟、停發(fā)電機(jī)一次，檢查遠(yuǎn)方啟、停動(dòng)作正常；

（6）準(zhǔn)備一臺(tái)400V/100V的單相變壓器，變壓器高壓側(cè)經(jīng)10A空開接入到發(fā)電機(jī)機(jī)端AC相，低壓側(cè)通過臨時(shí)電纜接入到勵(lì)磁柜中發(fā)電機(jī)PT的AC相端子，將DECS250設(shè)置成單相電壓輸入模式；

（7）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，進(jìn)行額定轉(zhuǎn)速下的空載試驗(yàn)，檢查發(fā)電機(jī)的建壓、手動(dòng)調(diào)壓、空載勵(lì)磁電流正常；

（8）進(jìn)行DECS250勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)PID參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)，獲取最優(yōu)PID參數(shù)并保存固化到DECS250裝置中；

（9）在發(fā)電機(jī)機(jī)端檢查相序正確。以上試驗(yàn)完成后，應(yīng)急發(fā)電機(jī)具備了負(fù)荷測(cè)試，拆除臨時(shí)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力電纜，恢復(fù)應(yīng)急發(fā)電機(jī)的所有接線；

（10）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，在EG-7011斷路器柜中測(cè)試發(fā)電機(jī)PT的相序正確，并于應(yīng)急發(fā)電機(jī)改造前測(cè)試的相序一致；

（11）將EG-7011斷路器搖到工作位置；

（12）在勵(lì)磁柜，用手動(dòng)同期將應(yīng)急發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)，檢查發(fā)電機(jī)電流、電壓、勵(lì)磁電壓正常，并網(wǎng)時(shí)系統(tǒng)電壓基本無(wú)波動(dòng)，必要時(shí)可以用AVO公司的多功能電參數(shù)測(cè)試儀，錄取并網(wǎng)過程中的電壓電流數(shù)據(jù)；

（13）緩慢手動(dòng)增加柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、電流同步增加，應(yīng)急發(fā)電機(jī)負(fù)荷從0～500KW調(diào)節(jié)平穩(wěn)，并在500KW下運(yùn)行15分鐘；

（14）在500KW負(fù)載試驗(yàn)完畢后，繼續(xù)600、750KW帶載測(cè)試，每個(gè)階段運(yùn)行15分鐘；

（15）根據(jù)運(yùn)行狀況，再?zèng)Q定是否繼續(xù)進(jìn)行提高負(fù)荷測(cè)試，最高測(cè)試負(fù)載不超過80%額定發(fā)電功率，即1200KW。

（16）負(fù)載測(cè)試完畢后，緩慢降低發(fā)電功率到“0”，解列應(yīng)急發(fā)電機(jī)；

（17）再進(jìn)行自動(dòng)并網(wǎng)試驗(yàn)，檢查并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)電壓基本無(wú)波動(dòng)；

（18）解列應(yīng)急發(fā)電機(jī)，評(píng)估以上測(cè)試過程中DECS250勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、2301E負(fù)載分配及速度控制器、PLC、柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況是否達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果；

（19）勵(lì)磁盤改造驗(yàn)收通過后，應(yīng)急發(fā)電機(jī)投入到備用。

5 結(jié)語(yǔ)

勵(lì)磁系統(tǒng)升級(jí)改造看似簡(jiǎn)單，但由于不允許改造出現(xiàn)失誤，在進(jìn)行類似改造之前，一定要對(duì)系統(tǒng)組成、各模塊功能及參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)摸底，繪制相應(yīng)的圖紙及技術(shù)說(shuō)明，并按照計(jì)劃分步、仔細(xì)操作實(shí)施。此類改造的成功應(yīng)用，可在保障應(yīng)急發(fā)電機(jī)功能完備的前提下節(jié)約企業(yè)成本，具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。